黃默冉 劉可心 陳云豐 王磊*

3D 打印技術目前已廣泛應用于創(chuàng)傷骨科的手術治療，通過CT 掃描數(shù)據(jù)重建和逐層打印，可以精確地再現(xiàn)骨折部位的三維實體模型，協(xié)助臨床醫(yī)生術前制訂詳細的手術計劃，包括預先設計復位方式、選擇合適的內固定或進行必要的個體化預塑形[1]、設計并打印特殊部位通道螺釘?shù)亩ㄎ粚О錥2]，極大地提高了內固定置入的精準度，同時相應降低了手術難度，縮短了手術操作時間并減少了術中創(chuàng)傷和出血，已成為一種臨床常用的手術治療輔助方法。近年來，有個別學者提出將3D打印技術用于骨折外固定治療中的復位操作[3-4]，并在體外模型和臨床個案的實際操作中取得了良好效果，為該技術在創(chuàng)傷骨科領域的臨床應用提出了新的方向。本研究進一步嘗試將3D 打印技術輔助的內固定個體化預塑形，結合特定骨面的定位導板，應用于長骨干骨折的微創(chuàng)接骨板接骨術（minimally invasive plate osteosynthesis，MIPO），通過尸體標本的解剖學研究，探索基于3D 打印技術的輔助復位在MIPO 技術治療中的應用效果。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

健康成人新鮮冷凍尸體上肢共6 具，術前對肱骨全長作層厚1 mm 的CT 掃描重建，通過Mimics 15.0 軟件處理構建肱骨全長的三維立體圖像，3D 打印獲得完整的1∶1 肱骨全長模型。

1.2 內固定預塑形和3D 打印定位導板

參照前期報道的研究方法[5]，選用合適長度的PHILOS 接骨板（Synthes 公司，瑞士），緊貼3D 打印的肱骨模型表面作螺旋形的扭轉塑形，遠近端各用1 枚螺釘維持固定。再次做CT 掃描重建，分別參照模型骨近端大結節(jié)、遠端冠狀窩上不規(guī)則的解剖表面及相應的接骨板外形，通過3D 打印技術制作接骨板兩端的定位導板（預留克氏針固定孔），并在模型上同時驗證其與肱骨及接骨板兩端的精準定位匹配（見圖1）。

圖1 A、B.肱骨近端、遠端與接骨板貼合的3D 打印定位導板設計圖;C、D.在3D 打印肱骨模型上驗證定位導板與肱骨及接骨板兩端的精準定位匹配

1.3 骨折模型的制作和相應的MIPO 技術運用

在肱骨中上1/3 部位經肱骨近端前內側小切口橫行截除1 cm 骨段，軟組織原位縫合。參照前期報道的手術方法[5]，近端切口采用三角肌前外側間隙入路，用骨膜剝離器經三角肌止點，緊貼骨皮質向肱骨中段前外側剝離，并逐漸轉向肱骨中下段前方，沿肱肌下方直至肱骨遠端，形成自肱骨近端外側轉向肱骨遠端前方的肌下隧道。做肱骨近端外側和遠端前方的小切口，并連接切口間的肌下隧道。自兩端切口緊貼骨皮質表面插入相應定位導板并尋找最貼合位置，克氏針2 ～3 枚分別臨時固定，然后插入預螺旋塑形的PHILOS 接骨板，助手牽引使其兩端定位導板與接骨板兩端完全契合，尋找術前預置時的螺釘孔并用螺釘固定，最后將接骨板近端與遠端分別用多枚鎖定螺釘固定（見圖2）。

圖2 A、B.尸體標本上采用3D 打印定位導板結合MIPO 技術治療的大體觀;C、D.術后X 線片的正側位

1.4 測量及觀察指標

解剖上臂標本全長，大體觀察定位導板與肱骨相應解剖位置的貼合情況，以及骨折斷端復位情況。術后再次做肱骨全長的X 線片及CT 掃描并與術前比較，電腦上測量并記錄骨折斷端橫截面中心的水平移位距離，以及肱骨正側位的成角和橫截面內外旋的角度（肱骨頭軸線與肱骨髁間連線的夾角）變化。

1.5 統(tǒng)計學方法

所有測量數(shù)據(jù)使用均數(shù)±標準差表示，通過SPSS 17.0（SPSS 公司，芝加哥，美國）統(tǒng)計軟件進行分析，＜0.05 為具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

6 例肱骨標本均順利完成中上段截骨和3D 打印的定位導板輔助MIPO 技術的治療。標本解剖后大體觀察發(fā)現(xiàn): 3D打印的定位導板與相應骨面解剖位置較好吻合，其中肱骨遠端均貼合滿意，但在肱骨近端大結節(jié)的弧形表面，2 例標本的導板貼合發(fā)生輕度移位;所有標本預塑形的PHILOS 接骨板與骨面貼合良好，骨折斷端移位不明顯。

手術前后經肱骨全長的X 線片及CT 掃描圖像比較測量發(fā)現(xiàn): 骨折斷端發(fā)生橫向移位距離為（6.05±1.13）mm，肱骨正側位發(fā)生成角移位分別為（8.90±2.10）°和（7.27±1.91）°，橫截面發(fā)生內外旋移位絕對值為（7.90±1.90）°。

3 討論

目前，3D 打印技術在骨科領域的應用，主要包括打印骨科模型、手術定位導板，以及個體化內植入物和組織工程支架的研發(fā)等各個方面，其中骨科模型在臨床應用最為廣泛，國內專家共識[6]主要推薦用于術前規(guī)劃、內置物預調整或醫(yī)患溝通。最近有學者對創(chuàng)傷骨科領域做了相關文獻的薈萃分析[7]，結果發(fā)現(xiàn)，3D 打印骨科模型可以明顯縮短骨折治療的手術時間，減少術中出血量和透視次數(shù)，但在復位質量、并發(fā)癥及療效方面，并沒有顯著差異。

3D 打印定位導板技術則進一步體現(xiàn)了該技術的精準和個體化優(yōu)勢，其應用過程完全依靠導板與局部特異性解剖結構的吻合程度，尤其適用于一些不規(guī)則骨與關節(jié)的表面定位。Zhou 等[8]針對骶髂關節(jié)損傷的手術患者，分別采用3D打印定位導板引導的螺釘置入和傳統(tǒng)的透視定位下操作，結果發(fā)現(xiàn)前者明顯縮短手術時間和透視次數(shù)的同時，達到了精準的置釘效果，確保了手術的安全性。林海濱等[9]通過3D打印定位導板技術，術中將接骨板準確放置在預設部位，成功地治療了21 例股骨遠端骨折患者。

因此，本研究基于3D 打印骨骼模型與定位導板兩者的臨床成功應用，嘗試將3D 打印技術引入肱骨干中上段骨折MIPO 治療的復位操作，利用兩端微創(chuàng)置入的定位導板和預塑形的接骨板中間橋接，從而形成術中間接復位的體內模具，引導骨折斷端的復位，初步在尸體標本模型上的操作獲得了較滿意的結果。

肱骨干骨折的功能復位對位對線要求較低，目前大多可采用保守治療，但對于多發(fā)骨折、肥胖或不能耐受外固定的患者，臨床推薦采用微創(chuàng)手術內固定。筆者在國內最先報道了螺旋預塑形的PHILOS 接骨板微創(chuàng)治療肱骨中上段骨折[10]，隨后結合3D 打印骨骼模型進一步改善了內固定的個體化塑形，并在臨床取得較滿意療效[5]。但實際間接復位時依然存在三角肌和胸大肌牽拉影響，不能有效降低術中復位難度和透視次數(shù)。本研究的初步結果將進一步推動該手術技術的臨床應用，也為其他部位長骨干骨折的復位操作提供借鑒，同時為3D 打印技術在創(chuàng)傷骨科領域的推廣應用做出了積極的探索。

本研究中，3D 打印定位導板與干骺端骨面的貼合程度是關鍵，有2 例因近端導板與肱骨大結節(jié)弧形表面的貼合發(fā)生輕度偏差，導致復位時斷端對線稍欠佳，需要在今后的實驗中改進設計。此外，尸體標本上的復位過程受肌肉軟組織影響較小，臨床實際應用尚有待進一步驗證。

綜上所述，3D 打印技術推動了創(chuàng)傷骨科的精準治療，本研究在當前臨床成功應用于骨骼模型和定位導板的基礎上，嘗試將定位導板與肱骨中上段骨折的MIPO 治療相結合，初步在尸體標本獲得了較滿意的復位，進一步臨床應用可望獲得較好療效。