胫骨平台骨折是一种常见的关节内骨折，约占成人全身骨折的1.66%[1]，主要是由高能量损伤所致，但对骨质疏松的老年人低能量损伤也可导致[2]，并且高能量损伤常与骨折不愈合、感染、关节功能障碍、创伤性关节炎等并发症有关[3]。复杂胫骨平台骨折移位明显，多数伴有关节面的塌陷、膝关节周围韧带及半月板损伤，个体差异大。关节内骨折，手术治疗是一种较好的复位方法[4]，但胫骨平台周围解剖结构复杂，周围皮肤软组织损伤严重，手术想要恢复关节面的平整，达到良好的解剖复位并不容易，手术难度较大，容易发生肢体畸形、关节功能障碍、长期疼痛等并发症[5]。复杂胫骨平台的骨折复位，内固定的选择、放置位置、螺钉方向均会影响手术的时间、出血量及并发症发生率，因此准确的术前诊断、合适的内固定选择、手术操作模拟可以提高手术效率。

近年来随着计算机技术及3D打印技术的迅猛发展，3D打印技术越来越多的应用于骨折的治疗，利用三维重建技术可为患者提供直观的实物骨折模型，制定详细的术前规划，模拟术中操作，评估术中可能存在的风险，预测手术效果[6]。本研究回顾性分析了笔者医院借助3D打印技术手术治疗复杂胫骨平台骨折和传统手术方法治疗复杂胫骨平台骨折两组病例资料，从手术时间、术中出血量、术中透视次数、Rasmussen评分及HSS功能评分等方面比较采用3D打印技术辅助手术与传统手术方法治疗复杂胫骨平台骨折的特点与疗效。

临床资料

1 一般资料

回顾性分析笔者医院2013年12月—2016 年9月收治的51例复杂胫骨平台骨折患者资料，排除了开放性骨折、多发骨折、合并严重血管神经损伤、合并其他器官损伤的患者。其中3D打印辅助手术组19例，男性12例，女性7例；年龄21～65岁，平均44.7岁；Schatzker V型骨折11例，Ⅵ型8例，按致伤原因：道路交通伤12例，高处坠落伤2例，重物砸伤5例。受伤至手术时间6～15d，平均7.6d；平均随访15.8个月。传统手术组32例，男性19例，女性13例；年龄19～62岁，平均47.1岁；Schatzker V型骨折22例，Ⅵ型10例；致伤原因：道路交通伤18例，高处坠落伤5 例，重物砸伤9例；受伤至手术时间5～16d，平均7.8d；平均随访15.4个月。两组患者的年龄、性别等一般资料差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。两组患者手术均由笔者科室下肢创伤团队完成。

2 打印3D模型及术前模拟操作

收集2013年12月—2016年9月3D打印组患者胫骨平台骨折(1.0mm)CT扫描数据，以Dicom数据格式导入Mimics 14.0软件(Materialise公司，比利时)进行胫骨平台的三维重建，再以STL格式输入至3D打印机(MakerBot公司，美国)，设置好打印方位，打印出与实际骨折1∶1大小的骨折模型。在3D打印模型上可以非常清楚、直接地观察到骨折的粉碎、移位程度和关节面的塌陷等，能够在体外模拟骨折的复位，选择出最佳的复位方式以及决定是否需要克氏针辅固定、是否需要植骨等。在复位后尝试用钢板螺钉来固定，调整钢板放置位置、螺钉方向及有无穿出关节面等，这样可以在术前将合适的钢板预弯，然后将预弯的钢板及尺寸最适合的螺钉一起消毒待手术时直接使用。

轮椅摇走了，女孩一面朝妈妈停车的方向走一面回头看；老徐从鏊子上抬起烤红的脸，突然对女孩展颜笑了，伸出粘有面糊的右手，握拳，再对女孩竖起大拇指，久久地。

3 手术操作及术后处理

通过3D打印获得1∶1的骨折模型，然后在体外模拟手术，外侧“L”型、内侧“T型”钢板(常州华森医疗器械有限公司)固定；在实际手术中，借助该模型指导手术。术后复查X线片显示骨折复位固定满意，钢板和螺钉处于良好位置。随访13个月，随访期间，无任何手术并发症，HSS评分为90。典型病例见图1。

4 观察指标

应用SPSS 17.0统计软件进行分析，数据以表示，两组间比较采用两独立样本t检验或χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

在本研究中，借助3D打印技术在术前打印复杂胫骨平台骨折模型，笔者比较了3D打印技术辅助手术与传统手术治疗复杂胫骨平台骨折的效果，虽然随访膝关节功能评分的优势未显示出统计学意义，但是借助3D打印技术可以减少手术时间、术中出血量及术中透视次数。减少了术中选择钢板、钢板折弯、选择合适长度螺钉的时间；依据术前规划复位，减少了术中透视次数。不必过于暴露周围软组织，缩短了手术时间从而减少了术中出血量。良好的复位是获得良好功能的前提，在3D打印技术辅助下，帮助术者手术，两组均能获得较好的骨折复位及坚强的固定，在适度的功能锻炼下，均获得满意的功能。

5 统计学分析

术后1、2、3、6个月及之后每3个月门诊复查随访，观察骨折愈合情况，每次复查时拍摄正位及侧位X线片，评估骨折愈合情况、钢板和螺钉的位置形态。分别详细记录两组患者手术时间、术中出血量、术中透视次数，随访观察骨折愈合情况，采用影像学Rasmussen评分[7]评价术后X线片上骨折复位及愈合效果，该评分从平台塌陷、平台增宽、膝内外翻等方面进行评价。术后12个月时采用HSS评分标准进行膝关节功能评分[8 ]。

结 果

随着科技的进步及人们物质生活水平的提高，患者及家属对骨折的治疗及其预后的期待在不断的提高。个性化手术被认为是最适合患者的最佳手术方式。严格和准确的术前计划可以提高手术成功率[16]，在术前做好手术器械、手术入路、手术内植物等多方面的准备工作，这对个性化手术至关重要。传统的术前规划通常使用二维图像，如X线、CT和MRI进行，手术的实施取决于骨科医生个人的手术技巧和熟练程度，从而导致手术效果参差不齐。3D打印技术是近年来临床骨科的新技术，逐步被用于制定各种复杂手术的术前计划及进行手术操作练习，并且在骨科应用的越来越成熟[17]，能快速建立一个完整的个体化的模型，并能准确地反映骨折情况，使医生能够直观的观察到骨折，进行一些测量，甚至可以进行模拟手术。虽然三维CT等可以给予医生三维的图像来观察骨折情况，但3D打印技术可以带来更加直观、立体的模型帮助医生详细地了解骨折移位情况。借助3D打印技术对骨盆髋臼骨折进行术前内固定预制，模拟术中操作，获得了满意的临床疗效[18]。

患者全身麻醉或腰硬联合麻醉后，取仰卧位或漂浮体位于可透视床，常规消毒铺无菌巾。根据不同骨折类型选取不同的手术切口，逐层分离软组织至显露骨折端及关节面。3D打印辅助手术组按术前设计的方法进行骨折复位，透视见骨折复位满意后需要植骨则植骨，直接放置并固定术前选择的钢板及螺钉。传统手术组需根据骨折类型，先复位平台骨折较简单的一侧，以其为复位标志再复位骨折严重的一侧；克氏针临时固定透视见骨折复位满意后，选择长度合适的锁定钢板、联合支撑钢板，根据透视结果调整钢板及螺钉位置和方向，依据术中具体情况决定是否植骨。术后固定并抬高患肢，以减轻伤口周围软组织肿胀。鼓励患者早期不负重进行膝关节被动活动和股四头肌等长收缩运动。术后1.5～2个月开始部分负重，骨折愈合后才完全负重。

表1 两组患者手术时间、出血量、术中透视次数、影像学评分及膝关节功能评分的比较

组别例数手术时间(min)术中失血量(mL)术中透视次数Rasmussen评分HSS评分3D打印辅助组1997 7±13 7207 4±41 74 6±1 516 8±1 890 1±5 9传统手术组32110 5±17 7291 1±5 26 4±1 716 5±2 688 3±6 3t值或χ2值-2 7085 7843 9320 4990 977P值-0 0090 0000 0000 6200 333

图1 患者女性，36岁，交通事故致右膝关节胫骨平台骨折，Schatzker Ⅵ型。a～e.术前正、侧位X线片及CT片显示骨折累及内、外侧平台及胫骨干;f、g.在Mimics软件重建胫骨平台骨折，并打印3D模型；h.术前模拟骨折复位及固定；i、j.术后正、侧位X线片示骨折复位良好；k、l.术后12个月复查，正、侧位X线片示骨折愈合、胫骨平台宽度及高度良好;m.术后12个月时患者膝关节功能恢复满意

讨 论

胫骨平台是下肢重要的承重关节面，复杂胫骨平台骨折影响下肢承重及稳定性，严重影响膝关节的屈伸功能。复杂胫骨平台骨折属于关节内骨折，手术治疗是一种较好的复位方法。胫骨平台骨折的外科治疗目的是恢复关节面，纠正下肢的力线，维持膝关节的稳定[9]，因此切开复位内固定术仍然是治疗复杂胫骨平台骨折的基本方法，也是治疗胫骨平台骨折非常成功的方法。但是切开复位内固定会导致相对较高的并发症发生率，例如手术伤口感染等，手术持续时间是手术伤口感染的重要危险因素[10]。理想的解剖复位对胫骨平台的治疗至关重要，骨折复位不理想会大大增加术后膝关节创伤性关节炎发生的风险，胫骨平台骨折非手术治疗绝对不是理想的选择[11]。由于复杂胫骨平台骨折由高能量损伤所致，皮肤软组织条件往往较差，其解剖结构复杂，术中透视条件有限等，治疗困难棘手，仍是骨折医师面临的一个难题。前人有许多研究关于复杂胫骨平台的包括分型“三柱理论”、“改良Schatzke”等，手术入路选择,内固定选择，像单侧钢板治疗Schatzker Ⅵ型胫骨平台骨折等，提高了骨科医生对复杂胫骨平台的认识和重视[12-15]。

所有术前3D打印的骨折模型均成功用于确定胫骨平台的骨折类型及严重程度，术前预弯的钢板及选择的螺钉均直接应用术中固定骨折，非常贴合。3D打印辅助手术组的手术时间比传统手术组短(P<0.05)，术中出血量3D打印组比传统手术组少(P<0.05)，术中透视次数3D打印组也比传统手术少(P<0.05)。本研究两组患者均获得随访，随访时间8～22个月，平均15个月。通过随访发现，两组患者膝关节功能均逐渐改善，3D打印辅助手术组平均Rasmussen评分、HSS评分与传统手术组Rasmussen评分、HSS评分差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

标准系统的结构是指标准系统要素的内在的有机联系形式和组织方式。系统论创始人贝塔郎菲认为，“结构是系统的部分的秩序”。结构越严密、越合理，表明系统的有序性越高。结构优化原理是指按照标准结构与功能关系，调整和处理标准系统中矛盾成分和落后环节，保持系统内各组成部分的合理性，使之发挥出更好的系统效应。衡量标准系统是否优化，主要是考察标准系统的稳定性，只有稳定的标准系统才能发挥其应有的功能。[2]

与传统的外科手术方式相比，3D打印辅助技术具有以下优点：(1)3D打印可以打印出1∶1的骨折模型，便于手术医生在术前对骨折做一个细致的观察和精确的测量[19]，对骨折有一个更加全面的理解，包括骨折的类型、移位方向及程度、关节面的塌陷程度等。因此，3D打印技术可以为术前规划及手术方案的制定提供巨大的帮助。(2)3D打印技术可以更好的帮助医生对患者制定个性化的手术方案[20]，复杂胫骨平台骨折每个骨折都不尽相同，手术方式也不尽相同。对于骨科医生，选择一种最适合患者的手术方式，包括手术入路、内固定的选择等均比较棘手，3D打印技术可以很好的帮助医生在术前针对每个骨折选择最合适的手术方式。(3)在3D打印技术辅助下，医生在术前可以模拟术中复位，并选择最适合的钢板固定。骨折类型的不同，内固定选择也不同。在术前模拟复位后，选择的钢板不一定就能完全贴合，以往均需在术中进行选择并折弯及塑形，延长了手术时间。笔者在术前选择好了钢板后进行预弯，灭菌后术中直接使用，大大减少了手术时间。规划好了螺钉的数量及方向，测量了螺钉的长短，术中可以直接使用。减少软组织的剥离，保护周围的软组织血供，减少术后感染的风险、畸形愈合及下肢血栓形成，促进治疗。(4)3D打印辅助技术不需要精密昂贵的仪器和反复的射线检查，按照术前计划逐步实施手术，减少了术中透视的次数。(5)让患者及家属更好的理解病情及手术，医生与患者的交流也是治疗中重要的一部分，增进患者的了解，获得家属更多的理解[21]，更好的配合医生的治疗。

⑤采用多级导航模板定义。通过改变模板方案调整页面整体布局，使网站页面布局设计方便灵活，随意组合，所见即所得。

综上所述，与传统手术比较，应用3D 打印技术辅助手术治疗复杂胫骨平台骨折临床疗效优势明显，可以缩短手术时间，减少术中出血量和术中透视次数。但复杂胫骨平台骨折移位程度严重、附近解剖结构复杂，扎实的理论基础和丰富的手术经验仍然是复杂胫骨平台骨折良好疗效的保障。借助3D打印模型于体外进行模拟操作，没有周围软组织覆盖，与术中实际手术操作仍有差距；并且3D 打印骨折模型需一定的时间，难以运用于急诊手术，需进一步研究来改进，以便更好的应用于临床。

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