快速成型技术在手术治疗跟骨关节内骨折中的应用

2015-04-15   文章来源:第四军医大学西京医院 王怀斌 袁志 毕龙 孙克理 王连军 陈博    点击量:1680 我要说

前言

跟骨参与足内、外侧纵弓的组成,承担全身重量的50%。跟骨骨折大多由高处坠落等直接暴力造成。约有75%的骨折累及距下关节。跟骨解剖结构复杂,骨折粉碎、移位较重,对其良好复位非常困难,术前应认真阅读患者影像资料,包括X线片、三维重建CT及MRI等,需要细致认真地做好术前复位计划。对于跟骨关节内骨折,传统的术前计划是医生通过X线片、CT等放射学影像资料进行分析、总结,依靠经验在大脑中预演手术过程。手术效果及手术过程具有不可预测性。随着数字技术的迅猛发展,20世纪80年代中后期发展起来的快速成型技术(rapidprototypeRP),于医学领域最早始于20世纪90年代初,它是指在计算机的控制下,根据物体的CAD(computer-aideddesign)模型或CT等数据,不借助其他设备,通过材料的精确堆积,制造原型的一种基于离散、堆积成型原理的数字化成型技术,有助于临床医生形象理解骨折情况,更便捷地做好术前计划,指导术中对骨折进行满意复位。本组对2012年1月~2013年1月收治的30例复杂跟骨关节内骨折,通过三维重建和快速成型技术进行术前模拟,指导手术复位固定,获得满意疗效。

1资料与方法

1.1临床资料

自2012年1月~2013年1月期间本组收治的30例SandersⅢ-Ⅳ跟骨骨折患者,其中男性25例(29足),女5例(6足);年龄17-58岁,致伤原因:高处坠落伤23例,交通伤5例,重物砸伤2例。根据入院顺序随机分为试验组和对照组两组,每组15人,其中试验组男性12例(14足),女3例(3足),共17足,平均年龄:32.3岁。Sanders分型,Ⅲ型11足,Ⅳ型6足;对照组男性13例(15足),女2例(3足),共18足,平均年龄:35.5岁。Sanders分型,Ⅲ型10足,Ⅳ型8足。

1.2方法

1.2.1跟骨三维重建和模型制备所有患者均行跟骨三维螺旋CT扫描,将CT扫描获得的dicom格式数据文件输入Mimics软件进行三维重建。对试验组将三维CT数据转换成快速成形机器可读取的数据(STL),将所得STL数据输入快速成形机,快速成型机依据这些跟骨骨折数据制作出与实体1:1等大的高分子树脂跟骨骨折模型(图1,图2)。术者术前可以根据跟骨RP模型进一步明确骨折具体情况,包括骨折的类型、骨折线行径、关节面骨块的压缩、旋转及移位情况,预演手术经过。选择合适的解剖钢板并预弯,使钢板更加贴附,选择并标记螺钉打入的方位、长度及角度,最大限度的发挥每枚螺钉的把持力,给骨折提供坚强的内固定。内固定预弯成型后消毒,术中备用。

图1跟骨骨折模型(轴位)

图2跟骨骨折模型(侧位)

1.2.2手术方法采用连续硬膜外麻醉或全麻,患肢均在近端气囊止血带下手术。单侧骨折取侧卧位,患肢在上,双侧骨折取俯卧位。采用跟骨外侧"L"形切口,全层锐性切开软组织,直达骨膜,骨膜下全层锐性剥离皮瓣,使用3枚2.0mm克氏针分别固定于外踝、距骨、骰骨上并向上折弯,做"无接触牵引"以保护皮瓣,充分显露距下关节、跟骨外侧壁、跟骰关节。试验组根据RP模型指导骨折及距下关节面复位,放置预弯钢板,选择螺钉合适方位、长度,牢固固定钢板。对照组则根据经验及三维CT复位、选择钢板及放置位置,选择合适螺钉固定钢板。术中C臂机透视检查骨折复位及内固定情况,全层缝合切口,切口外置管、接负压引流,无菌敷料加压包扎。

1.2.3观察指标分别记录试验组、对照组的手术时间及出血量;根据Maryland足部评分系统进行评分,分别记录试验组和对照组患者术后足部功能评分情况。

1.3统计学方法

采用SPSS13.0统计软件进行数据分析。计数资料以例和率(%)表示。对于足部功能评分优良率的组间比较采用卡方检验;计量资料以均数±标准差表示,对于手术时间和出血量的组间比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

手术时间:试验组为(53.3±5.0)min,对照组为(71.4±4.9)min,试验组低于对照组,两组间差异有统计学意义(P<0.05)。试验组和对照组术中出血量分别为(47.3±6.8)ml和(51.3±8.4)ml,两组间差异无统计学意义(P>0.05),考虑与两组患者术前均使用止血带,且手术时间均能在一个止血带内完成有关。(见表1)

                         表1两组临床资料比较

group

peoples

the operative time/ min

blood loss/ ml

test group

15

53.3±5.0

47.3±6.8

control group

15

71.4±4.9

51.3±8.4

P

0.05

0.05

两组患者术后均获得随访,骨折全部骨性愈合。根据Maryland足部评分显示:试验组:优9例,良6例,可2例,差0例,优良率88.2%;对照组:优8例,良8例,可1例,差1例,优良率88.9%,两组间差异无统计学意义(P>0.05)。(见表2)

                       表2两组术后功能评分比较

group

excellent

good

fair

bad

The excellent  and good rat

test group

9

6

2

88.2 %

control group

8

8

1

1

88.9 %

注:与对照组比较,P>0.05

3讨论

3.1跟骨骨折手术治疗的原则和要点

①严格把握跟骨骨折手术治疗的适应症:跟骨骨折是最常见的跗骨骨折,多发于青壮年,约占全身骨折的2%,致残率高,大部分关节外骨折可以采取保守治疗,多数观点认为,对于骨折粉碎严重、关节内骨折有明显移位者都需手术治疗[13],切开复位内固定已成为治疗跟骨关节内骨折尤其是sandersⅡ-Ⅳ型骨折的首选方法,临床疗效也证明了这一观点,手术治疗可以直视下复位骨折块、撬拨塌陷的关节面,恢复关节面平整,但是手术治疗的并发症较多,Al-Mudhaffar等报告并发症的总体发生率为18.1%,治疗跟骨骨折时应严格把握手术适应症,避免切口感染,足部疼痛、距下关节炎等中晚期并发症的发生。

②合理选择手术时机。Abidi等认为切口并发症的发生与手术时机有关,选择合适的手术时机是避免切口并发症的重要因素,跟骨周围软组织皮肤条件较差,伤后软组织常肿胀明显,严重者伴有皮下瘀斑、张力性水泡形成。切口发生并发症的几率大大增加。一般来说,在皮肤皱褶试验阳性,足部肿胀明显减轻,约在伤后7~10天时进行手术治疗。

③恢复跟骨的解剖形态,重建距下关节面;Melcher等的随访研究指出距下关节的重建是取得良好疗效的关键。术中应尽量恢复跟骨的宽度、长度、高度、Bolher角和Gissnae角,纠正跟骨的内外翻畸形,重建距下关节面的平整及其与周围骨骼的几何关系,恢复跟骨的外形和负重力线,能够大大减少患者远期距下关节疼痛和僵硬的发生率,有利于患者足部功能的恢复。

④坚强、有效的内固定。跟骨是人体负重的重要着力点之一,术后能否保证骨折复位不丢失,是关系到患者预后的重要因素,选择合适的内固定物来固定骨折就显得尤为重要。普通钢板随着轴向负荷的增加,钢板、螺钉可能会逐渐松动,导致内固定失效、复位丢失,从而造成手术的失败,而锁定钢板可以和锁定螺钉建立锁定关系,形成一个完整、稳固的内支架结构。对复位后的骨折提供坚强、有效的内固定。

3.2跟骨骨折存在复位困难问题

跟骨是人体最大的跗骨,由骨皮质包绕丰富的松质骨组成。其形状不规则、前窄后宽,近似为矩形体,跟骨的骨质密度不均,跟骨体后部密集较高,而其下方存在一个骨小梁稀疏区,称为中央三角区。在跟骨骨折尤其是sandersⅢ~Ⅳ型严重骨折复位后,此区常有严重的骨质缺损。严重骨折常致跟骨后距关节面粉碎、塌陷严重,甚至翻转。解剖标志丢失,致使骨折块术中复位困难,且稳定性差。跟骨外侧骨皮质非常薄弱,骨折复位后难以有足够的强度来维持后距关节面的稳定,容易造成复位丢失。

3.3快速成型模型原理

快速成型模型的制备与传统的模件加工方法不同,传统的模件加工,采用"去除法"使模型的质量和体积呈减少状态。而基于快速成型技术的模型制备为"叠加法",将材料逐层堆积累加产出模型。它采用逆向工程技术,利用综合性软件将患者的影像数据进行读取、分割、整合、三维重建。直接生成快速成型机可以识别的STL数据,将三维模型进行分层切片转换成二维平面信息,计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地逐层固化液态光敏树脂(或逐层烧结粉末材料,或逐层喷射热熔材料),逐层堆积,形成实体,再对制品进行一系列表面处理,完成模型制备。

3.4快速成型的优势

随着影像学、计算机辅助设计、快速成型等新技术的发展,快速成型技术已经广泛应用于骨科临床,是数字骨科学数字技术的重要组成部分。它不仅可以成倍地缩短开发周期,而且可以将抽象的骨折以实物化的形式呈现出来。使用RP机可以制作1:1的跟骨骨折模型,使跟骨完整、直观、立体地展现在术者面前,术者可以根据RP模型进一步明确骨折类型,制定手术方案,并且可以在计算机和骨折模型上模拟手术过程,标记术中可能用到的复位点,明确内固定的放置位置并进行预弯,确定螺钉的固定方向,预估螺钉的长度。这将大大提高手术的可预测性,提高复位的精度和固定的强度,有利于缩短手术时间,减少出血,减少术中医生和患者的放射性损伤。同时缩短麻醉时间,减少麻醉剂量,降低了危重病号的麻醉风险,为患者实施"个体化"手术,提高了术后功能疗效。Bagaria等利用快速成型技术制备了跟骨、髋臼等复杂骨折的模型,结果使手术时间明显减少,同时也减少了麻醉剂剂量和术中出血量。快速成型技术除了在复杂跟骨骨折中得到广泛应用外,已在骨盆、髋臼,脊柱外科、骨质疏松以及其它累及关节面的复杂骨折的诊断和治疗中展现出良好的应用前景,发挥了不可替代的诊疗作用。

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发表于:2015-04-30 10:04:30  IP:123.139.18.249