引用本文： 萬永鮮, 卓乃強, 陽運康, 葛建華, 魯曉波. 數字化定制鋼板治療四肢復雜骨折的療效觀察. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(4): 402-405. doi: 10.7507/1002-1892.20150087 復制
隨著數字化技術在醫學中的應用日益深入，既往臨床無合適內固定器械固定的復雜骨折可通過個性化定制鋼板得以解決[1-2]。個性化定制鋼板治療復雜骨折具有很多優勢，符合現代外科學個性化、微創化的發展要求[3]。現回顧分析2012年1月－2013年5月在我科通過數字化定制鋼板治療的42例四肢粉碎性骨折患者臨床資料，總結其臨床療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男22例，女20例；年齡16～53歲，平均37.4歲。致傷原因：交通事故傷21例，高處墜落傷18例，重物壓砸傷3例。其中新鮮閉合性骨折26例，開放性骨折16例（Gustilo分型Ⅰ型9例、Ⅱ型7例）。骨折按照AO分型：肱骨多段粉碎性骨折15例（C3型2例、C2型10例、C1型3例），橈骨多段粉碎性骨折4例（C3型1例、C2型2例、C1型1例），股骨多段粉碎性骨折8例（C3型3例、C2型4例、C1型1例），脛骨多段粉碎性骨折15例（C3型6例、C2型6例、C1型3例）。其中涉及關節骨折18例，伴關節脫位5例，合并兩處及以上的四肢多發骨折12例；合并1種或兩種內科疾病（如高血壓、糖尿病等）7 例。
1.2 治療方法
1.2.1 內固定術前準備
Ⅰ型開放性骨折患者入院后均行急診清創縫合、閉合復位石膏外固定；Ⅱ型開放性骨折患者行急診清創縫合、外固定支架固定，待創口愈合后再行內固定手術。26例新鮮閉合性骨折患者入院后對患肢行閉合復位石膏外固定或骨牽引術。
1.2.2 鋼板制作流程
本組42例患者均經醫院倫理委員會批準同意使用數字化定制鋼板。具體制備過程：① 數據采集：入院后對患肢行64排螺旋CT平掃和三維重建，將CT數據利用三維圖像處理軟件（GE公司，美國）在計算機中建立模擬手術復位骨折模型，對擬用接骨板的部位進行測量，確定接骨板長度、進釘部位及方向、螺釘孔數等；② 數據傳輸：將采集的數據傳輸給合作廠家（常州華森醫療器械有限公司）；③ 加工成型：器械廠家對數據進行指令轉換，設計數控加工指令，利用快速成型技術制備接骨板；④ 數字化定制接骨板與普通接骨板進行生物力學測試比較，數字化定制鋼板符合人體生物力學要求，檢驗為合格產品；⑤ 臨床應用：廠家7 d內將加工好的數字化定制接骨板送至醫院備用。
1.2.3 手術方法
本組患者傷后至手術時間為6～28 d，平均10 d。于臂叢神經阻滯麻醉（9例）或全麻（21例）或蛛網膜下腔阻滯麻醉（12例）下，先閉合手法復位，盡可能恢復患肢力線和長度；采用微創經皮鋼板內固定技術（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis，MIPPO），經皮小切口插入鋼板，利用鋼板對骨折塊進行擠壓復位。本組2例肱骨C3型骨折及1例橈骨C3型骨折患者，術中對第3方游離骨折塊加用克氏針臨時撬撥復位固定；涉及關節面者可切開輔助切口直視下幫助復位；對于關節外骨折不強求達解剖復位，只需滿足功能復位標準即可。復位滿意后利用鋼板螺釘導向器打入鎖定螺釘，沖洗傷口，放置引流，縫合切口。
1.3 術后處理
術后24 h內給予抗生素預防感染，24～48 h根據引流量拔除引流管，患肢采用CPM機進行功能鍛煉。
2 結果
本組患者均順利完成骨折復位內固定；定制鋼板長度、放置位置，螺釘長度，植釘方向及數量均與術前設計基本一致。手術時間35～120 min，平均70 min；術中出血量30～500 mL，平均180 mL；X線透視次數2～6次，平均3次。2例術后切口淺表感染，經換藥對癥處理后愈合；其余切口均I期愈合。42例均獲隨訪，隨訪時間6～24個月，平均11.5個月。41例骨折I期愈合，愈合時間8～19周，平均14周；1例于44周延遲愈合。其中骨折達解剖復位19例；3例發生畸形愈合，未行處理；其余均達功能復位標準。隨訪期間無鋼板及螺釘松動、斷裂等內固定物相關并發癥發生。見圖 1。
圖1
患者，男，16歲，高處墜落傷致右側股骨多段粉碎性骨折X線片 ? 術前 ? 術后2 d ? 術后6個月 ? 術后8個月取出鋼板后
Figure1.
A 16-year-old male patient with comminuted fracture of the right femur ? Preoperative X-ray film ? X-ray film at 2 days after operation ? X-ray film at 6 months after operation ? X-ray films at 8 months after operation,the internal fixation plate was removed
3 討論
現代數字化技術與醫學結合使醫學診療技術發生巨大改變，在骨科領域產生了諸如數字骨科學[4-5]等新學科。數字化定制鋼板治療四肢復雜骨折就是應用數字化技術，通過對骨折部位的影像資料進行數字化處理，模擬骨折復位后的圖像，設計個性化內固定鋼板，從而使骨折固定變得簡單。這一過程包含了醫學影像處理與虛擬現實技術、計算機輔助設計與制造技術等[6-8]。臨床骨科醫師只需在放射科醫師幫助下，利用患者CT等數據在電腦中模擬手術操作，如骨折碎塊的模擬復位、內固定物模擬植入等，從而尋找最佳手術入路及適宜內固定物，最后將數據傳給生產醫療器械的廠家，制造出個性化、解剖型鎖定鋼板。
3.1 定制鋼板治療四肢復雜骨折的優勢
內固定器械的發展給骨折治療提供了越來越多選擇，目前針對四肢長骨骨折的內固定物從普通鋼板及髓內釘發展到了解剖鎖定鋼板及專家級髓內釘，基本能滿足臨床骨折內固定需要。但針對四肢長骨多段粉碎性骨折，上述單一鋼板或髓內釘固定常發生斷板或術后骨折再移位，從而導致骨折畸形愈合或內固定失敗[9-11]。主要原因在于普通解剖型鎖定鋼板是批量生產，其長度及螺釘孔位置、數目相對恒定，對于四肢長骨多段粉碎性骨折往往會出現鋼板長度不夠或螺釘孔位于骨折線上，造成骨折固定不牢固或應力太集中[12-13]。數字化定制鋼板是根據患者骨折情況設計個性化解剖型鎖定鋼板，鋼板長度以及螺釘孔數、螺釘方向術前均已設計好，所以鋼板固定后與骨面的貼合性、穩固性及應力分散性均優于普通鋼板。同時由于它是解剖型鎖定鋼板，可采用微創手術方式，通過較小手術切口植入，并可利用它來擠壓骨折塊復位固定，術中無需冷折彎，不會改變金屬內部結構，不影響其鋼度、抗疲勞強度及耐腐蝕性[14]。螺釘孔的設計應盡量顧及各個骨折塊的復位和固定要求，同時使貼合于骨折斷端的支撐段無螺釘孔，其結構未受破壞，受力良好，不易彎折斷裂；支撐段厚度減小，接骨板占體內容積減少，減少了對周圍肌肉、軟組織的刺激[15-16]。術者術中只需按照術前設計的手術步驟正確植入鋼板、打入螺釘，基本可達到理想復位和固定效果，減少了術中X線透視次數[17]、縮短了手術時間。
3.2 定制鋼板治療注意事項
① 術中我們一般是通過MIPPO技術進行有限切開后植入鋼板，對骨折復位僅要求達到功能復位標準即可，避免了對骨折處軟組織及骨膜的廣泛剝離。這就要求在術前一定要采取有效的閉合復位措施，使骨折塊基本恢復正常力線和長度，以利于術中鋼板放置及復位固定。術前一般通過手法復位行石膏固定或骨牽引來維持患肢長度及力線。本組3例患者由于術前患肢皮膚軟組織挫傷較嚴重，腫脹明顯，入院后閉合牽引復位困難，僅用石膏托固定制動而未行有效閉合牽引復位，導致術中復位困難，部分骨折塊及骨折段復位不良，術后發生畸形愈合。② 術中對涉及關節部位的骨折一定要充分顯露，復位時盡可能確保關節面平整；對于較大的骨折塊可先借助克氏針行撬撥復位及臨時固定，待接骨板螺釘打入后再拔除克氏針。③ 四肢多段骨折的中間骨折部位，一般不必剝離，通過上下端的橋接固定維持正常力線即可，避免廣泛剝離導致術后骨折不愈合或延遲愈合。本組1例術后發生骨折延遲愈合，與術中追求解剖復位、對軟組織及骨膜剝離過多有關。本組骨折愈合時間平均14周，與文獻報道相似[18-20]。④ 術后根據骨折復位固定強度來決定功能鍛煉時間及強度，一般是在引流管拔除后局部腫脹消退期即可行循序漸進的功能鍛煉，宜采用早活動晚負重的鍛煉方式。
3.3 定制鋼板治療四肢復雜骨折的不足及展望
① 定制鋼板雖可對四肢復雜骨折起到很好的固定作用，但其仍屬于髓外偏心固定，固定強度比髓內固定系統差，患者術后負重活動的時間長，影響了功能恢復。所以對于四肢多段粉碎性骨折能夠經髓內釘達到穩定固定的患者原則上不選用定制鋼板。② 目前數字化骨科內固定技術仍處于起步階段，尚缺乏直觀簡便的數字化設計軟件讓骨科醫師直接通過計算機輔助設計出更加精確的數字化解剖鋼板。③ 定制鋼板因成本較高制約了其廣泛臨床應用。④ 我們期待著數字化技術進一步完善，將來與3D打印技術相結合[2, 21]，使臨床醫生根據需要簡便、快捷“打印”出符合要求的鋼板。
隨著數字化技術在醫學中的應用日益深入，既往臨床無合適內固定器械固定的復雜骨折可通過個性化定制鋼板得以解決[1-2]。個性化定制鋼板治療復雜骨折具有很多優勢，符合現代外科學個性化、微創化的發展要求[3]。現回顧分析2012年1月－2013年5月在我科通過數字化定制鋼板治療的42例四肢粉碎性骨折患者臨床資料，總結其臨床療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男22例，女20例；年齡16～53歲，平均37.4歲。致傷原因：交通事故傷21例，高處墜落傷18例，重物壓砸傷3例。其中新鮮閉合性骨折26例，開放性骨折16例（Gustilo分型Ⅰ型9例、Ⅱ型7例）。骨折按照AO分型：肱骨多段粉碎性骨折15例（C3型2例、C2型10例、C1型3例），橈骨多段粉碎性骨折4例（C3型1例、C2型2例、C1型1例），股骨多段粉碎性骨折8例（C3型3例、C2型4例、C1型1例），脛骨多段粉碎性骨折15例（C3型6例、C2型6例、C1型3例）。其中涉及關節骨折18例，伴關節脫位5例，合并兩處及以上的四肢多發骨折12例；合并1種或兩種內科疾病（如高血壓、糖尿病等）7 例。
1.2 治療方法
1.2.1 內固定術前準備
Ⅰ型開放性骨折患者入院后均行急診清創縫合、閉合復位石膏外固定；Ⅱ型開放性骨折患者行急診清創縫合、外固定支架固定，待創口愈合后再行內固定手術。26例新鮮閉合性骨折患者入院后對患肢行閉合復位石膏外固定或骨牽引術。
1.2.2 鋼板制作流程
本組42例患者均經醫院倫理委員會批準同意使用數字化定制鋼板。具體制備過程：① 數據采集：入院后對患肢行64排螺旋CT平掃和三維重建，將CT數據利用三維圖像處理軟件（GE公司，美國）在計算機中建立模擬手術復位骨折模型，對擬用接骨板的部位進行測量，確定接骨板長度、進釘部位及方向、螺釘孔數等；② 數據傳輸：將采集的數據傳輸給合作廠家（常州華森醫療器械有限公司）；③ 加工成型：器械廠家對數據進行指令轉換，設計數控加工指令，利用快速成型技術制備接骨板；④ 數字化定制接骨板與普通接骨板進行生物力學測試比較，數字化定制鋼板符合人體生物力學要求，檢驗為合格產品；⑤ 臨床應用：廠家7 d內將加工好的數字化定制接骨板送至醫院備用。
1.2.3 手術方法
本組患者傷后至手術時間為6～28 d，平均10 d。于臂叢神經阻滯麻醉（9例）或全麻（21例）或蛛網膜下腔阻滯麻醉（12例）下，先閉合手法復位，盡可能恢復患肢力線和長度；采用微創經皮鋼板內固定技術（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis，MIPPO），經皮小切口插入鋼板，利用鋼板對骨折塊進行擠壓復位。本組2例肱骨C3型骨折及1例橈骨C3型骨折患者，術中對第3方游離骨折塊加用克氏針臨時撬撥復位固定；涉及關節面者可切開輔助切口直視下幫助復位；對于關節外骨折不強求達解剖復位，只需滿足功能復位標準即可。復位滿意后利用鋼板螺釘導向器打入鎖定螺釘，沖洗傷口，放置引流，縫合切口。
1.3 術后處理
術后24 h內給予抗生素預防感染，24～48 h根據引流量拔除引流管，患肢采用CPM機進行功能鍛煉。
2 結果
本組患者均順利完成骨折復位內固定；定制鋼板長度、放置位置，螺釘長度，植釘方向及數量均與術前設計基本一致。手術時間35～120 min，平均70 min；術中出血量30～500 mL，平均180 mL；X線透視次數2～6次，平均3次。2例術后切口淺表感染，經換藥對癥處理后愈合；其余切口均I期愈合。42例均獲隨訪，隨訪時間6～24個月，平均11.5個月。41例骨折I期愈合，愈合時間8～19周，平均14周；1例于44周延遲愈合。其中骨折達解剖復位19例；3例發生畸形愈合，未行處理；其余均達功能復位標準。隨訪期間無鋼板及螺釘松動、斷裂等內固定物相關并發癥發生。見圖 1。
圖1
患者，男，16歲，高處墜落傷致右側股骨多段粉碎性骨折X線片 ? 術前 ? 術后2 d ? 術后6個月 ? 術后8個月取出鋼板后
Figure1.
A 16-year-old male patient with comminuted fracture of the right femur ? Preoperative X-ray film ? X-ray film at 2 days after operation ? X-ray film at 6 months after operation ? X-ray films at 8 months after operation,the internal fixation plate was removed
3 討論
現代數字化技術與醫學結合使醫學診療技術發生巨大改變，在骨科領域產生了諸如數字骨科學[4-5]等新學科。數字化定制鋼板治療四肢復雜骨折就是應用數字化技術，通過對骨折部位的影像資料進行數字化處理，模擬骨折復位后的圖像，設計個性化內固定鋼板，從而使骨折固定變得簡單。這一過程包含了醫學影像處理與虛擬現實技術、計算機輔助設計與制造技術等[6-8]。臨床骨科醫師只需在放射科醫師幫助下，利用患者CT等數據在電腦中模擬手術操作，如骨折碎塊的模擬復位、內固定物模擬植入等，從而尋找最佳手術入路及適宜內固定物，最后將數據傳給生產醫療器械的廠家，制造出個性化、解剖型鎖定鋼板。
3.1 定制鋼板治療四肢復雜骨折的優勢
內固定器械的發展給骨折治療提供了越來越多選擇，目前針對四肢長骨骨折的內固定物從普通鋼板及髓內釘發展到了解剖鎖定鋼板及專家級髓內釘，基本能滿足臨床骨折內固定需要。但針對四肢長骨多段粉碎性骨折，上述單一鋼板或髓內釘固定常發生斷板或術后骨折再移位，從而導致骨折畸形愈合或內固定失敗[9-11]。主要原因在于普通解剖型鎖定鋼板是批量生產，其長度及螺釘孔位置、數目相對恒定，對于四肢長骨多段粉碎性骨折往往會出現鋼板長度不夠或螺釘孔位于骨折線上，造成骨折固定不牢固或應力太集中[12-13]。數字化定制鋼板是根據患者骨折情況設計個性化解剖型鎖定鋼板，鋼板長度以及螺釘孔數、螺釘方向術前均已設計好，所以鋼板固定后與骨面的貼合性、穩固性及應力分散性均優于普通鋼板。同時由于它是解剖型鎖定鋼板，可采用微創手術方式，通過較小手術切口植入，并可利用它來擠壓骨折塊復位固定，術中無需冷折彎，不會改變金屬內部結構，不影響其鋼度、抗疲勞強度及耐腐蝕性[14]。螺釘孔的設計應盡量顧及各個骨折塊的復位和固定要求，同時使貼合于骨折斷端的支撐段無螺釘孔，其結構未受破壞，受力良好，不易彎折斷裂；支撐段厚度減小，接骨板占體內容積減少，減少了對周圍肌肉、軟組織的刺激[15-16]。術者術中只需按照術前設計的手術步驟正確植入鋼板、打入螺釘，基本可達到理想復位和固定效果，減少了術中X線透視次數[17]、縮短了手術時間。
3.2 定制鋼板治療注意事項
① 術中我們一般是通過MIPPO技術進行有限切開后植入鋼板，對骨折復位僅要求達到功能復位標準即可，避免了對骨折處軟組織及骨膜的廣泛剝離。這就要求在術前一定要采取有效的閉合復位措施，使骨折塊基本恢復正常力線和長度，以利于術中鋼板放置及復位固定。術前一般通過手法復位行石膏固定或骨牽引來維持患肢長度及力線。本組3例患者由于術前患肢皮膚軟組織挫傷較嚴重，腫脹明顯，入院后閉合牽引復位困難，僅用石膏托固定制動而未行有效閉合牽引復位，導致術中復位困難，部分骨折塊及骨折段復位不良，術后發生畸形愈合。② 術中對涉及關節部位的骨折一定要充分顯露，復位時盡可能確保關節面平整；對于較大的骨折塊可先借助克氏針行撬撥復位及臨時固定，待接骨板螺釘打入后再拔除克氏針。③ 四肢多段骨折的中間骨折部位，一般不必剝離，通過上下端的橋接固定維持正常力線即可，避免廣泛剝離導致術后骨折不愈合或延遲愈合。本組1例術后發生骨折延遲愈合，與術中追求解剖復位、對軟組織及骨膜剝離過多有關。本組骨折愈合時間平均14周，與文獻報道相似[18-20]。④ 術后根據骨折復位固定強度來決定功能鍛煉時間及強度，一般是在引流管拔除后局部腫脹消退期即可行循序漸進的功能鍛煉，宜采用早活動晚負重的鍛煉方式。
3.3 定制鋼板治療四肢復雜骨折的不足及展望
① 定制鋼板雖可對四肢復雜骨折起到很好的固定作用，但其仍屬于髓外偏心固定，固定強度比髓內固定系統差，患者術后負重活動的時間長，影響了功能恢復。所以對于四肢多段粉碎性骨折能夠經髓內釘達到穩定固定的患者原則上不選用定制鋼板。② 目前數字化骨科內固定技術仍處于起步階段，尚缺乏直觀簡便的數字化設計軟件讓骨科醫師直接通過計算機輔助設計出更加精確的數字化解剖鋼板。③ 定制鋼板因成本較高制約了其廣泛臨床應用。④ 我們期待著數字化技術進一步完善，將來與3D打印技術相結合[2, 21]，使臨床醫生根據需要簡便、快捷“打印”出符合要求的鋼板。
