首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 外科论文 > 运动损伤论文 > 3D打印辅助镜下固定前交叉韧带胫骨撕脱骨折

3D打印辅助镜下固定前交叉韧带胫骨撕脱骨折

2024-11-21 103 上传者：管理员

摘要：[目的]探讨3D打印辅助关节镜下固定前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）胫骨止点撕脱骨折的临床效果。[方法]回顾性分析2020年10月—2022年12月本院收治ACL胫骨止点撕脱骨折58例患者的临床资料，分别采用关节镜下骨折复位和经胫骨隧道牵拉高强度缝线弹性固定治疗。根据医患沟通结果，将患者分为两组，28例术前对骨折模型予以3D打印和手术操作模拟（3D组），30例常规进行手术规划和实施（常规组）。比较两组围手术期、随访及影像资料。[结果]两组均顺利完成手术，3D组手术时间[(44.6±9.0) min vs (51.3±13.2) min, P=0.029]、术后引流量[(163.1±29.1) ml vs (180.3±33.4) ml, P=0.019]和首次建立骨道成功率[例(%), 17 (60.7) vs 10 (33.3), P=0.037]显著优于常规组。术后随访（12.7±6.9）个月，3D组恢复完全负重活动时间[(21.7±5.4) d vs (25.9±6.1) d, P=0.033]显著早于常规组。随时间推移，两组Lysholm评分、IKDC评分和前抽屉试验显著改善（P<0.05）。术后3个月时，3D组IKDC评分[(78.6±6.6) vs (74.1±7.1), P=0.016]显著高于常规组。影像方面，3D组骨折复位质量优良率显著高于常规组[例,优/良/差,(15/12/1) vs (8/16/6), P=0.045]。术后两组患者ACL角显著增加（P<0.05）、ACL前嵴高度显著减小（P<0.05）。术后3个月时，3D组ACL前嵴高度[(2.3±0.8) mm vs (2.9±0.8) mm, P=0.009]显著小于常规组。[结论]关节镜下微创固定前交叉韧带胫骨止点撕脱骨折临床效果良好，3D打印辅助有助于缩短手术时间，提高建立骨道成功率和骨折复位质量，促进膝关节功能早期恢复。

关键词：
3D打印
aCL
关节镜术
前交叉韧带胫骨棘撕脱骨折
手术预演
加入收藏

前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）损伤是临床上常见的运动创伤性疾病，发生于ACL胫骨止点的撕脱骨折是特殊类型的ACL损伤，又被称为胫骨髁间嵴骨折、胫骨前嵴骨折，于1875年由Poncet首次报道，约占ACL损伤的14%，最常发生于8～14岁骨骼未发育成熟的儿童及青少年[1,2]。随着交通事故伤、运动损伤的增多，ACL胫骨止点撕脱骨折在成年群体亦很常见[3]。ACL胫骨止点位于胫骨平台髁间嵴区，前方为髌下脂肪垫、膝横韧带，内侧紧邻胫骨内侧髁间嵴和内侧半月板前角，外侧连接外侧半月板前角[4,5]。在ACL牵拉应力作用下，撕脱骨折块容易发生移位，半月板前角、膝横韧带等软组织或骨软骨碎片还会进一步嵌入骨折面，影响骨折块复位与固定。倘若发生骨折不愈合、畸形愈合、ACL松弛、髁间窝撞击等，往往需要二次手术，甚至需要进行ACL重建，增加社会医疗负担，影响患者生活质量。如何安全、快速和有效地实现撕脱骨折块的解剖复位与坚强固定，恢复ACL功能，提高手术疗效，仍然是目前重要的临床课题。

近年来，3D打印技术发展迅速，利用生物高分子材料进行逐层叠覆式增材制造，可将患者影像数据快速转换为实体化模型，广泛应用于骨科疾病的诊治[6]。与CT扫描3D重建不同，3D打印有助于临床医生直观地在立体模型上进行诊断和手术预演，制定科学细致的手术方案，从而提高手术成功率。本研究基于骨科数字医学技术，探讨3D打印辅助关节镜微创固定ACL胫骨止点撕脱骨折的临床效果，以期为ACL胫骨止点撕脱骨折的精准化与个体化治疗提供参考。

1、资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）符合ACL胫骨止点撕脱骨折诊断标准；（2）撕脱骨折块明显移位，Meyers分型为Ⅱ～Ⅳ型；（3）在关节镜下复位并以经胫骨隧道牵拉缝线法固定撕脱骨折块。

排除标准：（1）患肢合并其他骨折；（2）患膝合并严重韧带断裂或多发性韧带损伤；（3）年龄<15岁；（4）既往膝关节手术史。

1.2 一般资料

回顾性分析2020年10月—2022年12月在本院接受关节镜微创手术治疗的58例ACL胫骨止点撕脱骨折患者的临床资料，根据医患沟通结果，将患者分为两组，28例利用3D打印技术辅助关节镜下骨折复位内固定（3D组），30例常规行关节镜下骨折复位内固定（常规组）。两组患者术前一般资料见表1，两组年龄、性别、体重指数（body mass index,BMI）、病程、侧别、骨折分型的差异均无统计学意义（P>0.05）。本研究通过本医院医学伦理委员会批准[批准号：2020医院伦审第（018）号]，患者均签署知情同意书。

表1.两组患者术前一般资料比较

1.3 手术方法

3D组：行患膝关节CT薄层扫描，将DICOM格式影像数据导人Mimics软件，构建骨折模型，利用3D打印机完成1∶1等比例实物模型打印。根据3D打印模型，分析撕脱骨折块形态、大小、移位等，设计固定方式，进行手术模拟预演（图1a～1f）。术中采用腰硬联合麻醉，患者取仰卧位，于大腿根部放置气囊止血带。建立患膝前内、前外侧入路，清理关节腔内积血、游离骨软骨碎片、增生滑膜等，牵拉开嵌夹在骨折断端内的膝横韧带、半月板前角，显露ACL胫骨止点撕脱骨折块与胫骨骨床，利用刨削刀、磨钻新鲜化骨折面，适度加深骨床。在胫骨结节内侧作长2～4 cm纵行切口，参照手术预演结果，在ACL重建定位器引导下定位并钻取2～4个胫骨隧道（图2c,2d）。利用硬膜外穿刺针将高强度缝线穿入ACL胫骨侧基底部，经胫骨隧道拉出，调整骨折块位置和缝线张力，利用门形钉拴桩打结固定。术中屈伸活动膝关节，确定骨折块复位良好和固定牢固（图2e）。对合并半月板撕裂同期予以修整或缝合。3D组典型病例见图2。

图1.术前3D打印模型手术演示。

1a:在3D打印骨折模型上测量骨折块大小及骨床深度；1b～1d:设计2～4个胫骨隧道，选择最佳导向器角度依次钻取隧道；1e:经隧道引入高强度缝线牵拉固定骨折块；1f:模拟膝关节屈伸动作，检查骨折块固定稳定性。

常规组：行患膝关节薄层CT扫描和3D重建，不作3D打印和手术模拟预演，常规行关节镜下骨折复位和经胫骨隧道牵拉缝线固定，麻醉方式、体位及基本手术操作均与3D组相同。

术毕患膝关节放置引流，加压包扎，术后即行踝泵、股四头肌等长收缩和髌骨推移训练，同时予以冷敷、经皮肌肉电刺激等理疗，术后第1周完全伸膝位支具固定、部分负重行走，术后第2周开始循序进行患膝主被动屈伸练习，术后3～6周在支具保护下完全负重行走，术后2～3个月内去除支具，术后3～6个月加强训练并逐步回归运动。

1.4 评价指标

记录围手术期资料，包括手术时间、切口总长度、首次建立骨道成功率、术后引流量、下地行走时间、切口愈合情况及住院时间，采用完全负重活动时间、Lysholm评分、国际膝关节文献委员会（Interna⁃tional Knee Documentation Committee,IKDC）评分、前抽屉试验评价临床效果。行影像检查，评估骨折复位质量与愈合时间。优为解剖复位，良为骨折移位<2mm，差为骨折移位≥2 mm。ACL角，定义为ACL远端前方切线与垂直于胫骨长轴的胫骨髁间嵴最前部（ACL前嵴）的切线相交形成的角度[7];ACL前嵴高度，定义为ACL前嵴与胫骨髁间前区最前端在胫骨长轴方向的距离[5]（图3）。

1.5 统计学方法

采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。计量资料以表示，资料呈正态分布时，两组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用重复测量方差分析；资料呈非正态分布时，采用秩和检验。计数资料采用χ2检验或Fisher精确检验。等级资料两组比较采用Mann-Whitney U检验。P<0.05为差异有统计学意义。

图2.患者女性，33岁。

2a,2b:术前X线片及MRI检查示ACL胫骨止点撕脱骨折（MeyersⅡ型），ACL角变小，ACL前嵴高度增加；2c～2e:依据术前3D模拟，术中镜下钻取胫骨隧道，高强度缝线固定骨折块；2f～2h:术后1年X线片及MRI检查示ACL胫骨止点撕脱骨折复位良好，已愈合，ACL角和ACL前嵴高度恢复正常。

2、结果

2.1 围手术期情况

所有患者均顺利完成手术，未见血管神经损伤、伤口感染、下肢深静脉血栓形成等并发症。两组患者围手术期资料见表2。两组间切口总长度、下地行走时间、住院时间差异无统计学意义（P>0.05）。3D组手术时间、术后引流量显著少于常规组（P<0.05），首次建立骨道成功率显著高于常规组（P<0.05）。

2.2 随访结果

所有患者均获随访，随访时间12～18个月，平均（12.7±6.9）个月。两组患者随访结果见表3。两组患者均无关节粘连、行翻修手术者。术后3D组完全负重活动时间显著早于常规组（P<0.05），随时间推移，两组Lysholm评分、IKDC评分均显著增加（P<0.05），前抽屉试验显著改善（P<0.05）。术后3个月时，3D组IKDC评分显著高于常规组（P<0.05）。其他相应时间点，两组Lysholm评分、IKDC评分、前抽屉试验的差异均无统计学意义（P>0.05）。

表2.两组患者围手术期资料比较

2.3 影像评估

两组患者术后影像评估结果见表4。3D组骨折复位质量优良率显著优于常规组（P<0.05）。与术前相比，术后两组患者ACL角显著增加（P<0.05）、ACL前嵴高度显著减小（P<0.05）。术前两组间ACL角、ACL前嵴高度的差异均无统计学意义（P>0.05）。术后3个月时，两组间ACL角差异无统计学意义（P>0.05），但3D组ACL前嵴高度显著小于常规组（P<0.05）。术后3个月时，MRI显示两组患者ACL连续性完整，两组骨折愈合时间差异无统计学意义（P>0.05）。

图3.在膝关节MRI矢状位测量。

3、讨论

ACL是维持膝关节屈伸和旋转活动的重要静力稳定结构，当ACL胫骨止点撕脱骨折发生时，股骨-ACL-胫骨复合体功能紊乱，导致膝关节前向失稳及前外侧旋转不稳。根据撕脱骨折块形态和移位程度予以分类（Meyers分型）：Ⅰ型为骨折块无移位或前缘轻度移位；Ⅱ型为骨折块前方的1/3～1/2发生移位，后方仍与胫骨平台相连；Ⅲ型为骨折块与胫骨平台完全分离；Ⅳ型为粉碎性撕脱骨折[8,9]。对于Ⅰ型和轻度移位<5 mm的Ⅱ型骨折，首选保守治疗，伸直固定患膝关节6～8周，但当合并半月板等撕裂时需要考虑手术治疗[10]。对于移位明显的Ⅱ～Ⅳ型骨折，则应当及时予以骨折复位内固定手术治疗。自1982年Mclennan等[11]首次报道应用关节镜技术治疗胫骨髁间嵴骨折，随着关节镜技术的发展，镜下复位固定ACL胫骨止点撕脱骨折在临床上受到青睐。ACL胫骨止点撕脱骨折块较小，位置特殊，手术具有挑战性。为实现临床治疗的精准化和个体化，数字化骨科应运而生，其中3D打印技术广泛应用于临床上各种复杂骨折的治疗，已成为促进骨科临床发展的重要推动力。本研究利用3D打印辅助镜下固定Ⅱ～Ⅳ型ACL胫骨止点撕脱骨折，有效提高手术疗效，再次证实数字化技术与微创化骨科技术相结合具有重要的临床价值。

表3.两组患者随访资料比较

在关节镜下固定ACL胫骨止点撕脱骨折时，钢丝[12]、克氏针[13]、带线锚钉等[14]均是常用内固定材料，笔者更倾向于经胫骨隧道牵拉高强度缝线进行弹性固定。主要原因：（1）根据术中具体情况灵活调整胫骨隧道位置和选择缝线数量，确保缝线在骨折块周缘呈多向性牵拉，能够有效防止骨折块前缘翘起或固定松脱，形成坚强内固定。离体生物力学研究表明，经胫骨牵拉高强度缝线的固定强度和失效载荷高于螺钉[15]或锚钉[16];(2）高强度缝线纤细光滑，容易引入关节腔及窄小骨道内，对关节软骨及胫骨近端骺板损伤风险小，不必经二次手术取出；（3）高强度缝线作用于ACL基底腱骨连接部位，发挥弹性张力带固定作用，不仅固定效果不过于依赖于撕脱骨折块的大小或形态，而且能够避免对骨折块的强力剪切，术中无需担心骨折块的进一步碎裂，适用于治疗粉碎性或骨折块较小的ACL胫骨止点撕脱骨折[17]。曲峰等[18]在关节镜下撬拨复位胫骨髁间嵴粉碎性撕脱骨折（Meyers IV型），利用双领带结缝线桥固定，获得满意的临床效果。王一仲等[19]采用三线交联法固定36例ACL胫骨止点撕脱骨折，术后12～16周骨折愈合，膝关节功能恢复。

表4.两组患者影像资料比较

应用3D打印辅助关节镜下固定ACL胫骨止点撕脱骨折，具有下述优势：（1）在模型上测量骨折块形态、大小以及胫骨骨床深度，设计胫骨隧道数量、位置和方向以及缝线固定方式，参考预演效果进行调整，有助于获取最佳手术方案；（2）胫骨隧道直径较小（2～4.5 mm），若术中反复钻取胫骨隧道，可能会因胫骨隧道交叉、骨质缺失导致引线困难。通过3D打印模型准确定位隧道内口及走行方向，有助于降低钻取骨隧道失败率，缩短手术操作时间；（3）对于低年资医师，手术模拟和反复预演有助于缩短学习曲线；（4）为患者提供个性化治疗，有助于提高手术效果，促进术后功能早期恢复。宋辰光等[20]应用3D打印技术设计个体化导向器，用于辅助镜下治疗ACL胫骨止点撕脱骨折20例，术后均获得骨性愈合，患膝关节功能恢复良好。由于3D打印导向器贴附胫骨内侧骨面时需要较大的手术切口，剥离较多的深层组织，本次研究未予以应用，仍采用ACL重建胫骨导向器定位隧道，根据胫骨隧道位置的实际需要，灵活选择恰当的导向器角度。

本研究的不足：纳入患者病例数量较少；随访时间偏短。本研究提示，3D打印辅助关节镜下治疗ACL胫骨止点撕脱骨折，能够有效缩短手术时间，提高建立骨道成功率和骨折复位质量，促进膝关节功能早期恢复，具有可行性和实用性，值得深入研究和临床推广。

参考文献:

[4]李光磊,王宝鹏,张汉宽,等.前交叉韧带解剖学研究进展[J].中国矫形外科杂志, 2021, 29(16):1491-1495.

[6]米发桗,杨如意,赵天宝,等. 3D打印技术在骨科临床与基础研究应用的现状[J].中国矫形外科杂志, 2022, 30(9):810-814.

[12]杨伟毅,张小亮,徐逸生,等. ACL胫骨止点撕脱骨折固定新方法-23例报道[J].中国矫形外科杂志, 2018, 26(18):1639-1642.

[13]刘尧,王晓东,朱伦庆,等.镜下改良克氏针固定儿童胫骨髁间棘骨折[J].中国矫形外科杂志, 2021, 29(18):1692-1694.

[14]李良军,丑克,何志勇,等.关节镜下多枚带线锚钉缝合固定治疗胫骨髁间嵴撕脱骨折[J].中国矫形外科杂志, 2016, 24(2):178-181.

[16]刘镇煌,黄长明,傅仰攀,等.两种前交叉韧带胫骨止点撕脱骨折固定的生物力学比较[J].中国矫形外科杂志, 2020, 28(6):542-547.

[18]曲峰,李海鹏,王克涛,等.镜下双领带结缝线桥固定胫骨髁间嵴MeryersⅣ型骨折[J].中国矫形外科杂志, 2023, 31(14):1316-1319.

[19]王一仲,陈雪松,田斌,等.镜下三线交联拉出固定前交叉韧带胫骨止点撕脱骨折[J].中国矫形外科杂志, 2023, 31(4):365-368.

[20]宋辰光,王鑫众,李晋,等. 3D打印导向器辅助镜下ACL胫骨撕脱骨折固定[J].中国矫形外科杂志, 2021, 29(12):1124-1127.

基金资助:河南省科技攻关计划项目(编号:212102310173);