3D打印模拟手术方法在肱骨近端Neer四部分骨折中的优势及对术后功能恢复的影响

戴 峰 王 青 王 江 范志豪 蒋正宇

1.江苏省人民医院溧阳分院骨科，江苏溧阳 213300；2.江苏省人民医院关节外科，江苏南京 210029

肱骨近端骨折是老年患者最常见的骨折类疾病，占全身骨折的50%以上。肱骨近端骨折后，多大结节撕脱骨折、肩袖损伤、骨折局部肿胀及软组织粘连，进而限制患者的功能和活动，致残率较高，临床急需探索一种疗效好、操作简便的有效手术方法[1-2]。肱骨近端骨折多是关节内或邻近关节骨折，常需要手术内固定治疗，因此复杂肱骨近端骨折已成为临床研究的重要方向[3]。

微创接骨板技术应用长型肱骨近端锁定钢板治疗肱骨近端骨折取得了初步的满意效果，这也为后期的生物力学研究提供了一定的理论依据，但钢板统一塑形后置于不同长度的肱骨处，位置变化是否可能会产生医源性刺激及造成神经功能紊乱还需要进一步证实[4-6]。3D 打印技术是一类快速制造和成型技术，近年来在骨科领域发展迅速，在部分粉碎性骨折的辅助应用中具有一定效果，但关于肱骨近端骨折的研究资料相对较少[7]。故而，本研究探讨了3D 打印模拟手术方法在肱骨近端Neer 四部分骨折中的优势及术后肩关节功能恢复的效果，现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017 年1 月—2020 年1 月江苏省人民医院溧阳分院获取的肱骨近端Neer 四部分骨折患者60 例，采用随机数字表法，将其分为3D 组和传统组，每组各30 例。诊断标准：肱骨外科颈骨折患者的诊断标准参考人民卫生出版社第八版《外科学》[8]中的标准。纳入标准：①年龄≤65 岁；②具有明确的外伤病史；③入院后经X 线、CT 检查确诊为肱骨外科颈骨折者，Neer 分型为四部分骨折；④本研究符合《赫尔辛基宣言》[9]中医学临床实验相关标准，术前与患者签署知情同意书。排除标准：①恶性肿瘤、骨结核者；②合并严重的骨质疏松者；③感染疾病者；④凝血系统疾病者；⑤既往具有上肢运动功能障碍者。

3D 组，患者年龄19～63 岁，平均（34.2±8.6）岁；男20 例，女10 例；体重指数（BMI）（22.6±2.1）kg/m2；左侧骨折20 例，右侧骨折10 例；骨折至手术时间（2.6±0.8）d；外伤原因摔伤15 例，交通事故10 例，其他原因5 例。传统组，患者年龄23～65 岁，平均（36.0±7.2）岁；男17 例，女13 例；患者BMI（22.8±2.7）kg/m2；左侧骨折16 例，右侧骨折14 例；骨折至手术时间（2.8±0.9）d；外伤原因摔伤12 例，交通事故10 例，其他原因8 例。两组年龄、性别、BMI、患侧分布、骨折至手术时间、骨折原因比较，差异均无统计学意义（均P ＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 手术方法 两组均采用锁定钢板结合微创钢板接骨术治疗，3D 组采用三维重建建立3D 打印模型，模拟实施手术工程后，按照计划对患者实施手术，3D打印机由东软熙康公司生产。

传统组：锁定钢板结合微创钢板接骨术：取2 枚克氏针打入肱骨近端骨折块，依据骨髓腔直径和骨折端粉碎缺损情况选取恰当的同种异体骨插入髓腔，利用克氏针的撬拔作用和同种自体骨制成复位肱骨头，克氏针穿过同种自体骨进行固定；C 型臂X 线机（美国GE 公司，型号：ST1000） 透视确定复位效果满意后，将钢板置于大结节顶端下5～10 mm、结节间沟外侧5 mm 处；距关节面5～8 mm，打入合适螺钉；螺钉钢板固定后，常规缝合固定肩袖和大小结节；C 型臂X 线机透视间骨折端内固定稳定且螺钉为进入关节面，大量生理盐水冲洗后逐层缝合并置1 条负压引流管[10]。

3D 组：术前对健侧肱骨进行CT（西门子公司，型号：XU-800）扫描，依据数据建模镜像进行3D 打印，模拟患侧骨折前的完整肱骨外形，肱骨近端锁定钢板提前螺旋塑性后消毒处理；其余操作同传统组。

1.2.2 观察指标及肩关节功能评价 比较两组手术时间、手术出血量、术中C 臂下透视次数、解剖复位率（两骨折端的接触面和对线完全良好）、骨折愈合时间（经X 线检查，骨痂形成骨，折线完全消失）、骨折延迟愈合（超过6 个月时间X 线片显示骨折线没有模糊，骨痂生长稀少）、术后不同时间患者肩关节功能（Constant-Murley 评分）[11]及手术并发症。Constant-Murley评分系统对患者的肩关节功能进行综合性评价：该系统主要包括疼痛（总分15 分）、肌力（总分25 分）、日常活动（总分20 分）、关节活动范围（总分40 分），评分越高患者的肩关节功能越好[11]。

1.3 统计学方法

采用SPSS 21.0 对所得数据进行统计学分析，计量资料采用均数±标准差（）表示，组间比较采用独立样本t 检验，计数资料采用例数或百分率表示，组间比较采用χ2检验。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3D 组和传统组手术情况、术后骨折愈合情况比较

3D 组手术时间、手术出血量、术中C 臂下透视次数、骨折愈合时间均低于传统组，差异均有统计学意义（均P ＜0.05）；3D 组解剖复位率高于传统组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表1。

表1 3D 组和传统组手术情况、术后骨折愈合情况比较

2.2 3D 组和传统组肩关节功能比较

术后6 个月，两组疼痛、肌力、日常活动、关节活动范围及Constant-Murley 总分均较术后3 个月升高，差异均有统计学意义（均P ＜0.05）。术后3 个月，3D 组疼痛、肌力、日常活动、关节活动范围及Constant-Murley 总分均高于传统组，差异均有统计学意义（均P ＜0.05）；术后6 个月，3D 组疼痛、肌力、日常活动、关节活动范围及Constant-Murley 总分与传统组比较，差异均无统计学意义（均P ＞0.05）。见表2。

2.3 3D 组和传统组手术并发症发生率比较

3D 组有1 例发生切口感染，传统组有2 例出现切口感染、3 例内固定松动、3 例延迟愈合，3D 组手术并发症发生率为3.33%（1/30）低于传统组的26.67%（8/30），差异有统计学意义（χ2=4.706，P=0.03）。

表2 3D 组和传统组肩关节功能比较（分，）

表2 3D 组和传统组肩关节功能比较（分，）

注：t1、P1 为两组术后3 个月比较，t2、P2 为两组术后6 个月比较

3 讨论

Neer 四部分骨折属于肱骨近端骨折，多见于老年骨质疏松患者，具有移位严重且稳定性较低的特点，临床治疗方法主要是复位固定治疗，以恢复完整的解剖结构[12]。老年患者是肱骨近端骨折的主要患病人群，但由于老年患者存在钙流失较快及骨质疏松的症状，肱骨近端骨折后断端极有可能嵌入软组织且肱骨旋转分离移位较严重，进而并发其他类型骨折，增加手术处理难度[13]。

锁定钢板结合微创钢板接骨术因较好的稳定性及良好的支撑作用在临床肱骨近端骨折的临床治疗中常具有满意效果，但文献[14-17]提示肱骨近端锁定钢板仍具有一定的并发症发病率，其中多见螺钉穿出关节面和内翻畸形。近年来3D 打印辅助在复杂骨折手术中的应用已较为广泛，通过事前扫描获得等比例模型制作可更适合患者的内固定钢板，有助于提前选择合理的螺钉和钢板大小、长度，进而缩短手术时间[18-19]。本研究结果显示3D 组手术时间、手术出血量、术中C臂下透视次数、骨折愈合时间均低于传统组，差异均有统计学意义（均P ＜0.05）；3D 组解剖复位率高于传统组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。上述结果提示3D 打印模拟手术方法在肱骨近端Neer 四部分骨折中应用可缩短手术时间、减少手术出血、提高复位效果。3D 打印技术通过提前的CT 扫描并将扫描数据导入三维重建软件中，通过软件的技术处理获得患者骨折的三维模型，有助于医师从任意角度观察骨折情况，选取恰当的工具并使医生更好观察骨折情况，更快准备手术内容，进而缩短手术时间，缩短术后恢复时间，提高解剖复位效果[20-23]。

3D 组和传统组肩关节功能比较发现术后3 个月，3D 组疼痛、肌力、日常活动、关节活动范围及Constant-Murley 总分均高于传统组，差异均有统计学意义（均P ＜0.05）；但术后6 个月，3D 组疼痛、肌力、日常活动、关节活动范围及Constant-Murley 总分与传统组比较，差异均无统计学意义（均P ＞0.05）。上述结果说明3D 打印技术在肱骨近端Neer 四部分骨折治疗中的应用有助于促进术后肩关节功能的快速恢复。3D打印技术能够打印出完整的虚拟复位前后的肱骨近端骨折情况，并在未复位的模型上进行模拟提拉、复位等练习，甚至可以在虚拟复位的过程中，确定复位标记点，规划好每个骨折块的复位顺序，以求在正式手术中更加顺利和高效，增加了骨折复位的精准度[24]。此外，3D 打印技术有助于加强医患沟通，提高患者依从性，降低C 臂机的使用次数并促进患者配合手术的进行，术后顺利进行功能训练，促进术后肩关节功能的恢复[25]。

进一步对手术并发症发生率比较发现3D 组手术并发症发生率（3.33%）低于传统组（26.67%），差异有统计学意义（P＜0.05）。该结果说明3D 打印模拟手术方法在肱骨近端Neer 四部分骨折治疗中有助于降低手术并发症发生率。3D 打印根据患者具体骨折部位、进行1∶1的钢板个性化定制，适用性更高，手术复位固定效果更好；而传统的锁定钢板是批量生产，螺钉孔位及个体长度等均需要人体适应，不利于手术固定，因此3D 打印技术能够降低手术治疗的并发症发生率。

综上所述，3D 打印模拟手术方法在肱骨近端Neer四部分骨折中应用对于缩短手术时间、减少手术出血、提高复位效果、改善术后肩关节早期功能恢复等方面具有一定的优势。