胫骨远端粉碎性骨折临床较常见，属于高能量损伤类骨折，其治疗一直是临床研究的热点^[1-2]。胫骨远端粉碎性骨折通常是由交通事故、运动、跌倒摔伤等引起。目前，手术和非手术治疗是临床上主要应用的治疗方法，非手术治疗可引发关节粘连以致僵直、深静脉血栓等，不利于早期康复；手术是治疗胫骨远端粉碎性骨折的有效措施，其中内固定术应用较广，具有愈合快、并发症少等优势^[3-4]。而胫骨远端粉碎性骨折解剖结构复杂，周围重要神经、血管易因手术操作失误而损伤；若内固定匹配不当、术中剥离过多软组织等还会引起一系列并发症，影响治疗效果^[5]。因此，选择术后并发症少且安全性高的手术方法是保证胫骨远端粉碎性骨折患者手术疗效和术后康复的关键。近年来，随着医疗技术及科技的迅速发展，数字化软件及3D打印技术为骨折治疗提供了新思路。术前，临床医师可先在3D模型上进行预手术，以确保手术成功。本研究选择148例单侧胫骨远端粉碎性骨折患者，探究基于3D打印技术的数字化设计在胫骨远端粉碎性骨折内固定手术中的疗效及安全性，旨在为临床治疗胫骨远端粉碎性骨折提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019年2月—2022年2月于徐州市肿瘤医院接受手术治疗的148例单侧胫骨远端粉碎性骨折患者为研究对象，其中男81例，女67例；年龄24~75岁，平均（49.0712.26）岁。纳入标准：1）通过CT、X线片确诊为胫骨远端粉碎性骨折；2）首次接受手术治疗；3）单侧骨折；4）积极配合本研究。排除标准：1）临床资料不全；2）手术不耐受；3）对麻醉药物过敏；4）开放性骨折或病理性骨折；5）既往有膝关节疾病；6）恶性肿瘤；7）合并同侧胫骨平台或股骨颈骨折；8）严重心、肺、肾功能不全。采用随机数字表法，将本组148例患者平均分为观察组（74例，数字化设计结合3D打印技术辅助手术）和对照组（74例，传统切开复位内固定术）。两组患者的一般资料均无显著差异（P>0.05，表1），具有可比性。本研究经院医学伦理委员会审核批准，患者及家属均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 资料收集

收集患者的年龄、性别、体质量指数（body mass index，BMI）、饮酒史、吸烟史、糖尿病、高血压、冠心病、患侧、致伤原因、骨折类型、受伤至手术时间、临床疗效（Johner-Wruhs胫骨骨折疗效评分标准^[6]）等临床资料。

1.2.2 手术方法

术前，行X线片及CT检查。通过Mimics Research 17.0软件处理图像，并重建骨折3D模型及复位关节面。通过CT扫描数据建立接骨板3D模型库，并由3名骨科医师从中挑选最适合的“数字钢板”；然后，通过Mimics Research 17.0软件匹配钢板和骨面，完成虚拟内固定。打印出1︰1实体骨折3D模型，并根据软件中模拟的复位情况进行粘合。选择与“数字钢板”相同的实体钢板，确定植入位置并塑形，贴附于骨面，预设方向模拟置钉（2 mm克氏针）。取半俯卧位，腰硬联合麻醉。根据骨折类型选择后内侧、后或内外侧联合切口，逐层切开，显露骨折端，注意保护软组织，剥离骨膜，直视下复位骨折块。若关节面塌陷，则行自体髂骨植骨，待恢复平整后用克氏针固定。按照术前数字化预设方案置板，植入螺钉，拔除克氏针。术中，C臂机透视确认关节面平整、钢板和螺钉位置良好，冲洗术口，负压引流，逐层缝合。在医师指导下，于术后行股四头肌等长收缩训练。术后第1天，练习直腿抬高；术后1周，关节康复训练；术后6~8周，下地拄拐负重锻炼。

1.2.3 观察指标

手术时间、术中出血量、骨折愈合时间；术前和术后6个月美国矫形外科足踝协会（American Orthopedic Foot and Ankle Society，AOFAS）评分^[7]（满分100分，将<50分、50~74分、75~89分及90~100分，分别评为差、可、良及优4个等级）、疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）^[7]（满分10分，将0~2分、3~5分、6~8分及>8分，分别评为优、良、可及差4个等级）、Barthel指数^[8]（总分100分，分数越高自理能力越好）；术前和术后24 h空腹采集静脉血5 mL，离心，取血清，采用酶联免疫吸附法检测血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）及IL-8水平；观察并记录术后6个月的并发症发生情况。

1.3 统计学方法

数据采用SPSS 23.0软件进行统计学分析，正态分布的计量资料以$\stackrel{-}{x}\pm s$表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以n（%）表示，组间比较采用χ²检验。随机行走模型采用ORACLE 10g工具进行构建^[9]。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 两组患者的临床疗效比较

与对照组相比，观察组患者的临床治疗优良率更高（P<0.05），见表2。

注：^a与对照组比较，P<0.05

2.2 两组患者的手术指标比较

与对照组相比，观察组手术时间及骨折愈合时间均更短，术中出血量更少，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

注：^a与对照组比较，P<0.05

2.3 两组患者手术前后AOFAS评分、疼痛VAS评分及Barthel指数比较

两组患者术前AOFAS评分、疼痛VAS评分及Barthel指数均无统计学差异（P>0.05）。与对照组相比，观察组术后6个月AOFAS评分及Barthel指数均更高（P<0.05），疼痛VAS评分更低（P<0.05）。与术前相比，两组术后6个月AOFAS评分及Barthel指数均更高（P<0.05），疼痛VAS评分更低（P<0.05），见表4。

注：^a与术前比较，P<0.05

2.4 两组患者手术前后炎性因子水平比较

两组患者术前TNF-α、IL-6及IL-8水平均无显著差异（P>0.05）。与对照组相比，观察组术后24 h TNF-α、IL-6及IL-8水平均更低（P<0.05）。与术前相比，两组术后24 h TNF-α、IL-6及IL-8水平均更高（P<0.05），见表5。

注：^a与术前比较，P<0.05

2.5 随机行走模型评价

采用随机行走模型评价两种手术方法对患者手术指标、术后关节功能、疼痛、生活质量及炎症反应的改善情况，见表6和图1。观察组患者手术时间、术中出血量、骨折愈合时间、AOFAS评分、疼痛VAS评分、Barthel指数、TNF-α水平、IL-6水平、IL-8水平分别有70、72、74、71、73、70、69、72、68次综合评价记录，患者改善系数分别为0.286、0.528、0.176、0.465、0.411、0.329、0.551、0.306、0.397，患者综合指标每改善1分，需要行走3.50、1.89、5.69、2.15、2.43、3.04、1.82、3.27、2.52步。对照组患者手术时间、术中出血量、骨折愈合时间、AOFAS评分、疼痛VAS评分、Barthel指数、TNF-α水平、IL-6水平、IL-8水平分别有66、68、69、65、67、65、64、66、63次综合评价记录，患者改善系数分别为0.197、0.426、0.130、0.354、0.299、0.262、0.438、0.258、0.286，患者综合指标每改善1分，需要行走5.08、2.34、7.67、2.83、3.35、3.82、2.29、3.88、3.50步。

2.6 两组患者术后6个月并发症发生情况比较

观察组术后6个月并发症发生率与对照组差异无统计学意义（P>0.05），见表7。

3 讨论

随着社会的快速发展，临床中高能量损伤越来越多见，其中胫骨远端粉碎性骨折显著上升，且大多数患者损伤较严重，此类骨折涉及干骺端及踝关节面，严重影响关节稳定性及下肢负重能力^[10-11]。因此，如何对复位固定、关节面平整修复及踝关节功能恢复是临床医师面临的难题。对于临床骨科手术，数字化3D重建技术可为其提供精确的术前设计方案，有助于提升手术质量；而3D打印技术可根据患者骨质组织打印成实体模型，预弯钢板并于体外模拟手术，进一步为临床手术提供指导与帮助^[12-13]。本研究基于数字化技术结合3D打印模型进行内固定手术，最后取得了令人满意的临床疗效。

本研究中，与对照组（77.03%）相比，观察组（91.89%）患者的临床治疗优良率更高，提示观察组临床疗效较高。张文举等^[14]研究表明，与传统手术相比，应用3D打印技术辅助治疗胫骨远端粉碎性骨折更具优势，是一种有效的治疗方法。胫骨远端粉碎性骨折解剖结构复杂，周围重要神经、血管易因手术操作失误而损伤；若内固定匹配不当、术中剥离过多软组织等，则会引起一系列并发症，影响治疗效果。而根据患肢CT数据3D重建骨折模型，以任意角度观察、测量骨折块，并模拟复位，选择合适的钢板，避免出现术中盲目剥离、出血量多等情况；螺钉长度及方向亦可通过数字化设计确定，有助于缩短手术时间、降低失误率。本研究中，与对照组相比，观察组手术时间及骨折愈合时间均更短，术中出血量更少。李鹏等^[15]研究表明，数字化结合3D打印技术辅助手术治疗胫骨骨折，实现了个体化、精准化治疗，有效缩短康复周期。

进一步比较两组患者的术后关节功能、疼痛、生活质量及炎症反应改善情况，本研究结果显示，与对照组相比，观察组术后6个月AOFAS评分及Barthel指数均更高，疼痛VAS评分更低。AOFAS评分越高，踝关节功能越好；Barthel指数越高，生活质量越好；提示对于胫骨远端粉碎性骨折患者，基于数字化技术结合3D打印模型进行内固定手术有助于促进踝关节功能恢复。与对照组相比，观察组术后24 h的TNF-α、IL-6及IL-8水平均更低。在缺血性组织损伤中，TNF-α是一种重要的炎性因子，可诱导急性期反应蛋白，促使中性粒细胞聚集，催化释放IL-6，激活炎性因子，加剧炎症反应，影响术后骨折处恢复^[16]。IL-8可激活中性粒细胞并释放大量炎性因子，进一步加重炎症反应，损害组织细胞，不利于术后骨折处恢复^[17]。基于数字化技术结合3D打印模型进行内固定手术，采用3D模型进行预手术，有助于减少组织的医源性损伤，进而减轻机体应激炎症反应，促进骨折处恢复。

随机行走模型评价结果显示，观察组患者治疗后手术指标、术后关节功能、疼痛、生活质量及炎症反应的改善情况均更优于对照组。观察组（12.16%）术后6个月并发症发生率较对照组（22.97%）低，但两组无显著差异。本研究具有一定的局限性：样本相对不足，研究时间较短，因此难免存在一些偏差。虽然存在诸多不足，但这些研究结果也可为胫骨远端粉碎性骨折患者临床治疗提供一定的帮助。

综上所述，基于3D打印技术的数字化设计的内固定手术可有效改善胫骨远端粉碎性骨折患者的手术指标、术后功能及生活质量，且临床治疗优良率较高，并发症发生率较低。

参考文献