3D打印技术在拇指再造手术中的应用

张德洪，史洪成，易 类，王 允，苏国柱，李扬斯

拇指损伤的主要原因有机器绞伤、重物砸伤、锐器切割伤，其中很大一部分损伤十分严重，常常需要二期再造术进行修复。拇指的功能在手的整体功能中占到40%，其功能和外形的恢复对患者具有十分重要的意义。拇指再造手术的成功取决于较多的因素，其中精细化的术前设计非常重要。2018年6月～2019年5月，我们采用3D打印技术指导拇指再造手术修复11例拇指缺损患者，疗效满意，报道如下。

1 材料与方法

1.1 病例资料本组11例，男8例，女3例，年龄 3～56岁。拇指Ⅱ度缺损2例，Ⅲ度缺损4例，Ⅴ度缺损2例，Ⅵ度缺损3例。切取拇甲瓣与第二趾组合移植拇指再造9例，离断指足部异位寄养二期回植再造拇指2例。均采用3D打印技术设计指导拇指再造手术。

1.2 3D打印模型① 数据采集：术前常规采用CT对患者双手进行薄层扫描，采集数据，以DICOM格式导出。② 软件合成三维模型：将CT数据导入Mimics 20.0软件，利用阈值分割和区域增长功能，分别三维重建出双侧掌骨和皮肤软组织。③ 镜像虚拟修复：通过镜像功能将健侧手以正中矢状位为参考进行镜像运算，建立与患侧手一致的三维模型，运用融合配准功能对患侧手和镜像后的手部模型进行融合配准，虚拟修复缺损拇指，最后通过布尔运算切割出实际缺损部位的3D模型。④ 3D打印：采用普利生锐打400系列3D打印机进行立体光固化成型法打印拇指缺损模型。⑤ 术前对模型进行过氧化氢低温等离子消毒灭菌。

1.3 手术方法

1.3.1拇甲瓣与第二趾组合移植再造拇指 全身麻醉。在患手鼻烟窝处设计S形切口，切开皮瓣及皮下组织，暴露桡动脉深支及伴行静脉备用。根据3D模型在足部设计拇甲瓣与第二趾胫侧侧切口并细致分离解剖，在第一跖背动脉远端分叉处保持与拇甲瓣及第二趾骨关节系统相连。参照3D模型切取第二趾骨关节长度，第二趾解剖至骨关节及肌腱与第一跖动脉相连，然后根据手部需要的血管长度切取足背动脉，放松止血带，观察拇甲瓣与第二趾骨关节血运正常，切断足背动静脉及浅静脉后移植至患手，骨折处对合克氏针贯穿固定，吻合动静脉及神经，血运正常后缝合皮肤。足部供区缺损创面先测量大小，设计布样，在髂腹股沟区根据布样设计皮瓣，再切取髂腹股沟皮瓣至蒂部与旋髂浅动静脉相连。观察皮瓣血运正常后按受区血管蒂要求切断旋髂浅动静脉，近断端结扎，并根据第二趾骨缺损长度切取髂骨块，髂腹股沟供区切口直接缝合，然后将髂骨块修剪后置入第二趾缺损处，克氏针贯穿固定缝合切口，髂腹股沟皮瓣修复足部拇甲瓣供区。观察皮瓣血运正常，缝合皮肤，术后再造手指及皮瓣血运均正常，创面碘伏油砂覆盖，无菌辅料包扎。

1.3.2离断指足部异位寄养二期回植再造拇指 全身麻醉。急诊患手清创，远节完好离断拇指克氏针贯穿固定。在足背第一、二跖骨基底部做弧形切口，切开皮肤及皮下组织，切断并标记两条浅静脉备用，解剖出第一跖背动脉及腓深神经备用，将离断拇指顺行放置在足背切口处用克氏针固定于第一跖骨。在显微镜下将拇指主要动脉与第一跖背动脉近断端吻合，第一跖背动脉远断端结扎，拇指一侧指神经与腓深神经近端吻合，吻合两组背侧浅静脉，拇指血运恢复，无菌辅料包扎。一组人员将游离指骨去除软组织，在同侧小腿做小切口直接植入皮下寄养，缝合皮肤；另一组人员同步完成手部外伤修复手术。二期足部寄养指成活并右手创面稳定进行寄养指回植再造拇指手术。术前双手及足部CT扫描后打印3D模型，结合3D模型，将寄养拇指与患手预拼接设计手术方案。在患手第一掌骨残端处设计纵行切口，暴露骨残端并解剖出拇长屈肌腱及拇长伸肌腱备用，在虎口区做弧形切口解剖出桡动脉深支及伴行静脉，足部设计切口切取寄养拇指，寄养拇指远近端设计携带部分皮瓣的切口，切取时注意避免损伤吻合的血管神经，足背动脉足底深支切口结扎，至寄养拇指与带足背动脉及浅静脉的血管蒂相连，观察切取拇指血运正常。根据患手拇指回植血管蒂需要长度切断足背动脉及浅静脉，足背动脉及浅静脉结扎止血，小腿寄养指骨做切口取出，然后将寄养拇指及小腿寄养指骨贯穿固定回植再造患手拇指。在虎口区将足背动脉与桡动脉深支吻合，足背浅静脉与桡动脉伴形静脉吻合，吻接拇指屈伸指肌腱，腕部寄养指神经与桡神经浅支吻合，观察回植拇指血运正常。足部缺损创面用小腿全厚皮片移植修复，创面碘伏油砂覆盖，无菌辅料适当加压包扎。

1.4 术后处理绝对卧床1周。禁烟，再造拇指及足部皮瓣区烤灯照射保温。术后1周密切观察再造拇指血运，每小时1次，常规应用抗感染、抗凝及活血等药物。术后2周拆线，定期门诊随访。术后患手摄X线片复查，根据骨愈合情况拔出固定克氏针行功能锻炼，并随访观察再造拇指外观、感觉及功能恢复情况。

2 结果

患者均获得随访，时间6～12个月。再造拇指均成活。术后6个月再造指长度、周径及甲廓形态基本与正常指体一致，指端感觉功能S3 9指，S3+2指；5例再造拇指近指间关节的关节活动度：屈曲0°～10°，伸直0°～5°；6例再造拇指远指间关节的关节活动度：屈曲0°～25°，伸直0°。1例Ⅵ度缺损术后出现虎口挛缩，经再次Z字成形虎口开大手术修复。术后6个月复查按照中华医学会手外科学会上肢部分功能评定试用标准[1]评定功能：优7例，良4例。

典型病例见图1、2。

图1 患者，男，46岁，右手拇指Ⅲ度缺损，取右足拇甲瓣与第二趾骨关节肌腱系统组合再造拇指、取左侧髂腹股沟皮瓣并髂骨修复右足供区 A.术前照片，右手拇指Ⅲ度缺损；B.术前3D模型；C.术中设计右足拇甲瓣与第二趾组织移植瓣；D.术中切取右足拇甲瓣与第二趾组织移植瓣；E.游离右足拇甲瓣与第二趾组织移植瓣；F.游离右足拇甲瓣与第二趾组织移植组合移位于右手；G.术中右足拇甲瓣与第二趾组织移植组合再造右手拇指；H.切取髂腹股沟皮瓣及髂骨；I.右足供区髂骨及髂腹股沟皮瓣修复；J.术后1个月右手拇指再植外观良好;K.术后6个月右手拇指再造外观良好；L.术后6个月右手拇指对捏功能良好 图2 患儿，女，3岁，右手多手指离断，行离断拇指右足背寄养、部分指骨右小腿皮下寄养、中环指再植小指掌指关节脱位复位固定术 A.术前照片，右手拇、示、中、环指完全离断伤；B.急诊中、环指再植；C.离断拇指右足背寄养；D.右足背寄养拇指成活；E.再植中、环指坏死；F.坏死中、环指去除；G.3D打印设计再造拇指；H.右手设计切口；I.设计寄养拇指足背切口；J.切取小腿寄养骨；K.切取寄养拇指；L.寄养拇指再造右手拇指;M.术后8个月右手寄养回植再造拇指外观良好，对捏功能良好

3 讨论

3.1 3D打印技术在手指再造手术中的应用背景1966年杨东岳 等在我国开展第1例第二趾移植拇指再造术，为足趾移植手指再造开创了先例。数十年来，足趾移植手指再造方法始终是显微外科技术在手外科领域中应用的重要典范，然而在拇指再造的手术中可能出现手术设计及技术操作欠缜密、对再造手指外形重视不够、缺乏全程康复理念等情况，导致部分患者术后指外形及功能较差[2]。获得更好的再造手指外形及功能是我们努力的方向。罗翔 等[3]在国内率先将数字医学技术应用于手指再造，通过术前CT对患者供足及双手进行扫描，将数据输入Mimics 10.01重建软件，从而设计手术方案，进行游离足趾组织再造手指部分缺损。黄威 等[4]将3D打印技术应用在手指全型再造中，借助3D打印皮肤模型，切取皮瓣面积和外观更加精准;借助3D打印的骨关节模型，切取第二趾骨关节的长度也更加准确。

3.2 3D打印技术在拇指再造手术中的应用临床上对于拇指缺损有拇指残端延长术、游离第二趾移植再造拇指术、拇甲瓣游离移植再造拇指术等再造方法[5-6]，20世纪90年代王增涛提出全型再造理念后，手术方式不断改进。许靖 等[7]将数字化技术结合3D打印技术应用于拇指再造，再造拇指外观接近伤前，效果好，因此认为3D打印技术为拇指再造手术提供了数字化、精准化方案，提高了再造拇指的功能和外观效果。本组拇指缺损为Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ度，通过拇甲瓣与第二趾骨关节肌腱系统组合再造的方式进行拇指再造，由于术前3D打印可明确再造手指的长度、周径及第二趾骨关节切取长度等，术中精准操作，术后可获得良好外形和功能；而Ⅰ度缺损因缺损组织少，无需进行3D打印手指再造。有研究[8]报道离断手指异位寄养二期回植再造拇指，但结合3D打印技术未见报道。本组2例患者因手外伤严重，急诊采用了离断手指足部寄养方案，术后寄养手指成活，二期回植再造拇指术前应用3D打印技术设计，依照足部寄养手指与小腿寄养骨预拼接，明确寄养指切取时足部远近端需要切取的包裹寄养骨的皮瓣面积，做到精准切取携带皮瓣，取得了良好效果。

3.3 3D打印技术在拇指再造手术中的优势① 拇指再造手术复杂、精确度要求高，结合术前3D打印，有助于三维可视化及术前制定手术方案，可模拟手术操作，术前可与患者更好的沟通交流。② 有利于制定拇指缺损的个性化、精准化再造，借助3D打印技术的皮肤模型和骨关节模型，切取皮瓣及骨关节系统更加精准、组合更加匹配，有利于手术更好实施。③ 有利于教学，足趾移植拇指再造不仅需要术者有熟练的显微外科技术，也要具备娴熟的解剖知识和精准的设计，因提前有3D模型，学生学习直观、讲解易懂；通过术前模拟与术中解剖相结合，有利于快速提高年轻医生临床技能。

3.4注意事项① 主刀医师应具有良好的显微外科技术，精准设计，术中能应变足部血管变异，特别是对于拇甲瓣与第二趾骨肌腱系统的组合移植要有丰富的经验，考虑到术后肿胀及防止再造拇指萎缩，在切取拇甲瓣时周长要略长1 cm左右。② 因第二跖趾关节背伸活动范围大于跖屈活动范围，在切取带第二跖趾关节的拇指再造时，关节可适当修整。③ 再造术后需要良好的护理，预防血管危象发生。