数字化技术辅助和传统切开复位内固定治疗过伸型胫骨平台骨折疗效比较

李旱雨 留成胜 谢伟 郑建平 汪桔仙 吴向科 黎高明 段媛

浙江省衢州市中医医院骨科，浙江衢州 324002

胫骨平台骨折为临床常见的关节内骨折，发病率逐年增加，过伸型胫骨平台骨折是其中发病率相对低的一种特殊类型，尽管也属于Schatzker VI 型，但它有独特的损伤机制、骨折形态等。通常认为是当膝关节处于伸直位时遭受垂直暴力造成的，导致胫骨平台后倾丢失、前方皮质压缩为特征的一类特殊类型骨折，临床报道并不多见。前方皮质塌陷严重合并内侧皮质压缩，失去解剖复位标志，治疗难度大、围术期并发症多。通过数字化技术能快速准确构建骨折三维模型，术前在模型上进行复位固定，精准定位钢板螺钉等操作，制订相应的手术规划，确保手术有序进行。本研究回顾分析数字化技术辅助和传统手术治疗过伸型胫骨平台骨折的临床资料，对比两种方法的效果，评价数字化技术辅助治疗的优势，优化治疗方案，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2017 年1 月～2020 年12 月于浙江省衢州市中医医院治疗的过伸型胫骨平台骨折患者46 例作为研究对象，经我院医学伦理委员会批准，且纳入患者均签署知情同意书。根据随机数字表法分为数字化组24 例接受数字化技术治疗和传统组22 例行传统切开复位内固定。纳入标准：①新鲜、闭合骨折；②影像学确诊为过伸型胫骨平台骨折；③年龄18～70岁；④无血管、神经损伤；⑤随访资料完整，随访时间＞6 个月。排除标准：①病理性骨折；②开放性或陈旧性骨折；③合并同侧股骨干骨折；④合并重要内脏损伤；⑤严重内科疾病无法耐受麻醉或手术者；⑥受伤前膝关节畸形或活动障碍者。两组患者的一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

表1 两组患者术前一般资料比较[n，（）]

1.2 方法

1.2.1 数字化技术 采集伤肢胫骨平台薄层CT 扫描数据，把所获数据以Dicom 格式导入Mimics17.0 软件（materiaise's interactive medical image control system，交互式医学影像控制系统，比利时），再用该软件重建三维图像，观察骨折特征、移位特点，推导损伤机制。用软件所带的测量工具测量骨折塌陷程度、骨块移位距离、植骨块大小及胫骨平台后倾角（图2，7～8）。在模型上手术，观察塌陷骨折需要复位的高度，确定骨折复位先后顺序，达到解剖复位需调整的后倾角度，记录复位后倾角和内翻角数据，观察复位前后骨折块位置变化，同时确定钢板植入位置，观察螺钉排列方式、方向及测量螺钉长度。见图3～6，9～10。

图2 三维重建模型图 正位（a），侧位（b）

图3 模拟复位后正面观三维图

1.2.2 手术方法及术后处理 数字化技术辅助组患者采用气管插管全麻或椎管内麻醉，仰卧位，屈膝约30°～45°。采用膝关节前外侧和后内侧联合入路，同时确保皮瓣宽度大于8 cm，外侧切口骨膜下剥离部分髂胫束和胫骨前肌，内侧切口注意保护膝内侧副韧带与鹅足腱。按照术前设计，参考术前重建模型骨折移位、前方皮质及内侧皮质塌陷测量数据及参照点，术中根据实体再次测量各数据，对比Mimics 软件重建模型测量数据和实体测量数据，术中参照术前规划进行骨折复位，首先复位内侧平台，克氏针临时固定，其次复位前方塌陷骨折，恢复关节面平整，抬高前方平台整体高度恢复后倾角，根据内外侧骨折撑开高度不同恢复内翻角，骨盆复位钳挤压内外侧平台，恢复平台宽度，对比各测量参数，谨防复位不足或过度复位。术中透视评估骨折复位情况，植入胫骨近端内、外侧锁定解剖钢板和螺钉。传统组患者采用相同的麻醉方式，仰卧位，屈膝30°～45°。采用膝关节前外侧和后内侧联合切口，显露骨折端，半月板下切开关节囊，直视下复位，连同松质骨抬升塌陷的关节面恢复胫骨后倾角，克氏针临时固定，C 臂机透视胫骨平台后倾角和内翻角恢复，放置胫骨近端内、外侧解剖型钢板和植入螺钉固定。术后预防深静脉血栓、预防感染及抗炎镇痛等对症处理，患肢放置于略超心脏水平的下肢垫上，术后第1 周使用弹性绷带加压包扎患肢，麻醉苏醒后行股四头肌等长收缩，1～2 d 开始指导膝关节被动功能锻炼，同时配合CPM 机锻炼，并扶拐不负重起床活动，术后24～48 h 拔除引流管，3～4 d 开始膝关节主动屈伸功能锻炼，6 周扶拐部分负重，2～4 个月根据骨折愈合情况逐步负重。术后前3 个月每个月门诊复查，之后根据骨折愈合情况预约复查。

1.3 观察指标及评价标准

记录两组患者的手术时长、术中出血量、术中透视次数、住院天数、骨折愈合时间、完全负重时间等。术后第2 天、术后前6 个月的每个月及之后3～6 个月门诊复查X 线片。用美国特种外科医院膝关节评分法（hospital for special surgery knee scores，HSS）评价膝关节功能，总分100 分，评分≥85 为优，70～84 分为良，60～69 分为可，＜59 分为差。优良率（%）=（优+良）例数/总例数×100%。采用膝关节Rasmussen 评分评价术后X 线片上骨折复位效果，总分18 分，评分18 分为优，12～17 分为良，6～11 分为可，＜6 分为差。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组患者的各项指标比较

所有患者均获得随访，随访时间6～24 个月。数字化组手术时间（92.38±19.69）min、术中出血量（86.67±25.86）ml、术中透视次数（3.54±0.93）次、住院时间（10.08±2.62）d、骨折愈合时间（14.00±1.38）周、完全负重时间（10.46±2.11）周，均低于传统组，差异有统计学意义（均P＜0.05）。见表2。

表2 两组患者的各项指标比较（）

2.2 两组的临床疗效比较

传统组末次随访的HSS 膝关节评分55～94 分，平均（80.14±10.66）分；末次随访的Rasmessen 胫骨平台骨折复位放射学评分5～18 分，平均（13.68±3.77）分。数字化组末次随访的HSS 膝关节评分68～96 分，平均（88.71±5.44）分；末次随访的Rasmessen 膝关节放射学评分14～18 分，平均（16.56±1.11）分。数字化组的HSS 评分优良率（95.83%）和Rasmessen 评分优良率（100.00%）均高于传统组，HSS 评分和Rasmessen评分两者比较，差异有统计学意义（P=0.003，P=0.003）。见表3～4。

表3 两组患者的临床疗效比较[n（%）]

表4 两组患者的临床疗效比较[n（%）]

2.3 典型病例

患者，女，49 岁，因“摔伤致左膝肿痛畸形约1 h”入院。体格检查：左膝关节肿胀瘀青，过伸内翻畸形，膝周广泛压痛，触及骨擦感，左膝关节活动严重受限，左足血供、感觉肌及活动未见明显异常。术前X 线片提示：左侧胫骨近端粉碎性骨折。入院诊断：左侧胫骨平台骨折（Schatzker VI 型）。术前CT 扫描采集的数据导入Mimics 软件进行三维重建，通过模型观察分析、测量数据、模拟手术制订相应手术方案后行手术治疗。术后膝关节稳定，无过伸内翻畸形，膝关节活动度0°～140°。见图1～11。

图1 术前X 线片：正位（a），侧位（b）

图4 复位前、后图像叠加三维图

图5 模拟复位前、后侧面观及角度高度测量数据图

图6 模拟手术复位及钢板内固定侧面图

图7 术前CT 复位高度二维图

图8 模拟复位高度及植骨块大小图

图9 模拟手术复位及钢板内固定正面图

图10 剖面图观察钢板及螺钉方向和固定位置：俯视图（a），仰视图红色植骨块大小（c）

图11 术后X 线片：正位（a），侧位（b）

3 讨论

3.1 过伸型胫骨平台骨折特征和数字化技术优点

常用的Schatzker 分型、Moore 分型及OTA/AO 分型均未明确阐述过伸型胫骨平台骨折损伤特点及机制。Firoozabadi等研究发现过伸型胫骨平台骨折具有后倾角丢失、前方皮质压缩合并内翻畸形、后方皮质张力性骨折等特点。Gonzalez等对过伸型胫骨平台骨折进行回顾性队列研究，发现膝关节活动范围无差别，但15 例过伸型胫骨平台骨折患者膝关节功能恢复差。骨折线紧邻关节面，前方骨质压缩明显增大复位难度，复位后有效螺钉固定数量少，治疗上较为棘手。传统方法通过X 线和CT 检查制定手术方案，医师临床经验和技能差别造成完全不同的治疗效果，由于骨折复杂性、多变性、技术水平差异、术前计划不充分等因素导致治疗效果往往不够理想。如何做到精准复位、软组织保护、坚强内固定及快速康复，是临床医师十分关注的问题。数字化技术对骨折进行三维重建、数据测量、模拟手术，通过模拟骨折复位、内固定物植入、观察内固定与骨折毗邻关系等操作，个性化设计手术，优化手术方案，实现精准治疗，达到良好治疗效果。数字化技术优点：①立体模型直观观察，三维、立体展现骨折间相互位置及毗邻关系，利于患者理解手术方式方法，便于医患沟通。②利于年轻医师熟悉疾病诊治；通过分析骨折类型，模拟骨折复位及固定，反复操作增加熟练度。③本研究图9和10 中显示采用数字化技术选择合适钢板和观察螺钉植入位置、螺钉最大长度、方向，有效避免螺钉进入关节腔，实现手术个性化、精确化，提高手术效率，减少手术出血量。④能缩短手术学习曲线，减少医患术中射线暴露时间，降低手术风险。

3.2 数字化技术辅助手术和传统切开复位内固定优缺点

传统手术术中显露范围大，软组织剥离广泛，手术时间长，出血量大，前方皮质存在压缩情况下往往出现复位不良，后倾角纠正不足，术中透视次数增多，射线暴露增多。植骨块大小需根据术中复位后情况确定，增加创口暴露时间，加大感染风险。钢板植入位置、螺钉分布需根据对产品熟悉程度和临床经验，容易出现塌陷骨块固定强度差、螺钉分布不合理等。从典型病例分析所得，数字化技术辅助手术，改变传统手术方式“开放骨折部位→完成手术”到数字化手术方式“观察分析→手术模拟→开放骨折部位→完成手术”。从本研究结果显示，手术时间、透视次数、Rasmessen 胫骨平台骨折复位放射学评分和传统比较差异有统计学意义，数字化技术具有优化术前设计、提高复位精准度、缩短手术时间、减少射线暴露等优点。CT 三维重建结构存在遮挡、不能充分评估骨折特点；数字化技术实现多角度全方位观察骨折形态，更全面掌握骨折细节。通过数字化技术对手术进行模拟操作及修复后结果预测，让医师在大脑里进行修复模拟，实现手术参与者模拟修复信息共享，同时制定个性化最佳治疗方案。数字化技术实现私人定制手术，借助数字化技术，减少软组织剥离，精准复位骨折，优化钢板放置，不仅保证内固定力学强度，也保护组织血供，缩短手术时间，降低感染风险。

3.3 数字化技术辅助和传统手术治疗过伸型胫骨平台骨折的效果比较

本研究结果显示，数字化组的HSS 评分优良率（95.83%）和Rasmessen 评分优良率（100.00%）均高于传统组（77.26%，68.18%），HSS 评分和Rasmessen 评分两者比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；数字化组在手术时间、术中出血量、透视次数、住院天数间、骨折愈合时间、完全负重时间均较传统组减少，且差异有统计学意义（均P＜0.05）。说明数字化技术在术前方案设计、手术实施和手术指导方面具有一定优势。数字化技术通过术前反复模拟手术操作增加术者手术熟练度，确保内固定有效率和提高手术效率，满足术后早期膝关节功能锻炼，利于膝关节功能快速恢复。此外，本研究中数字化组骨折愈合快于传统组，说明采用数字化技术治疗对骨折端骨膜及活力组织保护，为骨痂生长创造良好条件，利于骨折愈合；术前骨折塌陷区域测算，预估植骨高度和植骨量，笔者经验植骨高度大于1.5 cm、骨折位置贴近关节面或合并软骨下骨损伤螺钉对关节面支撑差、骨质疏松患者建议自体髂骨结构性植骨，可减少术后骨折再塌陷风险，从而降低创伤性关节炎发生概率。

综上所述，相比传统切开复位内固定术，数字化技术辅助能实现个体化手术方案设计，指导手术操作，同时具有减少手术创伤和出血量、缩短手术时间、减少透视次数降低射线暴露风险、提高复位质量及术后恢复快等优点。