体表垫片定位并3D打印体表导板辅助置入Lisfranc螺钉病例..
体表垫片定位并3D打印体表导板辅助置入Lisfranc螺钉病例分析
临床资料
患者，女，49岁，2019年6月下旬在登山散步时因不慎“扭伤导致右足肿痛活动受限”，当时行X线片示右足第2～4跖骨骨折，给予石膏固定并局部对症处理等保守治疗，治疗7周后自觉肿痛活动受限无缓解，遂再次就诊并检查，诊断“右足Lisfranc骨折脱位”，并收入院进一步处理。入院后完善检查，完善右足MRI、CT、足负重正侧位X线片等检查（图1a，1b，1c），明确诊断，并在伤后8周左右在腰硬联合麻下行右足Lisfranc骨折脱位切开复位钢板螺钉内固定术并3D打印体表导板下Lisfranc螺钉置入术，术中置入Lisfranc螺钉一次成功，且置入螺钉位置与术前计算机模拟最佳位置吻合，术后术口愈合良好，术后4个月在局麻下行右足Lisfranc螺钉拆除术，术后患者恢复良好，目前仍在定期随访。体表垫片定位并3D打印体表导板辅助置入Lisfranc螺钉术方法和步骤如下：（1）体表定位并CT扫描重建。入院后足背内侧第1跖楔关节附近的体表贴2片环形金属垫片（避开右足背内侧Lisfranc螺钉最佳进针点）（图1d），用金属垫片定位锚点，并用记号笔在体表标记好环形垫片的位置，后带着体表定位垫片行CT扫描并3D重建。（2）3D体表导板设计。①CT数据按DICOM模式保存在光盘中，并导入电脑继续处理。在e3D（e3D公司，中国）软件帮助下，重建带定位垫片的右足3D模型（图1e，1f，1g）。②将右足3D模型通过．STL格式文件导入GeomagicWrap软件，并在右足模型定位垫片周围体表先建立原始体表基底导板（范围包含了定位垫片孔内）（图1h）。③将GeomagicWrap软件建立原始体表导板通过．STL格式文件重新导入e3D软件。原始体表基底导板在2个垫片孔位置设计2个定位孔，孔大小与垫片孔大小相同均为4mm（图1i，1j）。④从三维角度设计并观察将要置入Lisfranc螺钉最佳位置和方向以及进针点，导板上的导针套筒可根据将要置入Lisfranc螺钉最佳位置和方向以及进针点纵行轴线设计，导孔套筒与Lisfranc螺钉纵行方向完全一直，可设计内直径2．0mm，外直径3．5mm，将导针套筒导板和体表基底导板联合后建立最终导板，这样个性化体表导板就准备好了（图1h）。⑤将设计好体表导板导入3D打印机打印（PLA材料）并在术前等离子消毒备用。（3）手术技巧及过程。①患者仰卧位，腰麻，右下肢常规消毒铺巾。②在第1、2跖骨间背侧纵行切口，长约8cm，逐层进入，暴露第1、2跖骨间组织，清理跖骨间瘢痕组织和增生组织，复位向背外出脱位的第2跖骨并临时用巾钳固定，C形臂X线机透视见第1、2跖骨间隙恢复正常，微型钢板固定第2跖楔关节。③将消毒好导板上定位孔与足背体表上的标记孔完全重叠（图1j）。④从3D体表导板的导针孔置入1枚1．5mm的导针孔，透视见导针位置与术前设计Lisfranc螺钉位置完全一致（图1k，1l），用2．5mm的空心钻置入1．5mm的导针钻孔，后拔除导针，测量需要置入螺钉的长度，与术前设计置入螺钉长度一致，置入直径2．7mm的锁定螺钉。⑤再次透视确认第1、2跖骨间隙恢复正常，置入螺钉的位置长度合适，与术前3D设计完全一致。⑥清洗术口，缝合，置入Lisfranc螺钉，切口大约0．5cm（图1m），置入Lisfranc螺钉过程约10min。（4）术后处理。术后常规处理，使用预防性抗生素48h，术后第2天复查术后X线片和CT（图1n，1o，1p，1q，1r，1s），术后第2天开始下肢肌肉功能锻炼和患肢非负重行走，术后2周术口拆线，术后4个月拔除Lis-franc螺钉后患肢逐步负重下地行走，目前术后半年余，AOFAS评分86分，无诉其他不适，影像学资料未见异常（图1t，1u，1v，1w）。
讨论
近年来在骨科领域3D打印导板广泛应用于临床中，3D打印手术导板是近年来兴起的一种技术，是3D打印技术应用于临床的重要方式，在精准置钉等方面均取得良好的效果。而在Lisfranc骨折脱位治疗中，Lisfranc螺钉的置入精准度与患者的预后密切相关，如果置钉方位与Lisfranc韧带走行相差过大，影响了跖楔关节应力的方向，患者在术后的康复锻炼中可能造成关节再次移位与损伤。因此如何微创且精准置入Lisfranc螺钉，提高置钉精准度的同时，也能够减少术中透视的次数，减轻辐射对术者和患者的伤害，是临床医生追求的目标。通过贴附于皮肤表面的垫片作为定位标志（人造骨性解剖标志），然后通过设计和打印贴附在皮肤表面的3D打印体表导板，来辅助行Lisfranc螺钉置入术，并取得良好的效果。
（1）体表垫片定位并3D打印体表导板方法的原理。目前，临床所用的3D打印体表导板定位和作用原理一般需依靠体表固定的骨性解剖标志（如胫骨转子、股骨大转子、髂前上嵴等）等来固定导板固定位置。但对于缺少骨性隆起解剖标志的人体足部，由于皮肤容易移动特点，且无固定缺少体表导板固定标志，因此在这些部位体表导板便失去临床应用的价值，如何解决这一问题。一方面：通过在足背体表放置定位垫片作为“人造骨性解剖标志”，通过在Lisfranc螺钉导针导孔附近足背内侧体表任意放置2枚定位垫片（需避免Lisfranc导针导孔与定位孔重叠），这些定位垫片起到“人造骨性解剖标志”的作用，解决足部体表无骨性解剖固定标志。另一方面：3D打印体表导板定位通过体表上2个标记垫片孔（直径4mm）与导板上设计出相对应定位孔（直径4mm）吻合方法来定位导板在体表位置。由于足背表面体表为曲面，因此其体表导板在立体空间上也为曲面，这样达到了二点加一个面的三维定位，因此理论上定位精确，误差小。
（2）与贴附于骨表面3D打印导板辅助置入Lis-franc螺钉的不同点。3D打印贴骨导板技术需依靠足部明显骨性解剖标志定位，且需剥离骨性标志上附着的软组织，在这过程中，需切开软组织才能将导板放置于骨表面，同时有可能损伤局部软组织和破坏骨骼的血运，而且软组织剥离理论上不能完全剥离干净，导致导板位置偏离，容易造成手术误差，降低了手术安全性，且手术切口理论上比体表导板大，创伤大。李海天等在其研究也提到贴合3D模型的骨表面设计而成导板，实际手术中如果贴服于骨表面，则需要较大的切口，以便剥离较多的组织，这样造成的手术创伤过大。
（3）3D打印体表导板辅助下置入Lisfranc螺钉技术的优点。与传统的X线透视辅助下手术相比，3D打印体表导板辅助下置入Lisfranc螺钉技术有如下4个优点：①提高手术的安全性和准确性，导板导孔定位准确，避免多次置入导针，减少导针对足部神经血管等组织损伤的可能。②大大降低手术时间。由于3D打印体表导板辅助置入Lisfranc螺钉置钉精确，避免多次置入导针，达到降低手术时间。③大大减少术中医生和患者X线暴露量。既往术者在手术中往往依据经验置入导针，有时很难一次精确到位，置入导针后常须多次透视进行比甚至调整导针，才能最终将螺钉方向调整至最佳。由于导板辅助下置入导针精确，一次到位，因此术中大大减少医生和患者X线暴露量。④微创，手术创伤小，导板导孔定位非常准确，一次到位，且不需要多处反复置入导针，减少医源性软组织皮肤损伤，切口只需满足置入螺钉即可。
（4）体表定位并3D打印体表导板需注意事项。①术前垫片定位后，需立即用标记笔准确标记垫片位置，且需一直保留标记，需防止标记模糊或改变，一旦标记变动，将导致3D打印体表导板失去意义。一般给患者一支标记笔，并叮嘱患者一旦标记变淡或模糊，自行按原标记用标记笔加深即可。②需使用垫片定位后再进行CT扫描检查，否则需重新CT扫描检查，增加患者费用和X线暴露。③设计体表导板上导孔壁厚度不能过小，建议导孔壁厚度不小于2mm，否则在置入导针过程中操作不当容易导针导孔断裂，这样失去导板意义。
（5）3D打印体表导板不足。①目前适用体表一些特定部位。如主要用在相对皮肤和骨固定的部位，如胫骨，手足部等利用体表导板定位，考虑皮肤质地柔软，移动性和弹性大，以面定位的导板容易出现误差，而一旦出现误差，则失去导板设计的意义。而皮肤可能与内层骨面等组织发生相对位移，只能用在相对固定的部位，如胫骨、手足部等；而在肌肉丰厚部位如大腿、臀部、上臂等部位，皮肤容易发生位移，直接影响定位精确，定位导板在这类部位应用准确性还有待研究。因此如何精确放置体表导板位置而不出现偏差，是3D打印体表导板成功关键。②在可活动关节周围部位，由于术中关节放置体位很难与垫片定位CT扫描时体位完全一致，因此这类部位导板精确度会降低，为解决这一问题，采用增加定位孔，并精确测量每个定位孔的距离来减少这种误差。③PLA树脂打印导板因质地偏软，热效应下容易形变，理论上讲轻微形变都可能而影响导针精确性，术前需采用等离子消毒，因此需匹配等离子消毒设备。体表垫片定位并3D打印体表导板技术在临床中仍属于早期研究阶段，其在临床中应用安全性、实用性和临床价值仍需进一步研究。总之，3D打印体表导板辅助置入Lisfranc螺钉技术有助于个性化精准置钉，减少透视次数，缩短置钉时间，并降低血管神经损伤风险。同时经皮肤放置的3D打印导板，不同于经骨面放置的导板，它既可以做到微创，又可以实现精准，无需切开皮肤接触内部组织，无须放入体内，对材质要求不高，成本低廉，在未来临床中应该有一定的应用价值。
