3D打印与三柱理论在胫骨平台骨折手术治疗中的创新应用与疗效评估

《Scientific Reports》：3D printing and three column concept in surgical treatment of tibial plateau fracture

本研究针对胫骨平台骨折手术规划精度不足的临床难题，创新性结合3D打印技术与三柱理论（Three-Column Concept）进行术前模拟。通过对33例患者的研究发现，该技术可精准呈现骨折形态（平均打印时间7.1±0.9小时），复杂骨折中尤为显著（p=0.001），患者满意度达7.4±0.7分。术后6个月Rasmussen评分显示良好功能恢复，证实该策略能提升手术规划效率与医患沟通质量，为个性化治疗提供新范式。

　　

在骨科创伤领域，胫骨平台骨折始终是临床医生面临的重大挑战。这种涉及膝关节近端胫骨的关节内骨折，约占55岁以上人群全部骨折的8%，其损伤机制可分为高能量创伤（常见于年轻男性）和低能量创伤（多见于老年女性骨质疏松性骨折）。传统上，医生们依赖Schatzker和AO/OTA等基于X光片的分类系统来指导治疗，但这些二维影像难以全面反映胫骨平台复杂的三维解剖结构，尤其对后柱（posterior column）骨折的判断存在局限。

正是为了突破这些技术瓶颈，来自顺化医药大学的科研团队在《Scientific Reports》上发表了创新性研究。他们巧妙地将新兴的3D打印技术与现代三柱理论相结合，为胫骨平台骨折的精准治疗开辟了新路径。三柱理论将胫骨平台划分为外侧柱、内侧柱和后柱，通过CT影像能更精确地评估骨折模式，特别是传统方法容易遗漏的后柱骨折。而3D打印技术则能将数字模型转化为1:1的实体模型，让外科团队能够亲手触摸骨折碎片，直观规划手术入路和内固定方案。

这项研究招募了33例胫骨平台骨折患者，采用了一套严谨的技术流程：首先从医院PACS系统获取CT扫描的DICOM格式数据，通过Mimics软件进行三维重建，设置"骨骼（CT）"阈值（最大226）优化骨骼重建效果。随后使用Ultimaker Cura软件将STL格式模型转换为Gcode指令，通过Ender 5 Pro 3D打印机打印出全尺寸实体模型。

研究人员同时运用三柱分类系统，将胫骨平台划分为由OA、OC、OD三条连线分隔的三个柱状结构，其中后柱又通过点B（胫骨平台后沟）分为内外两部分。

在计算机辅助手术模拟阶段，团队使用Mimics和3-Matic软件对骨折碎片进行彩色标记和虚拟复位，制定详细的手术方案。

这种精准的术前规划使得手术团队能够提前选择合适的内固定钢板，并在模型上进行真实模拟，显著提高了手术的预见性和精准度。

骨折分类与3D打印效率

研究结果显示，在33例患者中，两柱骨折占比最高（45.5%），孤立后柱骨折占9.1%。平均3D打印时间为7.1±0.9小时，复杂骨折（Schatzker IV、V、VI型）的打印时间（7.5±0.8小时）显著长于简单骨折（p=0.001）。材料成本极为经济，每个模型仅需1美元。这表明3D打印技术在复杂骨折案例中能提供更多有价值的手术信息，且具有较好的成本效益。

手术效果与功能评估

通过Rasmussen评分系统评估术后功能恢复发现，骨折柱数越多，功能评分越低（p<0.01）。三柱骨折患者3个月和6个月时的评分（18.3±2.0和22.5±1.9）显著低于单柱骨折（22.3±2.2和26.17±2.1）。平均手术时间为115.8±34.2分钟，感染率为3%，6个月时复位丢失率为25%，但与Rasmussen评分无显著相关性（P>0.05）。

影响因素分析

研究发现，术后对线不良与术前关节面台阶高度显著相关（p=0.03）。其他因素如年龄、脱位、骨折分类和手术时机等与对线不良无显著相关性。关节面台阶和间隙宽度与手术时间也无明显关联（p=0.3和0.2），说明3D打印的术前规划可能抵消了骨折复杂度对手术时间的影响。

典型案例展示了一名32岁男性交通事故患者，诊断为Schatzker VI型三柱骨折。

通过3D打印模型进行术前模拟，手术实现了满意的复位效果，8个月随访显示胫骨平台对线良好，有骨痂形成，Rasmussen评分23分，无并发症。

研究结论强调，3D打印模型结合三柱理论能有效辅助胫骨平台骨折的手术规划，尤其在复杂病例中价值显著。该技术不仅提高了手术精准度，还增强了医患沟通效果。6个月随访显示患者膝关节功能恢复良好，为个性化骨科治疗提供了实践依据。然而，作者也指出研究的局限性包括样本量较小、缺乏对照组，建议未来通过前瞻性随机对照研究进一步验证其临床效益。这项技术的低成本特性（每模型1美元材料费）和易操作性，使其在资源有限的环境中同样具有推广应用潜力。