复杂的肱骨远端骨折由于关节面破坏严重，粉碎性骨折移位复杂难以复位，增加了切开复位内固定手术的难度，治疗效果也很难令人满意。随着医疗水平和手术方式的进步，内固定术后患者肘关节的功能恢复情况逐步改善，但仍有相当一部分患者存在疼痛、关节僵硬强直活动受限甚至内固定失效等问题，影响了患者基本的肘关节活动，降低了患者术后的生活质量^[1-3]。人工肘关节置换术在治疗陈旧性复杂性的肱骨远端骨折方面具有很好的效果，对于改善疼痛、关节僵硬和活动受限等并发症疗效确切，同时具有手术时间短、功能评分高、早期功能障碍评分(early dysfunction score，DASH)更佳的优点^[4-6]。目前，随着医工交互的发展，国内外文献[7-9]报道中计算机辅助技术与3D打印技术为临床治疗提供了新颖的方法，为复杂手术的术前辅助模拟、术中精确导航和个性化假体设计等提供了帮助。3D打印定制化肘关节假体置换较常规置换术具有手术时间短、截骨范围精确、出血量少和假体匹配性好的优点^[10]。吉林大学第二医院骨科曾报道过世界首例3D打印人工肘关节应用于临床治疗严重类风湿性肘关节炎的案例^[11]。本研究报道1例60岁右肱骨远端骨折内固定术后内固定断裂失效导致肘关节疼痛、关节僵硬和活动受限的男性患者，其陈旧性骨折关节面损坏严重，截骨后会残留严重骨缺损，结合其年龄及骨质状况，需截骨后对其进行肘关节置换，取得患者充分知情同意后，对其采用计算机辅助技术及3D打印技术进行术前辅助模拟、设计并制造个性化肘关节假体进行肘关节置换术。本例为首例应用3D打印人工肘关节治疗肱骨远端粉碎性骨折内固定术后内固定装置失效、移除内固定装置后残留严重骨缺损的案例，该方式为3D打印个性化定制肘关节假体治疗老年复杂的肱骨远端骨折及术后并发症提供了一种可行的方法。现总结该患者的治疗经验和随访状况报道如下。

患者，男性，60岁，身高178 cm, 体质量77 kg，因右肘关节肿痛，活动受限10年，于2015年12月就诊于吉林大学第二医院，诊断为“右肱骨远端骨折内固物断裂”。查体：右肘关节肿胀，活动时疼痛明显，活动受限，右手活动无明显障碍，右上肢皮肤感觉正常。肘关节功能评价(美国特种外科医院，HSS)15分。右肘关节X线和三维CT提示：右肱骨远端骨折术后，可见断裂内固定装置(图 1，见插页六)，经全科会诊后决定行右侧全肘关节置换术。本研究中3D打印个体化定制肘关节假体植入手术经吉林大学第二医院医学伦理学会批准。在与患者进行充分沟通后，患者及其家属同意该手术方案并签署手术知情同意书。

A, B:X-ray images; C, D:Three-dimensional CT images.A, C:Positive position; B, D:Lateral position. 图 1 右侧肱骨远端骨折内固定物断裂患者术前肘关节X线和三维CT图像 Fig. 1 X-ray and three-dimensional CT images of right elbow of patient with internal fixator fracture of right distal humerus fracture before operation

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CT采用飞利浦公司生产的256排螺旋CT扫描(日本飞利浦公司)。各项参数：电子管电流232 mA，电子管电压120 kV, 扫描层厚1 mm；扫描后将DICOM格式的双侧肘关节CT数据用于重建的Mimics 20.0软件(比利时Materialise公司)，进行双侧肘关节的三维重建，并分别导出STL格式的文件进行保存。

将右侧肘关节三维重建的STL文件导入Magics软件进行模型的填充、修复，进行位置调试和生成打印支撑，导出调整后的STL文件到SLA450树脂打印机，打印患者右侧肘关节光固化树脂肘关节模型(图 2，见插页六)，根据骨质破坏情况指导截骨范围。

A:Humeral end; B:Ulnar end; C:Elbow joint. 图 2 右侧肱骨远端骨折内固定物断裂患者右侧肘关节光固化树脂模型 Fig. 2 Stereolithography resin elbow joint models of patient with internal fixator fracture of right distal humerus fracture

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根据Coonrad-Morrey半限制型铰链假体的基本结构为蓝图，根据健侧肱骨和尺骨镜像图像以及患侧截骨范围设计3D打印铰链式全肘关节假体。根据患侧肱骨和尺骨骨质情况及截骨后残余肱骨与尺骨髓腔形态确定髓内部分类Coonrad-Morrey假体的长度及假体柄的尺寸。因术中需取出断裂的内固定板，可能对骨质造成一定程度的破坏，且患者骨质条件较差，为防止术中肱骨远端截骨过多而与术前设计假体有偏差，本文作者设计了3个厚度分别为4、8和12 mm的套筒备用，由套筒备用补齐术中出现截骨长度与前期假体设计的偏差。全肘关节假体选择Ti₆Al₄V材料。见图 3(插页七)。

A:Three-dimensional reconstruction of bilateral elbow joint; B:Design prosthesis through contralateral mirror images; C:Titanium alloy customized prosthesis. 图 3 右侧肱骨远端骨折内固定物断裂患者个性化定制假体设计和制造 Fig. 3 Design and manufacture of customized prosthesis of patient with internal fixator fracture of right distal humerus fracture

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术前将SLA450树脂打印机打印的右侧肘关节光固化树脂肘关节模型进行模拟术中截骨。将肱骨远端粉碎的骨质去除，并将3D制造出的个性化定制假体进行体外的模拟装配，模拟过程验证了假体的匹配性良好。

全麻后，患者取仰卧位进行手术。取肘后内侧切口，逐层剥离后，先拆除原固定装置，于尺骨近端和尺骨鹰嘴处截骨，切除尺骨鹰嘴尖端，屈肘使肱骨远端与尺骨分离，进一步关节分离，采用骨锯去除肱骨滑车中部，打开肱骨髓腔，采用T形手柄将对线柄插入髓腔，试装假体，见假体边缘恰与肱骨小头和滑车侧肱骨髁上关节面边缘平齐。尺骨长轴扩髓，尺骨近端和肱骨远端准备好后分别插入尺骨端和肱骨端假体，螺栓将两端假体固定，屈伸肘关节检查假体合适，被动活动肘关节活动范围正常、稳定。将大块骨片在肱骨远端用钢丝捆扎固定，尽可能保持肱骨的完整性。术中定位无误，最后放置引流管，逐层关闭。手术过程和术中定位见图 4(插页七)。

A:Exposing ulnar end and osteotomy; B:Installation of ulnar end prosthesis; C:Exposing humeral end and osteotomy; D:Installation of humeral end prosthesis and assemble; E:Intraoperative positioning (positive position); F:Intraoperative positioning (lateral position). 图 4 右侧肱骨远端骨折内固定物断裂患者手术过程和术中定位 Fig. 4 Surgical procedure of patient with internal fixator fracture of right distal humerus fracture and intraoperative positioning

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患者术后24 h, 开始在康复科指导下行功能康复训练，术后6周，关节活动度0°~110°，Mayo肘关节功能评分70分，HSS评分65分，患者出院。术后3个月内在康复科指导下其进一步加强主动功能锻炼，直至逐步接近完全恢复功能。术后第1、3、6、12、18和36个月，患者来院复诊，分别复查肘关节X线片，X线片显示假体位置和角度良好，未见透亮区，无松动。且无关节周围骨折、脱位等并发症。查体无神经损伤症状，血沉和C反应蛋白水平正常，无感染迹象。术后随访Mayo和HSS评分见表 1。术后第36个月随访情况见图 5。患者右肘关节活动度达0°~135°，右前臂旋前80°、旋后90°，Mayo评分95分，HSS评分90分，患者能够完成主动穿衣洗脸等基本生活活动，日常生活能力恢复基本满意。

A:Positive X-ray photo of right elbow joint; B:Lateral X-ray photo of right elbow joint. 图 5 右侧肱骨远端骨折内固定物断裂患者术后36个月随访情况 Fig. 5 Follow-up status of patient with internal fixator fracture of right distal humerus fracture 36 months after operation

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本例患者的治疗和随访预后情况为老年复杂的肱骨远端骨折术后内固定物断裂、肘关节疼痛及僵硬的治疗提供了依据，以下从术式的选择、3D打印个性化肘关节置换优势及术后康复等方面进行有关肱骨远端骨折的系统回顾及经验介绍。

肘关节置换的适应证为类风湿性关节炎累及肘关节、各种炎症性关节病、陈旧性复杂性肘关节骨折、肘关节僵硬、骨不连、先天性畸形以及相关肿瘤等^[12]。KAMINENI等^[13]提出的通过肘关节置换治疗肱骨远端骨折的适应证为: ①年龄＞65岁；②基本不做剧烈活动；③骨质疏松明显；④骨折粉碎难以复位和固定。查晔军等^[14]提出发展中国家可将年龄适当放宽为＞60岁。结合本案例，由于患者为粉碎性骨折内固定术后导致的关节疼痛、关节僵硬和活动受限，同时本例患者年龄大，且骨质较差，陈旧的骨折导致肱骨远端解剖结构的变化，传统假体无法实现与残留骨质的完全贴合接触，会导致关节不稳和假体松动等情况的发生。截骨后的骨缺损传统假体无法实现结构的重建，3D打印个性化定制假体在常规假体的基础上，精准仿生重建解剖形态，可实现解剖和功能的恢复。

① 术前体外模拟辅助手术规划：通过患者的双侧肘关节CT扫描数据进行三维重建，并通过打印光固化树脂肱骨模型, 将患者的真实骨折情况更加直观地展现出来，为术者对术中情况进行前期的预判以及手术方案的制定提供参考，对截骨的范围提供指导，进行术前模拟截骨有利于缩短手术时间；术前体外将3D打印个性化肘关节假体与患者肱骨和尺骨进行匹配模拟实验，对假体与截骨后尺骨与肱骨匹配性的验证是确保手术成功的重要环节，术前模拟装配提高了假体匹配的精准度；术前模拟也可以使术中可能遇到的情况提前暴露，以便于术者提前制定手术的各种方案。②3D打印个性化定制肘关节假体的优势：3D打印个性化定制肘关节假体模拟了Coonrad-Morrey假体的基本结构，属于半限制型铰链假体，但Coonrad-Morrey假体尺骨侧柄较长，与中国人尺骨髓腔匹配不佳，常发生插入困难甚至穿出，而3D打印的个性化定制假体的优势在于假体柄的设计完全仿照肱骨与尺骨的自然解剖结构，保留肱骨干的提携角和肱骨髁的前倾角，能够最大程度地保证假体与骨面的贴合接触，防止过多的应力集中于某一区域造成假体无菌性松动、假体周围骨折等情况^[15-17]。另外，个性化定制假体在肱骨远端三维结构是根据健侧肱骨远端的图像数据镜像而来，保持了原有结构的三维形状，精准匹配不规则断端切除后遗留的骨缺损，实现了自然解剖结构的基本呈现和完整性，并完美重建了肘关节功能。个性化定制的3D打印假体有利于缩短手术时间，这意味着患者所需的麻醉时间更少，出血量更少，患者的损伤更小，术者疲劳更少，有利于患者的预后及更好的医疗资源分配。③术后早期进行功能训练的优势：手术只是治疗的第一步，术后的康复和功能锻炼对于提高患者的治疗满意度及生活质量有着重要的影响，肘关节置换的最终目的是为了恢复患者尽可能多的肘关节功能，早期康复功能训练主要以防止肌肉萎缩、软组织粘连、关节僵硬等为主，中后期的康复功能训练以适应假体活动、增强肌力、恢复关节活动度和锻炼日常生活动作为主^[18-20]。患者应在术后24 h即在康复科医生指导下开始进行简单的主动及被动的肘关节屈伸和上肢的等长收缩训练，术后1~3 d主要进行肘关节被动屈伸训练以及同侧肩关节腕关节的全方位锻炼，4~7 d除上述训练外另加前臂的循序渐进的旋转运动，术后6周内，不断强化上述训练，恢复肘关节的屈伸及旋转活动度^[21]。6周后指导患者抗负荷进行等张收缩训练和逐渐适应生活中梳头、洗手、穿衣及用患肢夹菜进食等日常活动，但负荷训练不要反复提举超过0.9 kg的物件或单次提举超过4.5 kg的重物^[22]。根据患者的个性化条件以及术中情况，制订个性化科学的术后康复锻炼对于患者功能的重建有至关重要的作用。

综上所述，本研究利用3D打印光固化树脂模型辅助术前设计，指导截骨，通过计算机辅助设计技术利用健侧镜像三维数据设计个性化假体，进而通过3D打印技术制造，将假体与光固化树脂进行术前匹配，成功实施了肘关节置换术治疗老年肱骨远端粉碎性骨折术后导致的疼痛、关节僵硬和活动受限。结合术后早期科学的康复训练，在长达36个月的随访中患者达到了满意的治疗效果。本病例对3D打印技术在肘关节置换术中的应用有一定的指导意义，该方式为3D打印个性化定制肘关节假体治疗老年复杂的肱骨远端骨折及术后并发症提供了一种可行的方法，但其进一步的推广和应用尚需更多的临床病例及更长期的随访结果来验证。