摘要
俄乌冲突中高能武器使用导致大量严重肱骨骨折伴节段性骨缺损，传统治疗面临感染率高、功能恢复差等挑战。本研究评估了3D打印聚醚醚酮（PEEK）植入体在修复严重肱骨枪伤骨折中的临床应用效果。通过对24名乌克兰军人患者的治疗分析发现，3D打印PEEK植入体在恢复骨骼结构、缩短手术时间及降低并发症方面展现潜力，为战伤骨科救治提供了新技术方向。
背景：高能武器损伤与治疗挑战
俄乌战争中，炮弹、无人机、膨胀子弹等武器造成大量复杂骨折，其中肱骨骨折占比达9.5%。此类创伤常伴随软组织损伤、感染及骨缺损，化脓性并发症发生率高达21.4%-25.6%，枪击相关性骨髓炎达12%-14%。传统治疗方法包括外固定、腓骨移植等，但存在康复周期长、功能恢复不佳等问题。3D打印技术通过精准建模与个性化植入体设计，为严重骨缺损修复提供了新路径。
患者与方法：多阶段治疗与3D技术应用
1. 研究对象
选取24名肱骨干枪弹骨折的乌克兰军人，排除骨髓炎、神经完全断裂及严重污染（CFU＞10⁶/ml）病例。伤因包括火箭炮、导弹及无人机攻击。
研究采用 2018 年修订版的 AO/OTA 骨折与脱位分类法来判定骨折的复杂程度。所有患者入住四级军医院后，均接受了常规的临床化学检查和尿液检查。同时，通过 X 射线成像对患者进行两个投影的检查，对受伤肢体进行计算机断层扫描（CT），对血管进行多普勒成像，以明确受伤上肢主要及侧支血液供应的特点，并通过 CT 血管造影识别失血管的骨碎片。
患者入院时，需评估其合并症、伤口及骨骼的结构变化、已移除针头区域的炎症变化程度，还需评估所有患者主要血管可能存在的损伤，包括受伤肢段水平可能出现的缺血和静脉血栓形成情况。此外，通过计算所有患者的 CFU 来确定微生物污染程度，并对伤口进行微生物学检查。
2. 治疗流程
第一阶段：所有伤员接受了损伤控制手术、二次检查手术、重建手术、一期手术清创术、筋膜切开术、局灶外接骨术以及抗菌关节间隔物治疗。同时，按照此前描述的方案，使用 VAC 机器（负压辅助愈合系统）KCI（HEACO，中国）和 Sonoca 185（Söring，德国）进行超声空化和真空辅助闭合（VAC）治疗。
第二阶段：
ⅡA期：主要进行骨科固定装置的更换（转换）。为实现从外固定的转换，术前运用 3D 成像技术，精准确定肱骨碎片的位置、大小和形状，从而构建肱骨的虚拟修复体。3D 成像还有助于选择或研发固定所需的部件，判断是否需要使用移植物替代部分骨骼以恢复其形态，以及清晰呈现血管位置，最大程度降低术中血管损伤的风险。创建物理 3D 模型的首要步骤是处理二维 CT 图像，由整形外科医生对每个 CT 切片进行分析以去除所有伪影。随后，使用 Mimics Medical 24.0 软件将 CT 图像从 DICOM 格式转换为 STL 格式，以便进行后续的 3D 打印；使用 Graphics Medical 14.1 软件对 3D 模型进行各维度旋转，并将其与其他部件连接，例如使用堵塞的髓内杆或适用于肱骨近端三分之一水平损伤的 Philos 型钢板。
ⅡB期：·开展重建和恢复性手术干预，包括骨缺损的置换。该阶段采用聚醚醚酮（PEEK）作为骨生物学材料来替代骨缺损，以 PEEK 为基体进行 3D 打印。此外，骨缺损的置换还可通过闭合复位、经皮滞后螺钉实现明显压缩以及 Ilizarov 外固定等方式完成，同时也会采用血管蒂上的腓骨作为移植物来替代骨缺损。
第三阶段：所有患者在乌克兰及国外的康复中心接受治疗，本研究未获取该阶段身体康复管理的数据。
3. 评估指标
研究对患者进行了 3 个月、6 个月及 12 个月的随访。随访时，需考察从受伤到重建手术的时间、手术干预持续时间、肩关节和肘关节的活动范围（ROM）、神经状态及神经改善情况、并发症（如骨髓炎、骨旁骨化形成、骨科植入物不稳定、骨固结失败、假关节形成（即假关节）、自体骨松解等）的发生情况等参数。同时，采用手臂、肩部和手部残疾（DASH）问卷来评估患者受伤后 12 个月的上肢残疾状况和相关症状。
本研究已获得波哥莫尔斯（Bogomoles）国立医科大学（乌克兰基辅）伦理委员会的批准。由于冲突仍在持续，政府对伤员的详细临床信息予以保密。鉴于队列样本量较小，本研究不适用统计分析，属于 “描述性研究”。
结果：PEEK植入体展现治疗潜力
1. 患者概况
全部为男性，平均年龄33.8岁，均因炮击导致重伤，从受伤至送入四级医院接受治疗的时间平均1.6天。骨折类型中，50%为多片段C型骨折（AO/OTA分类）。
依据 2018 年修订版的 AO/OTA 骨折与脱位分类标准，4 例（占 17%）患者属于单纯性 A 型骨折，8 例（占 33%）为 B 型骨折，12 例（占 50%）为多片段及节段性 C 型骨折。肱骨的多片段严重骨折情况可参考图 1 和图 2。
图 1.右肱骨多碎裂患者的照片，存在骨缺损和碎片移位。伴有骨缺损和碎片移位。A.显示严重骨折的X光片；B.术前照片
图 2.左肱骨枪伤骨折的 X 射线胶片。左肱骨骨干枪击多碎裂患者，存在骨缺损和碎片移位。B.左肱骨骨干中三分之一处枪伤粉碎性骨折，伴有骨缺损和碎片移位。
2. 感染控制与骨缺损情况
对患者入院时伤口微生物污染情况的分析表明，菌落形成单位（CFU）平均值为 10/ml，范围在 10-10/ml 之间。从基线时间开始后的 21-24 天内，21 名患者（占比 88%）的微生物污染程度有所下降，CFU 平均值降至 10/ml，范围为 10-10/ml。
在 24 名患者中，3 名（13%）被诊断出肱骨节段性缺损达 5 厘米，4 名（17%）患者的肱骨节段缺损也达 5 厘米，17 名（71%）患者的缺损达到 10 厘米及以上。在这 17 例（71%）患者里，5 例接受了 3D 打印 PEEK 植入物治疗（具体可见图 3、4、5），6 例采用闭合复位、经皮滞后螺钉结合 Ilizarov 外固定术治疗，另有 6 例接受了腓骨血管蒂移植术治疗（具体可见图 6）。
图3：3D建模说明：处理左肱骨干枪伤多发性骨折患者的二维CT图像，碎片移位
图4：3D建模阶段的图示。A.比较骨碎片，以形成恢复右肱骨骨干枪伤多发性骨折伤员受损骨结构完整性的可能性，并伴有碎片移位；B.PEEK材料三维建模最后阶段的图示
图5：右肱骨严重骨折并接受3D打印PEEK植入物治疗伤员的照片
注解：
A.术前X射线片显示肱骨严重缺损>10cm，肱骨中部三分之一有假关节，骨结构有缺陷，近端和远端有硬化病变。
B.右肱骨的术前3D建模图形决定了假关节的形成和骨轴的变化。
C.术前3D建模，说明肱骨近端（69.7mm）和远端（85.2mm）硬化部分进一步切除的尺寸计算。
D.手术前PEEK植入物的3D建模示意图。
E.术后12个月的右肱骨直接投影X射线片显示，骨缺损被皮质海绵颗粒替代，右肱骨有固结迹象，用封闭的钉子固定。
F&G.3D打印PEEK支架的术中照片，支架上放置有组合的自动同种异体材料，用于肱骨干缺损。
H.患者术后12个月右上肢有术后疤痕的照片。
图6：患者的临床照片，显示了闭合复位、经皮拉力螺钉和Ilizarov骨外固定（A、B、C）以及血管蒂移植物上腓骨（D、E、F）的治疗阶段。
3. 各组治疗效果对比
5 例患者接受 3D 打印 PEEK 植入物治疗的患者的访时间为 14.8 个月。在这些患者中，从受伤到重建手术的平均时间为 5.3 个月，平均手术持续时间为 80.4 分钟。基线时的平均 DASH 评分为 75.3，随访 12 个月时为 49.6，表明自我报告的改善。X 射线分析未发现骨旁骨化。损伤后 12 个月的 CT 扫描显示，PEEK 晶格中的自身同种异体材料与主要碎片之间形成了骨桥。在使用 PEEK 植入物后，一例 （20%） 诊断出骨髓炎，需要移除 PEEK 植入物和金属植入物，然后应用抗生素关节垫片和肱骨 ExFix 碎片。我们认为，骨髓炎的发生是由于伤口清创不充分和不遵守转换标准（固定方法的更换）。接受3D打印PEEK植入物治疗的患者平均住院时间为5.5个月。
6 例接受闭合复位、经皮滞后螺钉和 Ilizarov 外固定治疗的患者随访 13.4 个月。在这些患者中，从受伤到重建手术的平均时间为 5.8 个月，平均手术持续时间为 78.1 分钟。基线时的平均 DASH 评分为 73.1，随访 12 个月时为 33.4，表明自我报告的改善。在一名患者中，观察到骨旁骨化的形成和椎旁骨髓炎的发展，需要移除和放置视杆。该组患者的平均住院时间为 3.5 个月。
6 例腓骨血管蒂移植患者随访 14.1 个月。在这些患者中，从受伤到重建手术的平均时间为 5.5 个月，平均手术持续时间为 112 分钟。在 12 个月的随访中，基线时的平均 DASH 评分分别为 74.3 和 32.7，表明自我报告的改善。两名患者诊断为骨旁骨化。该组患者的平均住院时间为 6.5 个月。
4. 总体并发症
总体而言，4 名 （17%） 患者诊断出术后并发症。17 例肱骨节段性缺损患者并发症分析>2 例患者血清肿这是通过伤口引流和 VAC 治疗来管理的。
接受闭合复位、经皮滞后螺钉和 Ilizarov 外固定治疗的 6 例患者中有 2 例杆有问题，需要对外固定装置进行适当护理，另外 4 例患者接受双局接骨治疗，无术后并发症。在 2 名接受腓骨血管蒂根移植物治疗的患者中，诊断为浆液性出血性渗出，通过应用 VAC 疗法进行治疗。其他 4 例腓骨血管蒂移植术患者未见并发症。
讨论：3D打印PEEK的战伤应用价值
本研究首次系统阐述了三、四级救治阶梯（含野战及后方医院）中应用3D打印PEEK植入物处理上肢战伤所致长骨（如肱骨）损伤的具体特征与临床经验。尽管3D打印PEEK植入物已广泛应用于颌面外科与民用骨科，但其在战伤长骨重建中的应用仍属少见。
研究结果表明，3D打印PEEK植入物是治疗战伤所致长骨严重缺损的一种可行方法，与Hamsho等报道中PEEK用于狙击伤所致上颌骨缺损重建的结论一致。尽管存在因医疗供应中断及卫生系统整体问题带来的应用障碍，本研究仍基于PEEK更优的骨整合性与抗菌性能，选择该材料作为植入物。值得一提的是，该技术虽常用于枪弹伤或脑肿瘤相关的颌面畸形修复，但此前未见用于战斗伤员肱骨等长骨重建。
尽管并发症发生率相对较高（5例中出现1例），研究仍支持该技术在高能量枪伤所致长骨缺损治疗中具有应用潜力，与Chaiyasat等关于颅骨成形术及Hamsho等关于颌面重建的研究结论一致。
需注意的是，PEEK固有的生物惰性可能导致植入物周围纤维化，进而影响骨整合，这为其在骨缺损修复中的广泛应用带来潜在限制。然而，在战伤所致长骨严重缺损的临床背景下，PEEK植入物的治疗价值仍被认为超过其可能带来的骨整合风险。研究中创伤后伤口感染率较低，表明后期处置方案得当。
PEEK的机械性能与骨组织相近，且具有优良的成像兼容性，支持其在战伤长骨重建中的应用。但腓骨移植仍是修复长骨缺损的有效方法：Heitmann等报道15例肱骨节段缺损患者接受腓骨移植后效果良好，尽管术后并发症发生率较高。带血管蒂的腓骨移植可促进骨融合、降低假关节及移植骨骨折风险，并改善移植骨在轴向负荷下的适应性肥大，本研究中也显示出较低的术后并发症发生率，表明其仍是一种可靠的骨重建策略。
Ilizarov骨延长术常用于内战及战伤相关骨折，尤其适用于合并闭合复位与经皮拉力螺钉治疗的严重骨缺损，可提供充分的骨压缩。然而，该方法难以固定战场常见的小骨块碎片，应用存在一定局限。
结语
3D打印PEEK植入体为高能武器所致的严重肱骨缺损提供了有效的重建方案。其在缩短手术时间、改善功能恢复方面的表现，凸显了技术创新在战伤救治中的关键作用。未来需优化植入体设计并加强战地医疗支持，以提升复杂战伤的治疗效果。
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