3D打印定位釘導(dǎo)板在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用△

陳堅(jiān)鋒，馮宗權(quán)，李知浩

（廣東省佛山市中醫(yī)院骨九科，廣東佛山 528000）

隨著人均壽命的延長，老年膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的患者日漸增多，且年齡越大，其病變程度越嚴(yán)重。目前臨床上對嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的治療方案，最為有效的是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty,TKA）。傳統(tǒng)TKA手術(shù)步驟繁瑣，器械復(fù)雜，手術(shù)難度大、時間長，易出現(xiàn)并發(fā)癥。傳統(tǒng)TKA術(shù)中股骨側(cè)采用髓內(nèi)定位技術(shù)，操作過程增加了出血量及脂肪栓塞的風(fēng)險。近年來應(yīng)用3D打印技術(shù)，重建膝關(guān)節(jié)模型，定制個性化導(dǎo)板，輔助TKA，可簡化截骨、增加截骨精確度、縮短手術(shù)時間［1，2］。本科近年應(yīng)用3D打印定位釘導(dǎo)板輔助行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，療效良好?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料

收集本院2018年7月～2021年2月收治的擬行TKA患者的臨床資料，共50例，男9例，女41例，年齡38～82歲（67.35±9.26）歲。依據(jù)數(shù)字表法隨機(jī)分為兩組，每組25例，均為單側(cè)初次膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，所有假體均使用Micro Port公司evolution CS假體。兩組患者的年齡、性別、BMI等術(shù)前一般情況差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究獲醫(yī)院倫理委員會審批，所有患者均知情同意。

1.2 手術(shù)方法

3D打印組：根據(jù)微創(chuàng)的CT掃描規(guī)范對患者進(jìn)行下肢全長CT掃描，通過Mimics對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，完成下肢骨模型的建立。對模型進(jìn)行優(yōu)化后導(dǎo)入CAD軟件并建立坐標(biāo)系，根據(jù)醫(yī)生的手術(shù)要求，進(jìn)行膝關(guān)節(jié)的標(biāo)記和對線，完成虛擬手術(shù)，在此基礎(chǔ)上完成定位釘導(dǎo)板設(shè)計(jì)打印出定位釘導(dǎo)板并應(yīng)用于手術(shù)。

行膝前正中切口，髕旁內(nèi)側(cè)入路，外翻髕骨，屈膝90°，清除炎性滑膜、交叉韌帶、半月板等，松解軟組織，暴露膝關(guān)節(jié)。根據(jù)術(shù)前計(jì)劃，咬除部分影響定位的骨贅，將3D打印脛骨平臺定位釘導(dǎo)板緊貼脛骨平臺，沿定位孔打入2根骨釘，安裝截骨板，完成脛骨平臺截骨；將3D打印股骨髁定位釘導(dǎo)板緊貼股骨髁，沿定位孔打入4根骨釘，安裝股骨遠(yuǎn)端截骨板，完成股骨遠(yuǎn)端截骨；安裝四合一截骨板，完成股骨前后髁截骨。安裝試模檢驗(yàn)截骨是否合適，并行脛骨平臺旋轉(zhuǎn)定位，開槽。脈沖沖洗槍沖洗膝關(guān)節(jié)，吸干凈骨面，調(diào)制涂抹骨水泥，置入相應(yīng)假體。行髕骨成形術(shù)，術(shù)區(qū)注射雞尾酒，骨水泥固化后，再次沖洗膝關(guān)節(jié)，逐層縫合。無菌棉墊包裹，彈力繃帶加壓包扎患肢。

常規(guī)組：手術(shù)暴露過程同前，術(shù)中使用常規(guī)截骨器械進(jìn)行截骨，選擇假體型號，術(shù)中需打開股骨髓腔作股骨假體定位。截骨完成后，脈沖沖洗槍沖洗膝關(guān)節(jié)，吸干凈骨面，調(diào)制涂抹骨水泥，置入相應(yīng)假體。行髕骨成形術(shù)，術(shù)區(qū)注射雞尾酒，骨水泥固化后，再次沖洗膝關(guān)節(jié)，逐層縫合。無菌棉墊包裹，彈力繃帶加壓包扎患肢。

1.3 評價指標(biāo)

記錄圍手術(shù)資料，術(shù)后6個月進(jìn)行患者滿意度評分。行影像檢查，測量兩組術(shù)后髖-膝-踝角（hipknee-ankle angle,HKA）、冠狀面股骨假體角（frontal femoral component angle,FFC）、冠狀面脛骨假體角（frontal tibial component angle,FTC）、側(cè)方脛骨假體角（lateral tibia component angle,LTC），計(jì)算兩組與理想情況下 HKA=180°、FFC=90°、FTC=90°、LTC=87°之間的偏差值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用兩樣本均數(shù)比較的t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)，等級資料采用秩和檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組均順利完成手術(shù)，術(shù)中無神經(jīng)、血管損傷等嚴(yán)重并發(fā)癥，術(shù)后所有患者無感染、DVT等嚴(yán)重并發(fā)癥。手術(shù)時間3D打印組為（59.93±1.75）min，常規(guī)組為（79.02±2.14）min，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。本組50例患者獲得（13.16±2.44）個月隨訪，末次隨訪時患者滿意率，3D打印組為88.00%，常規(guī)組為60.00%，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。影像測量結(jié)果見表1，末次隨訪時3D打印組HKA偏差值、FFC偏差值、FTC偏差值、LTC偏差值均小于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 兩組患者影像測量指標(biāo)（°，±s）與比較

表1 兩組患者影像測量指標(biāo)（°，±s）與比較

images/BZ_90_1296_1433_1541_1500.pngimages/BZ_90_1541_1433_1846_1500.pngimages/BZ_90_1846_1433_2111_1500.pngimages/BZ_90_2111_1433_2276_1500.pngimages/BZ_90_1296_1566_1541_1633.pngimages/BZ_90_1541_1566_1846_1633.pngimages/BZ_90_1846_1566_2111_1633.pngimages/BZ_90_2111_1566_2276_1633.pngimages/BZ_90_1296_1699_1541_1766.pngHKA差值FTC差值images/BZ_90_1541_1699_1846_1766.png1.53±0.54 1.34±0.51images/BZ_90_1846_1699_2111_1766.png1.72±1.14 1.84±1.07images/BZ_90_2111_1699_2276_1766.png＜0.001 0.014

3 討論

TKA要取得優(yōu)良的療效，必須要重建正常的下肢力線，適當(dāng)?shù)募袤w旋轉(zhuǎn)角度和關(guān)節(jié)線高度，完美的軟組織平衡，確切有效的止痛，積極的功能鍛煉。TKA手術(shù)技術(shù)，重建正常的下肢力線是關(guān)鍵［3］。而重建下肢力線，需要精準(zhǔn)的截骨和良好的軟組織平衡，而精準(zhǔn)的截骨起到了關(guān)鍵性作用［4］。傳統(tǒng)TKA手術(shù)，醫(yī)生依靠髓內(nèi)、外定位器械和本身的經(jīng)驗(yàn)，判斷術(shù)中的截骨量和角度、假體大小、旋轉(zhuǎn)角度和軟組織平衡，往往缺乏精確性。而超半數(shù)的早期失敗與術(shù)中假體位置不當(dāng)、力線不合適有關(guān)［5，6］。而且傳統(tǒng)TKA手術(shù)股骨側(cè)利用髓內(nèi)定位，需要打開髓腔擴(kuò)髓，增加了出血，且打開髓腔后脂肪組織易進(jìn)入血管，增加了脂肪栓塞的風(fēng)險［7］。目前，比較成熟的膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)，仍為進(jìn)口品牌，其假體及工具的設(shè)計(jì)，主要參照西方人種的膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，而國人的膝關(guān)節(jié)在細(xì)致解剖上有別于西方人種，這導(dǎo)致手術(shù)過程中，按設(shè)置的角度截骨，時有截骨定位不精確，偶有假體不能完美適用，從而影響下肢力線對位［8］。

為了增加截骨的精準(zhǔn)度，近年來出現(xiàn)了多種輔助技術(shù)。如計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助TKA，機(jī)器人輔助TKA、3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA等。3D打印技術(shù)定制個性化導(dǎo)板輔助關(guān)節(jié)置換手術(shù)，操作簡便，具有個性化、精準(zhǔn)化、遠(yuǎn)程化等優(yōu)點(diǎn)，使得關(guān)節(jié)畸形嚴(yán)重患者手術(shù)計(jì)劃的制定和術(shù)中操作簡單化、精確化，從而提高關(guān)節(jié)外科復(fù)雜高難度手術(shù)的成功率，使手術(shù)更精確、更安全［9，10］。

圖1 患者，女，38歲，左股骨下端粉碎性骨折術(shù)后繼發(fā)膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎并關(guān)節(jié)僵硬，行3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)下TKA手術(shù)治療 1a～1c:X線片示膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)間隙消失、融合，股骨軸線改變、內(nèi)固定鋼板螺釘存留、髓腔變細(xì)且受阻 1d:術(shù)前膝關(guān)節(jié)外觀 1e～1g:術(shù)后X線片示假體位置良好 1h:術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能良好

有學(xué)者對髖關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形患者，應(yīng)用3D打印技術(shù)打印出髖臼模型，輔助行人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，可以保證按計(jì)劃精確置入假體［11］?？爹i德等［12］研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)CT三維重建技術(shù)，可以準(zhǔn)確地預(yù)測骨科內(nèi)置物的大小及位置，具有較高的可行性。在膝關(guān)節(jié)置換方面，根據(jù)個體化的解剖數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)的膝關(guān)節(jié)手術(shù)輔助導(dǎo)板，可以避免擴(kuò)髓，提高截骨的精準(zhǔn)度，縮短手術(shù)時間，減少術(shù)后引流量［13］。常見的膝關(guān)節(jié)導(dǎo)板有兩種類型：截骨槽導(dǎo)板和定位釘導(dǎo)板。劉帥等［14］研究發(fā)現(xiàn)，3D打印截骨槽導(dǎo)板與定位釘導(dǎo)板在TKA中均可獲得較好的臨床效果，但定位釘導(dǎo)板穩(wěn)定性更好。該研究發(fā)現(xiàn)，截骨槽導(dǎo)板組需要相對較大的暴露，更容易受骨贅的影響，但穩(wěn)定性較好。而定位釘組僅利用股骨前皮質(zhì)及遠(yuǎn)端局部區(qū)域固定，暴露范圍較小。截骨槽組中鋸片擺動及摩擦對截骨槽造成機(jī)械性和熱熔性損傷，易造成截骨板的斷裂；而定位釘導(dǎo)板組對機(jī)械性要求較少，沒有發(fā)生斷裂。

本研究中定位釘導(dǎo)板的應(yīng)用，減少了手術(shù)暴露范圍，術(shù)中不必打開股骨髓腔，減少出血，減少脂肪栓塞的風(fēng)險。術(shù)中不必反復(fù)測量和比對，簡化手術(shù)步驟，減少術(shù)中使用工具的數(shù)量，減少了手術(shù)時間；且假體安置角度不受工具限制，更加精準(zhǔn)和個體化。在一些特殊情況下，3D打印技術(shù)有重要意義。如：膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重內(nèi)、外翻畸形，嚴(yán)重骨缺損，常規(guī)手術(shù)沒有明確的骨性標(biāo)志；骨干畸形愈合，髓內(nèi)定位桿不能插入到合適位置，不能提供準(zhǔn)確的定位參考，工具提供的角度范圍不能滿足要求；膝關(guān)節(jié)附近骨折內(nèi)固定物存留，術(shù)中拆除內(nèi)固定物需要增加手術(shù)時間，一個手術(shù)切口不能兼顧，可能發(fā)生內(nèi)固定物拆除困難，增加創(chuàng)傷和感染風(fēng)險。上述情況應(yīng)用定位釘導(dǎo)板，可以精確定位，截骨過程化繁為簡，避免并發(fā)癥。然而，定位釘導(dǎo)板技術(shù)，只能簡化、優(yōu)化截骨，不能忽略軟組織平衡技術(shù)。對于一些特別困難的病例，不能單純依靠導(dǎo)板技術(shù)完成截骨，也應(yīng)做好軟組織平衡。3D重建數(shù)據(jù)來源于CT掃描數(shù)據(jù)，因CT不能顯示關(guān)節(jié)軟骨，故建模有失真的可能。如術(shù)中關(guān)節(jié)面殘留軟骨較多，影響定位釘導(dǎo)板安置的貼合度，需去除部分軟骨以增加定位釘導(dǎo)板安置的精確性。

總之，應(yīng)用3D打印定位釘導(dǎo)板輔助行全膝關(guān)節(jié)置換，可減少手術(shù)時間，減少創(chuàng)傷及出血，減少脂肪栓塞風(fēng)險，截骨精準(zhǔn)，患者恢復(fù)快、效果好；在畸形嚴(yán)重、內(nèi)固定物存留等特殊情況下，更能使截骨化繁為簡，安全快捷。