3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯治療老年初次全髖關節置換術的療效

陳世柱 文永安 岳基鋒 張自飛 董鴻智 薛少馳 武忠強

(西藏民族大學醫學部臨床醫學院骨科，西藏 拉薩 712082)

外科與麻醉·

3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯治療老年初次全髖關節置換術的療效

陳世柱 文永安 岳基鋒 張自飛 董鴻智 薛少馳 武忠強

(西藏民族大學醫學部臨床醫學院骨科，西藏 拉薩 712082)

目的探討3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯在老年初次全髖關節置換術中的療效。方法前瞻性選取西藏民族大學醫學部臨床醫學院需行初次全髖關節置換術的老年患者27例，根據受試者個人意愿分為研究組(3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯)12例和對照組(經典Pinnacle臼杯)15例。分別與術后1 w、3個月、6個月進行門診隨訪，進行髖關節功能(Harris)、骨性關節炎(WOMAC)指數，健康調查量表(SF-36)評分；同時進行影像學評估，使用DeLee和Charnley分區法檢測髖臼假體位置；Anderson骨長入影像學評價標準對骨長入進行評估。結果術后6個月兩組Harris評分、SF-36評分均顯著高于術前，WOMAC指數顯著低于術前(P<0.05)；術后6個月研究組Harris評分、SF-36評分顯著高于對照組，WOMAC指數顯著低于對照組(P<0.05)。術后研究組臼杯未出現外展角變化和移位，10例術后1 w 3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯與骨面接觸緊密且無透亮線，2例臼杯植入后1 w時可見透亮線，術后6個月時透亮線消失，隨訪期間未出現新的透亮帶；術后隨訪期間1區無骨質增生，2區無應力遮擋，兩個區均無髖臼表面輻射狀排列的骨小梁，4例術后6個月3區出現骨質增強。對照組臼杯與關節面接觸緊密，隨訪期間未出現透亮線，其中4例2區存在應力遮擋，均未出現骨質增強。結論老年初次全髖關節置換術中采用3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯的穩定性好，早期骨長入優于傳統材料，短中期預后效果較佳，但長期效果仍需進一步研究。

全髖關節置換術；3D打??；鈦合金骨小梁金屬臼杯

臼杯表面與骨界面的骨長入能力是決定全髖關節置換術后生物型杯臼穩定性的關鍵因素。傳統髖臼假體因處理技術缺陷，導致孔徑不均一、孔隙率不足，不利于骨長入〔1〕。3D打印技術是以數字模型為基礎的一種新興技術，可通過逐層打印來構造物體，無需模具和輔助加工，直接通過計算機虛擬圖形數據成型，提升了零件的貼合性和精度〔2〕。隨著3D打印技術的分支電子束熔融技術的出現，使得獲取理想骨生長界面成為了可能，該技術制備的鈦合金多孔表層的生物學特性優越，可有效促進干細胞成骨分化和貼附生長，提升材料與人體細胞的結合能力，獲取更好的機械學性能〔3〕。本研究旨在分析3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯的穩定性和骨長入能力。

1 資料與方法

1.1一般資料 將2015年1月至2016年6月西藏民族大學醫學部臨床醫學院需行初次全髖關節置換術的老年患者27例納入本次研究，采用非隨機對照法(根據入選受試者個人意愿)分為研究組(3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯)12例和對照組(經典Pinnacle臼杯)15例。本次研究獲得醫院倫理委員會批準，患者簽署知情同意書。研究組男7例，女5例；年齡60～72〔平均(64.93±4.60)〕歲；體重指數20.36～25.81〔平均(22.81±2.05)〕kg/m2。對照組男9例，女6例；年齡60～70〔平均(65.07±3.82)〕歲；體重指數19.82～25.16〔平均(22.50±1.83)〕kg/m2。兩組性別構成、年齡、體重指數之間差異無統計學意義(P>0.05)，有可比性。

1.2材料 Pinnacle臼杯、3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯全髖系統，均購于強生(中國)醫療器械有限公司。其中3D打印臼杯基本特征為：臼杯直徑40～70 mm，每2 mm一個梯度，共15種規格，多孔層厚度2.0 mm，術中根據髖臼磨銼后的大小選擇合適的規格，其金屬實體層與多孔表面一次成形，不同于傳統髖臼采用燒結、噴涂技術；鈦合金骨小梁金屬臼杯力學性能優秀，彈性模量可控制在與人體生理骨質疏松相同的水平，三維貫穿孔直徑和孔隙率分別可達670 μm、80%。

1.3手術方法 患者取側臥位，全麻或腰硬聯合組織麻醉后逐層切開皮膚和周圍組織，鈍性游離臀大肌和闊筋膜淺面，切開臀筋膜，向上沿肌纖維走向分離部分臀大肌纖維束，顯露關節囊外脂肪層，骨膜下剝離股方肌和外旋短肌群，切開并顯露髖關節。髖臼銼準備髖臼，3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯選用比髖臼銼小1號，使用1 mm壓配技術并固定；Pinnacle臼杯選用比髖臼銼大1號，使用1 mm壓配技術并固定。

1.4術后隨訪及評價 分別于術后1 w、3個月、6個月進行門診隨訪，術前和術后6個月進行髖關節功能(Harris)評分和骨性關節炎(WOMAC)指數評分，使用健康調查量表(SF-36)評估日常生活質量。術前和術后隨訪期間進行影像學評估，使用DeLee和Charnley分區法檢測髖臼假體位置；Anderson骨科研究所提出的骨長入影像學評價標準對骨長入進行評估。

1.5統計學方法 應用SPSS14.0統計學軟件進行t檢驗及χ2檢驗。

2 結 果

2.1手術前后兩組療效比較 術前研究組和對照組Harris評分、WOMAC指數、SF-36評分之間均無統計學差異(P>0.05)；術后6個月兩組Harris評分、SF-36評分均顯著高于術前，WOMAC指數顯著低于術前(均P<0.05)；術后6個月研究組Harris評分、SF-36評分顯著高于對照組，WOMAC指數顯著低于對照組(P<0.05)。見表1。

表1 手術前和術后6個月兩組療效比較

與術前比較：1)P<0.05；與對照組比較：2)P<0.05

2.2兩組手術前后髖臼假體位置和骨長入評估 研究組臼杯未出現外展角變化和移位，10例術后1 w 3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯與骨面接觸緊密且無透亮線，2例臼杯植入后1 w時可見透亮線，術后6個月時透亮線消失，隨訪期間未出現新的透亮帶。1例患者髖臼后壁有骨缺失，術中行骨塊植入，術后3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯穩定。術后隨訪期間1區無骨質增生，2區無應力遮擋，兩個區均無髖臼表面輻射狀排列的骨小梁，4例術后6個月3區出現骨質增強。對照組患者臼杯與關節面接觸緊密，隨訪期間未出現透亮線。其中4例2區存在應力遮擋，均未出現骨質增強。

3 討 論

生物型杯臼植入后的穩定性決定了骨長入和假體長期生存率〔4〕。Pinnacle臼杯在目前臨床中廣泛使用，植入初期穩定性好，且因其使用經典的多孔涂層，孔隙直徑和孔隙率均較佳，有利于骨長入，已得到長期隨訪研究證實〔5〕。鈦金屬骨小梁臼杯的孔直徑和孔隙率要明顯優于Pinnacle臼杯，硬度和彈性模型和人松質骨相類似，應力傳導均勻性更佳，利于骨長入。

本次研究顯示，兩組術后6個月時Harris評分、WOMAC指數、SF-36評分與術前相比均得到明顯改善，且髖臼假體位置評估穩定，均證實了兩種植入假體的穩定性較佳。術后隨訪期間研究組中4髖術后6個月3區出現骨質增強，而對照組未發現骨質增強情況，提示3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯的骨長入能力更強，其原因為：該臼杯表層孔徑以三維貫通形式分布，且具有可調控性；同時彈性模型可調控，能夠將其自身性能控制在與生理松質骨等同水平，使應力傳導更佳均勻。

但本次研究入選病例數較少且隨訪時間短，因3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯研究尚處于Ⅳ期臨床試驗，結果仍存在不確定性，進后研究中仍需大樣本，前瞻性，隨機對照研究進一步證實。

1趙紅蓮,劉曉麗,馮向春,等.全髖關節置換術和半髖關節置換術治療老年股骨頸骨折的療效比較〔J〕.中國老年學雜志,2014;34(23):6671-2.

2李 磊,王 成.關節鏡和磁共振成像在評價膝關節軟骨缺損中的價值分析〔J〕.北華大學學報(自然科學版),2017;18(1):87-90.

3鄧 波,王靜成,熊傳芝,等.初次全髖關節置換術治療老年股骨頸骨折的近期療效及影響因素分析〔J〕.中華創傷骨科雜志,2016;18(11):994-7.

4吳小軍,陳秋生,譚志強,等.微創全髖關節置換術治療老年股骨頸骨折22例〔J〕.中國老年學雜志,2013;33(19):4898-9.

5Panagiotidou A,Meswania J,Hua J,etal.Enhanced wear and corrosion in modular tapers in total hip replacement is associated with the contact area and surface topography〔J〕.J Orthop Res,2013;31(12):2032-9.

R68

A

1005-9202(2017)23-5880-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.23.061

西藏科技廳科技項目(2016ZR-MY-05)

陳世柱(1976-)，男，碩士，主治醫師，主要從事骨科髖關節置換研究。

〔2017-08-20修回〕

(編輯 袁左鳴/王一涵)