骨小梁3D打印在人工髖關節的應用

楊振環，王暉，葛志強，馬康康，李凱

(冀中能源峰峰集團總醫院邯鄲院區骨四科，河北 邯鄲 056002)

3D打印作為一種新型的增材制造技術，成功用于骨科治療中。基于3D打印的患者定制化截骨導板、骨科植入物、種植牙等已經獲得CE與FDA批準，且被用于臨床。2016年美國骨科醫師年會上，全球骨科領先的企業均已開展3D打印制造骨科醫療器械，并不斷有新產品用于臨床，足以顯示3D打印在未來骨科中的地位。2015年CFDA也批準了中國首個3D打印髖關節產品，已開始在臨床規模化應用。現階段，隨著醫學技術的快速發展，臨床上對于髖關節疾病的患者大多給予全髖關節置換術，通過手術將已壞死的髖關節替換，達到使患者恢復健康的目的[1]。但術后患者常常出現髖關節活動障礙、髖關節疼痛，甚至髖臼骨溶解或骨缺損等嚴重的并發癥，對患者術后的恢復造成影響[2]。因此，對于置換的人工髖關節如何實施翻修手術，可直接影響假體的壽命及術后患者恢復效果。目前，臨床上對于髖臼骨缺損的處理方法較多，如加強杯、鈦網重建、聯合植骨等，可有效的使臼杯的假體得到良好的穩定性[3]。基于此，本研究分析骨小梁3D打印在人工髖關節中的應用效果。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 基礎資料

選擇2015年9月至2016年12月在本院行人工髖關節置換手術患者40例，據假體不同分觀察組和對照組，每組各20例。觀察組中，男性11例，女性9例；年齡55～86歲，平均(68.39±2.75)歲。對照組中，男性10例，女性10例；年齡55～88歲，平均(68.42±2.68)歲。納入標準：(1)所有患者均經全髖關節置換術；(2)所有患者術后均出現不同程度的并發癥，且需進行翻修手術[4]；(3)所有患者均自愿參與本次研究。排除標準：(1)合并關節疾病；(2)排除非自愿參與本次研究的患者；(3)排除未進行全髖關節置換術[5]。兩組一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組 患者給予非3D打印技術翻修人工髖關節，根據醫生的臨床經驗及術中觀察到的骨缺損情況選擇常規人工假體植入，隨后檢查患者植入假體地方是否存在活動性出血，放置引流管后關閉切口。

1.2.2 觀察組 患者給予3D打印技術翻修人工髖關節，于術前進行雙側的髖關節及股骨全長的CT檢查，設置CT掃描層厚約為0.625 mm，將掃描的數據通過醫學通信及數字成像的形式導出后并儲存，隨后將所得的數據導入3D打印機中執行3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯。鈦合金骨小梁金屬臼杯直徑約為40～70 mm，每2 mm設置為1個梯度，分為16種規格，多孔層厚度約為1.5 mm，術中根據患者的磨挫后髖臼的大小選擇合適的假體及墊塊(見圖1、圖2)。手術時，使患者保持健側臥位，采用后外側入路的方式，將關節囊切開，充分暴露髖關節假體及髖臼緣，將假體取出，清除髖臼周圍的瘢痕、骨水泥等，隨后手術探查骨缺損程度及骨質表面是否出現滲血，待所有操作處理完畢后，于髖臼缺損處安裝3D打印的鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊，對于缺損的髖臼邊緣，將自體或異體骨植入從而填充腔隙缺損。若手術探查股骨假體磨損嚴重，術中可一并替換(見圖3、圖4)。術后24 h給予低分子肝素鈣皮下注射，每天1次，連續治療14 d，待麻醉完全消失后開始相關關節的訓練。

1.3 觀察指標

1.3.1 髖關節功能評分 采用Harris評分表[6]分別于術前及術后6個月評估患者髖關節功能，滿分100分，分數越高，髖關節恢復越好，反之，髖關節恢復越差。

1.3.2 VAS評分[7]評估髖關節疼痛程度，滿分10分，分數越高，疼痛越強烈。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 兩組患者手術前及術后髖關節功能評分比較

兩組術前髖關節差異無統計學意義(P>0.05)；術后6個月，對照組髖關節評分低于觀察組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

組別術前術后6個月t值P值對照組45．69±9．8467．42±8．5311．1170．034觀察組44．85±10．1285．19±6．3813．4610．004t值0．92213．132P值1．0540．008

2.2 兩組患者手術前后疼痛評分比較

兩組術前VAS差異無統計學意義(P>0.05)；術后6個月，觀察組VAS評分低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者手術前后疼痛評分比較±s，n=20，分)

3 討論

近年來，行全髖關節置換術患者數量逐年增加，術后隨著患者活動頻率的不斷增加，造成翻修手術的次數逐年上升[8]。醫學研究顯示，翻修手術的難度遠遠高于首次全髖關節置換術，且手術效果低于首次置換術，術后并發癥發生率較高，對患者預后的恢復造成影響[9]。因此，如何有效且安全的實施髖關節翻修術是臨床上首要解決的重要問題[10]。

3D打印技術中的電子束熔融技術是重要的分枝，在電子束熔融技術下可較好的獲得理想的骨生長界面，其制造的假體的金屬實體層與表面多空層為一次成型，且所有操作均在高度真空環境下完成，較好地排除了化學雜質對材料及假體的侵害[11-12]。此外，產品在成型艙中保持著合適的溫度，保證了假體的穩定性[13]。以往臨床中，大部分髖臼假體的翻修使用非骨水泥假體，其孔隙率較差，孔徑不均一，給骨頭的長入造成的難度，且具有較大的誤差[14]。而采用3D打印技術制造的鈦合金假體，其表層具有較多的優越生物學特性，對促進細胞的生長及附著、促進干細胞的成骨分化等具有重要的作用，同時還可較好的增加細胞與金屬生物材料的結合能力，進而得到更好的機械學性能，提高了假體的成活率[15]。

本研究分析骨小梁3D打印在人工髖關節中的應用效果，結果顯示，術前，兩組患者髖關節功能評分比較差異無統計學意義；術后6個月，對照組患者髖關節功能評分明顯低于觀察組，表明采用3D打印技術制造的骨小梁可有效的提高患者的髖關節功能，促進髖關節功能的恢復[16]。分析其原因可知全髖關節置換術是髖關節功能重建手術，手術較好的恢復了因骨折造成的髖關節功能障礙[17]；此外，應用3D技術打印鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊翻修髖關節髖臼側，術后可獲得較好的穩定性，大大減少了患者術后的痛苦，提高了手術的成功率[18]。采用3D打印在鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊，可有效的置換變形或脫落的人工髖關節，且置換時假體吻合度高，臼杯穩定性強，較好地彌補了通用器械在治療患者時造成的局限性，同時減少了患者的疼痛感，對促進預后恢復具有重要的作用。

綜上所述，骨小梁3D打印技術在人工髖關節中得到較好的應用，髖關節假體吻合度及穩定性較高，有助于促進患者髖關節功能的恢復，降低并發癥發生率，在臨床應用中值得推廣。

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