CT結(jié)合雙下肢負(fù)重位力線X線影像制作3D打印個(gè)性化模具輔助行膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的效果

趙波

貴州省骨科醫(yī)院,貴州貴陽(yáng) 550002

在當(dāng)前的骨科臨床上，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是一種比較常見(jiàn)的手術(shù)，對(duì)于解決終末期膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎等疾病有著非常重要的作用。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)應(yīng)用的傳統(tǒng)方法包括根據(jù)患者實(shí)際情況進(jìn)行術(shù)中截骨，在具體操作上欠缺精準(zhǔn)度，手術(shù)完成后患者的下肢力線恢復(fù)也不夠理想[1]。該研究主要探討膝關(guān)節(jié)CT與雙下肢負(fù)重位力線X線影像制作3D打印個(gè)性化模具輔助全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的結(jié)合，回顧性分析該院收治的50例患者臨床資料，對(duì)比術(shù)中股骨和脛骨截骨精確性效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

從該院收治的應(yīng)用3D打印個(gè)性化截骨模具采用全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者25例，列為3D打印組，25例同期收治的采用常規(guī)截骨器械進(jìn)行的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者，列為常規(guī)組，所有患者均為第一次進(jìn)行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)手術(shù)，且無(wú)手術(shù)禁忌證，所選患者自愿配合研究活動(dòng)，并簽署知情同意書(shū)，該次研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。在3D打印組中，男7例，女18例，年齡在 56～78 歲之間，平均年齡（67.0±7.2）歲，Ⅰ期行雙膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者4例，Ⅱ期行雙膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者3例，其余18例行單側(cè)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。常規(guī)組中，男6例，女19例，年齡范圍為55～80歲，平均為（67.2±7.4）歲，Ⅰ期行雙膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者3例，Ⅱ期行雙膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者4例，其余18例行單側(cè)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。兩組患者一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

1.2.1 手術(shù)準(zhǔn)備 患者入院以后，在醫(yī)療人員指導(dǎo)下進(jìn)行常規(guī)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線影像、負(fù)重位雙下肢全長(zhǎng)正位X線影像、髕骨軸位X線影像、膝關(guān)節(jié)CT等進(jìn)行檢查。中心位置取患者膝關(guān)節(jié)，行CT重建后取得出的膝關(guān)節(jié)三維模型，以此來(lái)確定中心點(diǎn)，其中將股骨髁前后連線的中心點(diǎn)作為股骨遠(yuǎn)端的中心點(diǎn)，取脛骨髁間棘中心作為脛骨近端中心點(diǎn)，而股骨頭擬合球形中心點(diǎn)與踝關(guān)節(jié)正側(cè)位上中心點(diǎn)分別是髖關(guān)節(jié)中心點(diǎn)和踝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)，上述標(biāo)準(zhǔn)為CT檢查掃描的參數(shù)，從患者髖關(guān)節(jié)到踝關(guān)節(jié)，控制0.625 mm的掃描層厚，采用計(jì)算機(jī)錄入記錄相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，重建數(shù)據(jù)三維，并測(cè)定患者的股骨外旋角、脛骨平臺(tái)后傾角等等數(shù)據(jù)，以評(píng)估的型號(hào)為基礎(chǔ)確定患者手術(shù)過(guò)程中的截骨量與對(duì)應(yīng)角度。該院提供給50例患者術(shù)前常規(guī)的胸X線影像、彩超、心電圖檢查、血生化檢查、心臟彩超檢查、凝血功能檢查、免疫檢查等等，進(jìn)一步排除手術(shù)禁忌癥情況。

1.2.2 手術(shù)方法 50例患者均行膝關(guān)節(jié)正中切口髕骨內(nèi)側(cè)入路，采用3 g氨甲環(huán)酸對(duì)關(guān)節(jié)腔進(jìn)行灌注以達(dá)到充分的止血的目的，同時(shí)也預(yù)防患者術(shù)后失血過(guò)多。該院對(duì)3D打印組患者行全身麻醉，指導(dǎo)患者仰臥位，為其采用氣囊止血帶，并通過(guò)乙醇溶液消毒，提供保護(hù)膜，完成驅(qū)血工作以后將充氣止血帶。以患者的膝關(guān)節(jié)正中位置為準(zhǔn)，行15 cm的切口，從皮膚開(kāi)始，到皮下、淺筋膜逐漸切開(kāi)，在切開(kāi)關(guān)節(jié)囊以后將髕骨外翻，露出內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，切除內(nèi)外側(cè)殘留的半月板、交叉韌帶和關(guān)節(jié)邊緣的骨贅，刮除股骨髁負(fù)重位置的軟骨，通過(guò)股骨側(cè)3D打印個(gè)性化截骨模具當(dāng)做股骨髁截骨，直接對(duì)骨髓腔定位而無(wú)需通過(guò)打開(kāi)髓腔的環(huán)節(jié)。取患者屈膝位，顯露脛骨，刮除軟骨以后同樣以3D打印個(gè)性化截骨模具當(dāng)做脛骨截骨，幫助患者安裝膝關(guān)節(jié)試模。完成以上工作后，醫(yī)療人員采用大量的生理鹽水為患者沖洗手術(shù)位置，于患者截骨表面以及假體的內(nèi)側(cè)涂抹骨水泥，迅速為其安裝合適的股骨墊片、基座或假體，同時(shí)還要注意清除多余的骨水泥，修整好患者髕骨關(guān)節(jié)面，做好去神經(jīng)處理的工作，再一次沖洗術(shù)區(qū)，留置負(fù)壓引流管，逐層縫合皮膚[2-3]。常規(guī)組患者的麻醉方法與顯露方法參照3D打印組患者進(jìn)行，截骨過(guò)程中主要通過(guò)常規(guī)截骨器械，截骨脛骨側(cè)與股骨，要注意的是股骨側(cè)截骨過(guò)程中必須確保骨髓腔髓定位與打開(kāi)。

1.2.3 術(shù)后處理50例患者完成手術(shù)后12 h每天采用10 mg利伐沙班片處理，預(yù)防出現(xiàn)下肢深靜脈血栓，同時(shí)術(shù)后48 h采用抗生素治療，48 h后拔除引流管，拍攝患者膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線影像，盡可能讓患者早日進(jìn)行康復(fù)性下床訓(xùn)練。

1.3 觀察指標(biāo)

醫(yī)療人員為患者詳細(xì)記錄兩組患者股骨截骨時(shí)間、脛骨截骨時(shí)間、手術(shù)時(shí)間以及脛骨側(cè)截骨骨片的厚度和術(shù)前規(guī)劃形成的偏差。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，通過(guò) t檢驗(yàn)，P＜0.05 為組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組患者手術(shù)過(guò)程進(jìn)展順利，術(shù)后延續(xù)12 d觀察，均未存在輸液治療的情況，且患者48 h后均能成功拔除引流管，術(shù)后12 d切口逐漸愈合并拆線。

由表1可知，與常規(guī)組相比，3D打印組手術(shù)時(shí)間稍短，但組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），而股骨脛骨截骨時(shí)間少，脛骨側(cè)截骨厚度與術(shù)前規(guī)劃的偏差更少（P＜0.05）。

表1 兩組患者相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)比較（±s）

表1 兩組患者相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)比較（±s）

組別 手術(shù)時(shí)間（min）股骨脛骨截骨時(shí)間（min）脛骨側(cè)截骨厚度與術(shù)前規(guī)劃偏差（mm）3D 打印組（n=25）常規(guī)組（n=25）t值P值57.1±7.2 58.1±8.1 0.926＞0.05 27.7±4.2 36.6±6.3 31.728＜0.05 1.59±0.66 3.41±1.36 23.496＜0.05

3 討論

為患者提供全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療終末期膝關(guān)節(jié)疾病患者的有效手段，在治療臨床上，要保障良好的手術(shù)效果，就要確保術(shù)中截骨的精準(zhǔn)度以及下肢力線的良好恢復(fù)[4]。長(zhǎng)期以來(lái)，不少臨床學(xué)者對(duì)于下肢力線不佳的現(xiàn)象進(jìn)行研究，同時(shí)探討相關(guān)并發(fā)癥和有效解決方法，在研究中發(fā)現(xiàn)，臨床上采用全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)時(shí)采用的膝關(guān)節(jié)假體和相關(guān)的配套手術(shù)截骨器械有著多方面因素的差異，由于臨床上采用膝關(guān)節(jié)假體與手術(shù)器械的設(shè)計(jì)大多是以西方人體解剖結(jié)果來(lái)完成，這與我國(guó)國(guó)民的臨床應(yīng)用有一定的區(qū)別，因此在應(yīng)用過(guò)程中需要采用與中國(guó)人配套的截骨器械輔助全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，才能避免出現(xiàn)過(guò)多的誤差，同時(shí)預(yù)防患者術(shù)后下肢力線不佳的后果或是晚期出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛以及膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)受限等并發(fā)癥的后果而影響患者的生活質(zhì)量。過(guò)去傳統(tǒng)的臨床全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中，截骨操作與接骨量需要在下肢負(fù)重位全長(zhǎng)力線X線影像基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)測(cè)量以及術(shù)中髓內(nèi)髓外定位的裝置完成，需要依賴醫(yī)療人員的臨床經(jīng)驗(yàn)，且具有很多主觀性和不確定性，在截骨精準(zhǔn)度上較低，還會(huì)因?yàn)楣晒撬瓒ㄎ环椒ǖ牟煌沟盟鑳?nèi)擴(kuò)髓存在感染或脂肪栓塞的風(fēng)險(xiǎn)，此外還會(huì)增加患者術(shù)后的出血量。

伴隨著計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的覆蓋，其為骨科醫(yī)師的數(shù)字化高仿技術(shù)應(yīng)用提高了精準(zhǔn)度，在諸多國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)研究者的臨床報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，采用3D打印個(gè)性化截骨模具輔助全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)進(jìn)行治療，臨床療效顯著。如有學(xué)者針對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)3D打印截骨導(dǎo)向器在全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的研究中發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能夠很好地預(yù)防髓內(nèi)定位脂肪栓塞的情況，還有學(xué)者對(duì)采集髖、膝、踝的下肢大關(guān)節(jié)薄層CT掃描數(shù)據(jù)重建三維模型，在此基礎(chǔ)上與雙下肢負(fù)重位力線X線影像建立雙下肢負(fù)重位立體空間三維模型，達(dá)到確定股骨遠(yuǎn)端前后髁外旋截骨角度的目的，或是通過(guò)核磁共振影像以及雙下肢負(fù)重功能位全長(zhǎng)影像構(gòu)建人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，而3D打印截骨導(dǎo)板同樣能發(fā)揮重要功能從而輔助全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的開(kāi)展[7-8]。

在該研究中，采用CT與雙下肢負(fù)重位力線X線影像制作3D打印個(gè)性化模具結(jié)合的3D打印組患者手術(shù)時(shí)間與常規(guī)組患者手術(shù)時(shí)間接近外 （P＞0.05），在股骨脛骨截骨時(shí)間、經(jīng)骨側(cè)截骨厚度與術(shù)前規(guī)劃偏差等指標(biāo)方面的數(shù)據(jù)均比常規(guī)組的患者更好 （P＜0.05），再一次證實(shí)患者雙下肢負(fù)重位全長(zhǎng)力線片構(gòu)建應(yīng)用CT掃描數(shù)據(jù)的膝關(guān)節(jié)3D模型和截骨模具的應(yīng)用中，很好地預(yù)估不同患者的截骨量，提高手術(shù)截骨精確度，具有良好的臨床應(yīng)用價(jià)值，值得推廣與應(yīng)用。