基于快速成型及3D打印技術(shù)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療雙膝骨性關(guān)節(jié)炎臨床研究

畢文超，梁立卓，劉司南

(1.西安交通大學(xué)附屬紅會醫(yī)院手外中心，陜西 西安 710054；2.空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院骨科，陜西 西安 710038；3.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院外科重癥監(jiān)護室，陜西 西安 710061)

膝骨性關(guān)節(jié)炎可對患者生活質(zhì)量造成嚴重影響，當(dāng)前全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total knee arthroplasty，TKA)屬于該類關(guān)節(jié)炎可靠治療方式[1-2]。隨著TKA技術(shù)的不斷發(fā)展，其手術(shù)適應(yīng)證逐漸擴大，手術(shù)患者越來越年輕化，故對術(shù)后效果與手術(shù)假體壽命提出了更高要求。以往手術(shù)中，一般通過髓內(nèi)定位系統(tǒng)完成股骨冠狀面截骨操作，術(shù)者經(jīng)驗、開髓點位置以及設(shè)定外翻角等各類因素均可干擾其準(zhǔn)確性[3-4]。近年來，臨床開始在TKA中采取個性化截骨技術(shù)，其主要以磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)或X線計算機斷層攝影(Computerizedtomography，CT)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用軟件對人體膝關(guān)節(jié)3D解剖模型進行重建，通過快速反轉(zhuǎn)成型以及3D打印技術(shù)制造出個性化截骨導(dǎo)向器。研究[5]指出，個性化截骨技術(shù)能夠提高截骨精確度。本研究以80例雙膝骨性關(guān)節(jié)炎患者為研究對象，比較基于快速成型及3D打印技術(shù)TKA術(shù)與傳統(tǒng)術(shù)式的效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取西安交通大學(xué)附屬紅會醫(yī)院收治的雙膝骨性關(guān)節(jié)炎患者80例，按照手術(shù)方式差異分為觀察組(48例，96膝)與對照組(32例，64膝)。兩組性別、年齡、病程、體重指數(shù)(BMI)等一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)，見表1。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①雙膝骨性關(guān)節(jié)炎經(jīng)影像學(xué)檢查確診；②雙側(cè)內(nèi)翻畸形情況一致；③具有手術(shù)適應(yīng)證，首次雙側(cè)行TKA；④診治資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①診斷為非骨關(guān)節(jié)炎；②具有關(guān)節(jié)外畸形或者外翻畸形；③膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生巨大骨缺損；④具有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史；⑤合并嚴重內(nèi)科疾病或者血液系統(tǒng)疾病。所有患者均已簽署知情同意書。本研究已經(jīng)通過醫(yī)院倫理委員會的審批(批準(zhǔn)號：2021LL040412)。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 手術(shù)方法 兩組均選擇同一種后交叉韌帶保留型(Cruciate Retaining，CR)假體(型號：Gemini MKII，購自德國Link公司)，并選擇髕旁內(nèi)側(cè)入路方式顯露膝關(guān)節(jié)。從正式手術(shù)開始采取止血帶，結(jié)束假體安裝后即可松止血帶，因而手術(shù)時間亦為止血帶時間。兩組手術(shù)均安排同一高年資醫(yī)師負責(zé)主刀。術(shù)后實施相同康復(fù)計劃。

1.2.1 觀察組：術(shù)前采取快速成型以及3D打印技術(shù)制作獲得截骨模塊。暴露膝關(guān)節(jié)部位股骨遠端前方，有效切除鄰近滑膜等軟組織，切忌勿去除骨贅。準(zhǔn)確找到用于構(gòu)建相應(yīng)截骨模塊最特殊處，通過股骨遠端截骨模塊和其唯一匹配。在明確模塊匹配安放情況后，利用釘孔充分固定兩枚克氏釘。然后取下截骨模塊，進行常規(guī)股骨遠端截骨導(dǎo)板的安裝，同時能夠經(jīng)傳統(tǒng)截骨導(dǎo)板合理調(diào)整截骨量，結(jié)束截骨操作。通過測量截骨技術(shù)有效完成余下股骨以及脛骨截骨操作。

1.2.2 對照組：充分暴露膝關(guān)節(jié)部位股骨遠端前方，并于股骨遠端中央進行開髓，采取髓內(nèi)桿并且外翻5°～7°安放手術(shù)常規(guī)截骨導(dǎo)板，截骨厚度按照膝關(guān)節(jié)屈曲攣縮情況予以確定。完成截骨板固定操作后進行截骨。通過測量截骨技術(shù)進行余下股骨以及脛骨截骨。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 圍手術(shù)期指標(biāo)：包括手術(shù)時間、失血量、術(shù)后48 h引流量。

1.3.2 手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)活動度與膝關(guān)節(jié)功能(HSS)評分：術(shù)前與術(shù)后6周，以直尺檢測膝關(guān)節(jié)活動度并評估患者HSS評分。HSS評分共90分，評分越低表示患者膝關(guān)節(jié)功能越差。

1.3.3 力線：包括下肢機械軸夾角(HKA)和冠狀位股骨遠端機械軸外側(cè)角(mLDFA)。通過X線片檢測患者HKA與冠狀位mLDFA。

1.3.4 并發(fā)癥：包括血腫、深靜脈血栓、切口感染等。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者圍手術(shù)期指標(biāo)比較 見表2。兩組失血量比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。觀察組手術(shù)時間明顯短于對照組，術(shù)后48 h引流量明顯少于對照組(均P<0.05)。

表2 兩組患者圍手術(shù)期指標(biāo)比較

2.2 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)活動度與HSS評分比較 見表3。術(shù)前，兩組膝關(guān)節(jié)活動度、HSS評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。觀察組術(shù)后6周膝關(guān)節(jié)活動度及HSS評分顯著高于對照組(均P<0.05)。

2.3 兩組患者術(shù)后力線比較 見表4。兩組術(shù)前HKA、冠狀位mLDFA比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。術(shù)后6周，觀察組HKA與冠狀位mLDFA明顯小于對照組(均P<0.05)。

表3 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)活動度與HSS評分比較

表4 兩組患者術(shù)后力線比較(°)

2.4 兩組患者并發(fā)癥發(fā)生情況比較 見表5。觀察組并發(fā)癥總發(fā)生率明顯低于對照組(χ2=5.526，P=0.019)。

表5 兩組患者并發(fā)癥發(fā)生情況比較[例(%)]

3 討 論

TKA手術(shù)屬于改善膝關(guān)節(jié)疾病患者轉(zhuǎn)歸重要術(shù)式，順利重建下肢力線為取得手術(shù)成功并且獲得優(yōu)良臨床效果首要條件，同時實現(xiàn)較為準(zhǔn)確截骨目標(biāo)[6-7]。快速成型及3D打印技術(shù)制作出的個性化截骨導(dǎo)板為當(dāng)前TKA術(shù)中所采用的新型技術(shù)，與精準(zhǔn)醫(yī)療理念相符。個性化截骨技術(shù)主要理論優(yōu)勢為：提高術(shù)后假體旋轉(zhuǎn)定位結(jié)果準(zhǔn)確性，優(yōu)化冠狀面以及矢狀面力線，其中假體冠狀面與其矢狀面力線通常和股骨遠端以及脛骨近端截骨緊密相關(guān)[8-9]。本研究采取快速成型及3D打印技術(shù)設(shè)計出個性化截骨導(dǎo)向器，能夠有效提高股骨假體冠狀面與其矢狀面截骨精確程度，同時僅需確定股骨遠端具體截骨厚度即可。對于旋轉(zhuǎn)定位，本研究在術(shù)前患者膝關(guān)節(jié)CT橫斷面不同層面找出通髁線，同時測量通髁線以及股骨后髁連線之間的夾角。進行手術(shù)時，利用傳統(tǒng)手術(shù)工具達到個性化股骨旋轉(zhuǎn)定位目的[10]。對于脛骨截骨方面，筆者認為以往傳統(tǒng)手術(shù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)相對準(zhǔn)確的相應(yīng)脛骨假體力線。有研究[11]指出，個性化截骨技術(shù)組中90%患者術(shù)后股骨假體植入位置與術(shù)前計劃間的差異<2°/2 mm，然而脛骨假體植入位置具有顯著差異，故研究未對脛骨側(cè)進行個性化截骨導(dǎo)板設(shè)計。除此之外，研究3D打印材料采用聚乳酸，可以縮短術(shù)前等待獲得截骨導(dǎo)板時間及成本[12]。現(xiàn)階段，與個性化截骨技術(shù)內(nèi)容有關(guān)的報道較多，但臨床實際效果依然存在較大爭議[13]。本研究中，觀察組患者手術(shù)時間明顯短于對照組，并且術(shù)后48 h引流量顯著小于對照組，與李楊等[14]研究結(jié)論一致，說明基于快速成型及3D打印技術(shù)TKA術(shù)可縮短雙膝骨性關(guān)節(jié)炎手術(shù)時間，減少患者術(shù)后引流量。快速成型及3D打印技術(shù)能夠在術(shù)前確定手術(shù)假體大小，為手術(shù)醫(yī)師提供更多患者個體化信息，提高手術(shù)精確性，從而縮短手術(shù)時間[15-16]。

本研究顯示，觀察組患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動度與HSS評分均明顯高于對照組，表明相較于傳統(tǒng)術(shù)式，基于快速成型及3D打印技術(shù)的TKA術(shù)治療雙膝骨性關(guān)節(jié)炎后患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)更快。快速成型及3D打印獲得截骨導(dǎo)板前，醫(yī)師已經(jīng)對術(shù)中使用假體、截骨角度大小與截骨厚度等進行了準(zhǔn)確評估，在此基礎(chǔ)上設(shè)計具體個性化手術(shù)治療方案，術(shù)中酌情去除并且去神經(jīng)化處理髕骨鄰近骨贅，按照其生理結(jié)構(gòu)合理修整髕股關(guān)節(jié)面，可讓假體與患者膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)更匹配，從而使患者術(shù)后能夠早期開展有效的膝關(guān)節(jié)功能鍛煉[17-18]。本研究還顯示，觀察組術(shù)后6周HKA與冠狀位mLDFA均明顯小于對照組，且并發(fā)癥總發(fā)生率較對照組明顯更低，提示基于快速成型及3D打印技術(shù)的TKA術(shù)能夠促進雙膝骨性關(guān)節(jié)炎患者下肢力線更好地恢復(fù)，降低并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險[19-20]。

綜上所述，與傳統(tǒng)術(shù)式相比，基于快速成型及3D打印技術(shù)的TKA術(shù)治療雙膝骨性關(guān)節(jié)炎，可縮短手術(shù)時間，降低術(shù)后引流量，改善下肢力線，加快患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，同時減少手術(shù)并發(fā)癥，應(yīng)用價值較高。