3D 打印技術輔助全膝關節置換術的臨床研究與應用

張微微 賈長軍 吳凡 王聰 于洋

在醫療科技不斷發展以及人們健康意識增強的背景下,全膝關節置換術成為了骨科臨床上比較多見的手術類型［1］。該手術能有效治療膝關節功能障礙的患者,緩解因膝關節疾病引起的疼痛等不適感,幫助患者恢復正常的生活［2］。而全膝關節置換術的有效性有賴于手術過程中截骨、假體安裝的精度。在傳統的全膝關節置換術中,需要借助引導器械進行髓內外的定位、測量和截骨,這對手術操作者而言無疑是巨大考驗,而其手感與經驗將會直接影響假體的置入位置精確性［3,4］。隨著3D 打印技術的不斷發展,其在全膝關節置換術中逐漸發揮了重要作用［5］。本文將對3D 打印技術運用于全膝關節置換術的效果進行分析,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本次的研究對象為2016 年6 月～2020 年5 月入院需要進行全膝關節置換術的患者中選取50 例。隨機分為對照組及研究組,每組25 例。對照組患者中,男15 例(60.00%)、女10 例(40.00%)；年齡46～72 歲,平均年齡(59.21±11.51)歲；關節炎分級：Ⅲ級18 例(72.00%)、Ⅳ級7 例(28.00%)。研究組患者中,男14 例(56.00%)、女11 例(44.00%)；年齡47～72 歲,平均年齡(59.85±11.63)歲；關節炎分級：Ⅲ級17 例(68.00%)、Ⅳ級8 例(32.00%)。兩組患者的一般資料比較,差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。

1.2 納入及排除標準

1.2.1 納入標準 經臨床與影像學檢查確診為需要進行全膝關節置換術的患者；臨床資料齊全的患者；自愿參與研究,并對相關事宜知情同意的患者。

1.2.2 排除標準 存在手術禁忌證的患者；存在精神異常、認知障礙等不能進行正常交流、溝通的患者。

1.3 方法

1.3.1 研究組 采取3D 打印技術輔助全膝關節置換術：采用CT 掃描,從骨盆至踝穴,采取5 mm 薄層掃描,在CT 掃描的輔助下,利用計算機進行三維重建,計算出內外翻角度、后傾角度,確定膝關節假體型號。之后根據患者的立線確定截骨矯形的角度,并利用此分別打印出股骨與脛骨側的截骨導板。常規麻醉后,患者保持仰臥體位,給予其患肢氣囊止血,隨后進行常規的消毒、鋪巾。手術切口選擇髕前正中位置,進行逐層切開直至深筋膜,隨后改為繞髕內側切口,將股直肌內側緣切開,直至脛骨結節。在手術過程中,將脛骨側直接顯露,放置導板固定后進行截骨,針板股骨側放置導板,定位針固定后四合一截骨。在完成截骨后,采取間隙平衡法,對軟組織的內外側平衡進行細微調整。最后進行假體試模,在完成沖洗后安裝假體。

1.3.2 對照組 采取傳統全膝關節置換術：股骨機械軸的定位采取髓內定位方式,并進行股骨遠端截骨,截骨的初始量為9 mm,將股骨髁間線作為參照,進行股骨四合一截骨以及髁間截骨。脛骨機械軸的定位采取髓外定位方式,并進行脛骨近端截骨,截骨的初始量為9 mm,根據患者的實際情況進行軟組織的松解,能夠對內外側的平衡進行調整,并徹底清除后側骨贅與籽骨。最后進行假體試模,在完成沖洗后安裝假體。

1.4 觀察指標 ①比較兩組HKA、FFC、FTC、LFC、LTC 的偏差值。下肢力線測量：從股骨頭旋轉中心到膝關節中心再到踝關節中心劃線測量。膝關節假體位置在術后2 周采用全長負重位X 線片進行評估。②比較兩組的手術時間。

1.5 統計學方法 采用SPSS23.0 統計學軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差()表示,采用t 檢驗；計數資料以率(%)表示,采用χ2檢驗。P<0.05 表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組HKA、FFC、FTC、LFC、LTC 的偏差值比較 研究組HKA、FFC、LFC、LTC 的偏差值均小于對照組,差異具有統計學意義 (P<0.05)；兩組FTC 的偏差值比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組HKA、FFC、FTC、LFC、LTC 的偏差值比較 (,°)

表1 兩組HKA、FFC、FTC、LFC、LTC 的偏差值比較 (,°)

注：與對照組比較,aP<0.05

2.2 兩組手術時間比較 研究組手術時間為(65.76±10.88)min,短于對照組的(75.56±12.26)min,差異具有統計學意義 (P<0.05)。見表2。

表2 兩組手術時間比較 (,min)

注：與對照組比較,aP<0.05

3 討論

對于膝關節功能障礙患者而言,全膝關節置換術是有效的治療方式。全膝關節置換術在臨床上用于治療該類患者已經多年,在一些研究中通過隨訪發現患者術后的膝關節功能會出現明顯的減弱,而該現象與下肢力線、假體位置安裝的精確度有密切關聯［6,7］。然而在傳統的術式中,關于機械軸的定位多受到手術操作者的主觀影響,比如自身對解剖結構的了解程度、視覺判斷能力等,導致不同患者的手術療效具有較大差異［8］。因此,采用客觀的評估手段是改善這一問題的關鍵。

本次研究中,研究組HKA、FFC、LFC、LTC 的偏差值分別為(0.73±0.23)、(1.45±0.36)、(7.22±0.37)、(2.38±0.35)°,均小于對照組的(1.02±0.37)、(1.86±0.45)、(8.39±0.58)、(3.77±0.66)°,差異具有統計學意義 (P<0.05)；兩組FTC 的偏差值比較,差異無統計學意義(P>0.05)。表明在全膝關節置換術中運用3D 打印技術輔助,能夠提供更精準的機械軸定位與測量數據,進而幫助手術操作者選擇更為合理的截骨量,能夠盡量減少下肢力線以及假體在不同面的偏差角度,這對全膝關節置換術的遠期療效和假體使用壽命具有積極影響。在全膝關節置換術中采用CT 掃描,能夠對截骨的各個角度進行精準判斷,并且能夠將提前設置的相關數據進行顯示,在截骨操作中,通過驗證和反復調整,來得到滿意的截骨效果［9,10］。在手術時間上,研究組手術時間為(65.76±10.88)min,短于對照組的(75.56±12.26)min,差異具有統計學意義 (P<0.05)。主要是因為采用了3D 打印技術,手術醫生能夠在手術前通過CT 掃描與三維重建,得到患者的真實膝關節模型,通過對模型的觀察以及相關計算,制定個性化的手術方案,具有極強的目的性,在手術開始后能夠快速、準確的開展手術,進而縮短了手術時間,對降低手術風險、減少并發癥具有積極影響［11,12］。

綜上所述,與傳統全膝關節置換術相比,運用3D打印技術輔助治療會在一定程度上縮短手術時間,能夠提供更精準的假體組件安裝位置,減少下肢力線及不同面假體的各偏差角度,對減輕假體的不良界面應力具有積極作用,將會延長假體的使用壽命。