3D打印技術(shù)對(duì)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者圍手術(shù)期臨床指標(biāo)及預(yù)后情況的影響分析*

彭良貞，張鳳海

（信陽一五四醫(yī)院 創(chuàng)傷骨科C區(qū)，河南 信陽 464000 ）

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）是一種將退化關(guān)節(jié)軟骨組織替換為人工假體的手術(shù)，也是目前用于治療終末期膝骨性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等常見膝關(guān)節(jié)疾病患者的主要術(shù)式，對(duì)上述患者實(shí)施TKA 手術(shù)治療可幫助患者關(guān)節(jié)功能重建，對(duì)促進(jìn)其膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)并改善患者預(yù)后均有重要意義。研究［1］指出，為患者設(shè)計(jì)合理的截骨量及假體尺寸是確保手術(shù)療效的關(guān)鍵所在。此前臨床在患者的TKA 術(shù)中，會(huì)基于術(shù)前CT 檢查結(jié)果，將髓腔打開后為其設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)假體并確定截骨量。打開髓腔有利于醫(yī)生直接觀察患者病變情況。但臨床實(shí)踐表明［2-3］，經(jīng)傳統(tǒng)TKA 治療后，絕大部分患者可因術(shù)中設(shè)計(jì)誤差而導(dǎo)致術(shù)后假體松動(dòng)或安置不當(dāng)，除可對(duì)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度及下肢力線恢復(fù)產(chǎn)生不利影響外，還可導(dǎo)致患者生活質(zhì)量嚴(yán)重下降。近年隨醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的不斷發(fā)展，3D 打印技術(shù)被逐步用于各類骨關(guān)節(jié)病患者的手術(shù)方案設(shè)計(jì)中，研究指出［4］，通過3D 打印技術(shù)為患者進(jìn)行三維建模，傳入相應(yīng)骨切模數(shù)據(jù)并經(jīng)快速成形技術(shù)打印出的骨切模實(shí)物與患者髓腔適配度更高，更有利于關(guān)節(jié)功能重建。為進(jìn)一步優(yōu)化膝關(guān)節(jié)病患者的TKA 手術(shù)療效，本研究主要探討3D 打印技術(shù)輔助TKA對(duì)膝關(guān)節(jié)病患者圍手術(shù)期臨床指標(biāo)及預(yù)后情況的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究為前瞻性研究，納入2021 年1 月至2022 年6 月至信陽一五四醫(yī)院接受TKA 術(shù)治療的50 例膝關(guān)節(jié)病患者為研究對(duì)象，基于抽簽法，將患者均分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，各25 例。試驗(yàn)組中男15 例，女10 例；年齡62～88 歲，平均（75.12±0.25）歲；術(shù)前膝關(guān)節(jié)HSS 評(píng)分［5］32～58 分，平均（45.11±0.23）分；疾病類型：膝骨性關(guān)節(jié)炎18 例、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎7 例。對(duì)照組中男13 例，女12 例；年齡60～90 歲，平均（75.15±0.17）歲；術(shù)前膝關(guān)節(jié)HSS 評(píng)分30～60 分，平均（45.14±0.17）分；疾病類型：膝骨性關(guān)節(jié)炎20 例、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎5 例。兩組患者一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本次研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（00121）。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①均確認(rèn)存在膝骨性關(guān)節(jié)炎或類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等膝關(guān)節(jié)病；②符合TKA 手術(shù)指征［6］，自愿接受此手術(shù)治療；③經(jīng)HSS 評(píng)分評(píng)估分值均在60 分及以下，確認(rèn)存在膝關(guān)節(jié)功能障礙；④均為60 歲以上老年人；⑤均已知悉此次研究相關(guān)試驗(yàn)內(nèi)容，同意且自愿參與研究，均已簽署同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴有感染性疾病或免疫機(jī)制異常者；②伴有嚴(yán)重出血傾向或凝血機(jī)制障礙者；③存在肝腎功能損傷或其他手術(shù)禁忌證者；④惡性腫瘤者；⑤存在認(rèn)知、精神障礙性疾病者；⑥依從性差，不愿配合完成此次研究者。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前準(zhǔn)備 根據(jù)手術(shù)室安排表確定患者手術(shù)時(shí)間后，于術(shù)前1 d 完成血尿常規(guī)、心肺功能、肝腎功能、凝血功能、下肢多普勒超聲等基礎(chǔ)檢查，確認(rèn)無手術(shù)禁忌證后，囑其術(shù)前8 h 禁食，術(shù)前2 h 禁水以做好手術(shù)準(zhǔn)備。同時(shí)對(duì)患者實(shí)施膝關(guān)節(jié)CT 檢查，確認(rèn)病變位置及周圍組織侵犯情況，檢查范圍為距膝關(guān)節(jié)上下10 cm 處，需掃描至有髕骨韌帶附著的脛骨結(jié)節(jié)處。

1.2.2 手術(shù)過程 ①對(duì)照組麻醉滿意后囑其取伸膝體位，于膝關(guān)節(jié)正中處作手術(shù)切口，逐層切除半月板、骨贅、后側(cè)交叉韌帶后，將周圍組織清理干凈以充分保留病灶；經(jīng)直視下觀察髕骨軌道，經(jīng)松解內(nèi)側(cè)韌帶后將髕骨周圍軟組織徹底清除；將關(guān)節(jié)腔內(nèi)修剪后的骨屑沖洗后嵌入并固定骨水泥，置入脛骨假體；安裝墊片后確認(rèn)下肢力線無異常，即可放置負(fù)壓引流管并逐層縫合切口。②試驗(yàn)組完成術(shù)前常規(guī)檢查及膝關(guān)節(jié)CT 掃描后，即根據(jù)檢查結(jié)果，應(yīng)用3D 打印技術(shù)進(jìn)行三維建模，測(cè)量比計(jì)算患側(cè)股骨外翻角、脛骨平臺(tái)后傾、外旋角等相關(guān)參數(shù)后，由醫(yī)生根據(jù)測(cè)量結(jié)果預(yù)先制定相應(yīng)大小、形狀的股骨、脛骨假體；明確截骨角度及截骨量后將以上數(shù)據(jù)保存為骨切模數(shù)字文件，并全部傳入3D 打印機(jī)中，基于3D 打印技術(shù)的快速成型技術(shù)，為患者打印出由聚酰胺制成的骨切模實(shí)物；麻醉滿意后同樣于膝關(guān)節(jié)正中處將皮下組織逐層切開后于髕骨內(nèi)側(cè)至脛骨結(jié)節(jié)處作一弧形手術(shù)切口，打開并吸凈關(guān)節(jié)囊內(nèi)積液后將患肢屈曲呈90°，保持髕骨外翻并依次清理骨贅、周圍組織殘留物等；將近端脛骨切模置入，確認(rèn)貼合良好即按3D 建模計(jì)算的切模方案進(jìn)行截骨操作，后于脛骨近端處打孔并應(yīng)用脈沖槍進(jìn)行生理鹽水沖洗，后注入骨水泥將截骨固定滿意后安裝相應(yīng)假體和墊片，確認(rèn)下肢力線無異常，即可放置負(fù)壓引流管并逐層縫合切口。

1.2.3 術(shù)后處理 術(shù)后兩組患者均統(tǒng)一予以常規(guī)抗感染治療，同時(shí)密切關(guān)注引流情況，待引流量＜50 mL 時(shí)即可拔除引流管，但引流總時(shí)長(zhǎng)最多不超過48 h，引流管拔除后即可指導(dǎo)患者開展膝關(guān)節(jié)功能鍛煉。

1.3 觀察指標(biāo)

①記錄并比較兩組患者在不同手術(shù)方案下的手術(shù)耗時(shí)及術(shù)中出血量。②于術(shù)前、術(shù)后測(cè)量并比較兩組患者的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度以及下肢離線改善情況，膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度包括屈伸（0～130°）、內(nèi)旋（0～30°）、外旋（0～40°），下肢力線即指股骨、脛骨機(jī)械軸之間夾角，參考值一般在0～5°。③于術(shù)前、術(shù)后采用美國(guó)膝關(guān)節(jié)協(xié)會(huì)綜合評(píng)分（AKS）［7］、膝關(guān)節(jié)功能Lysholm 評(píng)分［8］、膝關(guān)節(jié)IKDC 主觀癥狀評(píng)分［9］評(píng)估兩組膝關(guān)節(jié)功能改善情況，AKS 量表包括疼痛（滿分50 分）、活動(dòng)度（滿分25 分）、穩(wěn)定性（滿分25 分）、功能評(píng)分（滿分100 分），另含4 項(xiàng)扣分項(xiàng)目，扣分分值0～53 分，總分越高提示膝關(guān)節(jié)功能越好；Lysholm 量表包括8 個(gè)評(píng)分項(xiàng)目，總分0～100 分，分值越高提示膝關(guān)節(jié)功能越好；IKDC 量表包含10 個(gè)條目，總分0～97 分，分值越高提示膝關(guān)節(jié)功能越好。④統(tǒng)計(jì)并比較兩組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況，主要包括繼發(fā)感染、關(guān)節(jié)松動(dòng)、關(guān)節(jié)僵硬、下肢靜脈血栓等四種。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)均采用軟件SPSS 22.0 處理。計(jì)數(shù)資料以百分率（%）表示，用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，用t檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者手術(shù)情況比較

在不同手術(shù)方案下，試驗(yàn)組的手術(shù)耗時(shí)及術(shù)中出血量均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組患者手術(shù)情況比較（n=25,）

表1 兩組患者手術(shù)情況比較（n=25,）

2.2 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)比較

術(shù)前，兩組患者的膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)近似，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后，試驗(yàn)組的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度大于對(duì)照組，下肢力線角度小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)比較（n=25,,°）

表2 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)比較（n=25,,°）

2.3 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分比較

術(shù)前，兩組患者的膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分近似，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后，試驗(yàn)組的AKS、Lysholm、IKDC 評(píng)分均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分比較（n=25,,分）

表3 兩組患者手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分比較（n=25,,分）

2.4 兩組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率比較

在不同手術(shù)方案下，試驗(yàn)組的術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率［8.00%（2/25）］ 低于對(duì)照組［20.00%（5/25）］，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表4。

表4 兩組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率比較 ［n=25,n(%)］

3 討論

膝關(guān)節(jié)為人體重要的負(fù)重關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)病是目前臨床十分常見的疾病類型。隨年齡增長(zhǎng)、骨量及骨密度水平下降，受免疫機(jī)制障礙影響，人們罹患膝關(guān)節(jié)病的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)逐步升高。此病不僅會(huì)嚴(yán)重影響患者日常工作及生活質(zhì)量，還可嚴(yán)重危害其身心健康［10］。目前針對(duì)癥狀較輕的膝骨性關(guān)節(jié)炎或類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者，臨床常會(huì)通過口服或關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射相應(yīng)藥物進(jìn)行保守治療，但對(duì)于病情較為嚴(yán)重、存在劇烈疼痛、腫脹癥狀及膝關(guān)節(jié)功能明顯受限者，臨床則更多建議實(shí)施手術(shù)治療。TKA 為目前各類終末期膝關(guān)節(jié)病患者的首選治療方案，通過打開髓腔、截取病變關(guān)節(jié)段并置入相應(yīng)人工假體可一定程度促進(jìn)關(guān)節(jié)功能重建，進(jìn)而改善患者預(yù)后。明確截骨量并設(shè)計(jì)適宜的關(guān)節(jié)假體是確保手術(shù)成功的關(guān)鍵所在，但研究指出［11］，在臨床實(shí)踐中常有患者因設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致術(shù)后假體松動(dòng)或功能恢復(fù)不佳，仍可對(duì)其預(yù)后產(chǎn)生不利影響。如何優(yōu)化此類患者的TKA 手術(shù)設(shè)計(jì)、提升手術(shù)療效為目前臨床研究的重要課題。

3D 打印技術(shù)為一種基于計(jì)算機(jī)快速成型的增材制造技術(shù)，通過設(shè)計(jì)相應(yīng)數(shù)字模型文件并傳入服務(wù)器后，即可應(yīng)用多種粉末狀的可粘合材料逐層打印實(shí)物，自2019 年美國(guó)首次應(yīng)用3D 打印技術(shù)制造大鼠中樞神經(jīng)結(jié)構(gòu)脊髓支架、并成功恢復(fù)大鼠運(yùn)動(dòng)功能后，該技術(shù)目前已被逐步用于臨床多種手術(shù)方案設(shè)計(jì)中［12］。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)3D打印技術(shù)輔助TKA 手術(shù)治療的試驗(yàn)組患者手術(shù)耗時(shí)及術(shù)中出血量均低于實(shí)施傳統(tǒng)TKA 治療的對(duì)照組，考慮原因如下：3D 打印技術(shù)可在結(jié)合患者術(shù)前CT 檢查結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)為其進(jìn)行三維建模，與傳統(tǒng)人工手術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)相比，此建模技術(shù)的準(zhǔn)確度更高，在3D 骨切模引導(dǎo)下進(jìn)行截骨并設(shè)計(jì)人工假體尺寸的效率更高，醫(yī)生在3D數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下也可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的骨截取和假體置入操作，對(duì)提高患者手術(shù)效率、降低術(shù)中對(duì)關(guān)節(jié)周圍組織的損傷及出血風(fēng)險(xiǎn)均有重要意義［13］。研究結(jié)果顯示，在3D 打印技術(shù)輔助下，試驗(yàn)組術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度大于對(duì)照組，下肢力線角度小于對(duì)照組（P＜0.05），提示此技術(shù)對(duì)指導(dǎo)臨床手術(shù)開展有重要意義。在基于3D 建模數(shù)據(jù)為患者建立相應(yīng)參數(shù)的假體模型后，醫(yī)生還可在計(jì)算機(jī)上對(duì)手術(shù)實(shí)操過程進(jìn)行反復(fù)模擬演練，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)結(jié)果的預(yù)測(cè)及評(píng)估，更有利于在臨床實(shí)踐中糾正下肢力線、明確截骨量，經(jīng)最大限度提升手術(shù)精確度后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的有效治療，對(duì)促進(jìn)其術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度及功能恢復(fù)均有積極作用［14］。故研究中，試驗(yàn)組術(shù)后AKS、Lysholm、IKDC 評(píng)分均高于對(duì)照組（P＜0.05）。傳統(tǒng)TKA 除需在術(shù)前對(duì)患者患肢進(jìn)行CT 影像學(xué)檢查外，為確保操作準(zhǔn)確性，還會(huì)在術(shù)中打開患者髓腔，經(jīng)直視下實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的手術(shù)治療，與傳統(tǒng)TKA 相比，經(jīng)3D 技術(shù)輔助下的TKA 無需另外打開患者髓腔，經(jīng)計(jì)算機(jī)引導(dǎo)即可向關(guān)節(jié)腔內(nèi)準(zhǔn)確灌入骨水泥并置入假體、墊片，可有效減少對(duì)患者機(jī)體組織造成的損傷，并降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［15］。故試驗(yàn)組經(jīng)3D打印技術(shù)輔助TKA 治療后，其術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率［8.00%（2/25）］低于對(duì)照組［20.00%（5/25）］（P＜0.05）。

綜上所述，應(yīng)用3D 打印技術(shù)輔助TKA 術(shù)治療膝關(guān)節(jié)病患者可有效提升其手術(shù)效率及安全性，對(duì)促進(jìn)患者膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)恢復(fù)、降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)均有重要意義。