3D打印技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用及對患者膝關(guān)節(jié)活動度、HSS評分、下肢力線的影響研究

劉二龍，宋 楹

陜西省銅川市人民醫(yī)院(銅川727100)

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total knee arthroplasty，TKA)是現(xiàn)階段臨床用于治療膝關(guān)節(jié)疾病的手術(shù)方式，具有效果顯著、安全性高的特點，且能夠極大的提高患者的生活質(zhì)量[1-2]。而近幾年，隨著臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量臨床實例發(fā)現(xiàn)TKA手術(shù)雖能夠取得良好效果，但部分術(shù)前設(shè)計因為差錯，極易導(dǎo)致手術(shù)創(chuàng)傷出現(xiàn)、術(shù)后假體松動不穩(wěn)、安放不當以及下肢力線不良等，不僅危害了患者身心健康，還在極大程度上對醫(yī)院的聲譽造成影響。為此，如何提高TKA手術(shù)效果是目前臨床面臨的主要問題[3]。針對此有學(xué)者提出應(yīng)用計算機輔助可有效的提高手術(shù)效果。基于此，本次研究將3D打印技術(shù)用于TKA手術(shù)中，并對其效果進行分析，現(xiàn)報告如下。

資料與方法

1 一般資料 將就診于我院且實施TKA手術(shù)治療的80例患者進行隨機分組。其中，觀察組40例，男22例，女18例，年齡49～71歲，平均年齡(58.61±2.74)歲，疾病類型：膝關(guān)節(jié)炎28例，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎12例，術(shù)前HSS評分(41.06±4.06)分；對照組40例，男24例，女16例，年齡50～72歲，平均年齡(58.72±2.78)歲，疾病類型：膝關(guān)節(jié)炎29例，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎11例，術(shù)前HSS評分(41.14±4.10)分。兩組年齡、性別等一般資料對比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。納入標準[4]：①符合TKA手術(shù)指征且依從性良好；②同意參與研究且已獲我院倫理委員會同意；③資料完整且既往無TKA手術(shù)史；④精神意識狀態(tài)良好。排除標準：①凝血障礙或其他免疫功能障礙；②嚴重精神性疾病或交流障礙；③合并手術(shù)禁忌證或耐受性差；④拒絕參與研究；⑤資料缺失或中途退出者。

2 治療方法 ①對照組采用常規(guī)TKA手術(shù)治療，即根據(jù)臨床經(jīng)驗，常規(guī)打開患者股骨髓腔進行定位，并將股骨遠端截骨器和截骨模具進行截骨，手術(shù)暴露方式以脛骨髓外定位法，將截骨器用于脛骨平臺進行操作以及安裝假體。術(shù)后對患者伸直屈曲間隙進行測量，使用脈沖式槍對膝關(guān)節(jié)進行沖洗，假體采用骨水泥固定，并常規(guī)安裝墊片。由專業(yè)的醫(yī)護人員對力線情況進行檢查，確認無誤后放置負壓引流管，完成后逐層縫合組織，術(shù)后以抗生素常規(guī)抗感染，并于48 h后拔除引流管并指導(dǎo)患者進行簡單的功能訓(xùn)練。②觀察組在TKA術(shù)中以3D打印技術(shù)進行輔助治療，具體方法為：術(shù)前由專業(yè)的護理人員對患者肺功能、凝血功能和心電圖等進行檢查，評估患者身體狀況以及是否存在手術(shù)禁忌證等，并以X和CT對膝關(guān)節(jié)進行掃描，根據(jù)掃描檢查結(jié)果以計算機進行三維建模，同時利用相關(guān)軟件對股骨外翻角、脛骨平臺后傾角和外旋角等進行計算，派遣臨床手術(shù)經(jīng)驗豐富且具備高度責任心的手術(shù)醫(yī)師進行術(shù)前策劃，確定TKA術(shù)中所需的股骨和脛骨假體大小、形狀等，并再次確定股骨遠端、脛骨近端和后髁截骨角度和截骨量等。手術(shù)方案制定完成之后，根據(jù)計算機留存數(shù)據(jù)設(shè)計針對性的手術(shù)截骨切模，并將截骨切模數(shù)字文件傳輸至3D打印機，通過快速成型技術(shù)將聚酰胺截骨切模實物進行打印。術(shù)中患者取仰臥位，行全身麻醉，并沿膝關(guān)節(jié)前正中方向做一5～8 cm切口，逐層切開皮下組織后，沿髕骨內(nèi)側(cè)和四頭肌腱到脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)做一弧形切口，常規(guī)打開關(guān)節(jié)囊，以負壓吸引將關(guān)節(jié)囊內(nèi)黃色關(guān)節(jié)積液吸凈。完成后，將患者膝關(guān)節(jié)屈曲90°保證髕骨外翻，將周圍殘留物和骨贅等進行清理。于脛骨近端裝填事先準備好的脛骨近端切模，保證二者貼合面良好，然后按照切模方向進行截骨，其截骨角度按照實現(xiàn)以計算機計算得出的結(jié)果進行，在此過程無需將患者髓腔打開。待切模安置完成且截骨后，對脛骨近端進行打孔，并使用生理鹽水采用脈沖水槍進行清潔，完成后使用骨水泥固定截骨面并安置墊片和假體，術(shù)后留置引流管并縫合切口，引流管拆除時間、抗感染方式以及早期康復(fù)訓(xùn)練方式等同對照組。

3 觀察指標 ①記錄兩組手術(shù)指標(手術(shù)時間、術(shù)中出血量和住院時間)變化；②于患者手術(shù)治療前1周和后1周測量兩組膝關(guān)節(jié)活動度以及下肢力線角度(脛骨機械軸和股骨之間的夾角)[5]；③于兩組術(shù)前、術(shù)后1周和術(shù)后3個月采用膝關(guān)節(jié)HSS評分[6]對兩組膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況進行評價，包括屈曲度、運動功能、疼痛和活動度，總分100分，得分越高表示其關(guān)節(jié)活動度越好；④記錄術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生情況，包括出血、感染和關(guān)節(jié)腫痛等。

結(jié) 果

1 手術(shù)指標變化 觀察組手術(shù)時間和術(shù)中出血量低于對照組(P<0.05)；兩組住院時間對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。見表1。

表1 兩組手術(shù)指標對比

2 膝關(guān)節(jié)活動度和下肢力線變化 兩組術(shù)前1周膝關(guān)節(jié)活動度和下肢力線變化對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；術(shù)后1周兩組膝關(guān)節(jié)活動度均有所提高且下肢力線降低(P<0.05)；觀察組術(shù)后1周膝關(guān)節(jié)活動度高于對照組且下肢力線低于對照組(P<0.05)。見表2。

3 膝關(guān)節(jié)HSS評分 術(shù)前1周兩組膝關(guān)節(jié)HSS評分對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；術(shù)后1周和術(shù)后3個月兩組HSS評分均有所提高且觀察組HSS評分高于對照組(P<0.05)。見表3。

表2 兩組膝關(guān)節(jié)活動度和下肢力線變化對比(°)

表3 兩組膝關(guān)節(jié)HSS評分對比(分)

4 并發(fā)癥 兩組并發(fā)癥發(fā)生率對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，見表4。

表4 兩組并發(fā)癥對比[例(%)]

討 論

膝關(guān)節(jié)疾病是目前臨床較為常見的疾病之一。近幾年，隨著年齡的增加以社會工作壓力的增大，膝關(guān)節(jié)疾病發(fā)生機率呈現(xiàn)逐年上升趨勢，對患者身心健康造成嚴重危害[7-8]。TKA是近代治療膝關(guān)節(jié)疾病的新型技術(shù)，可直接根除晚期膝關(guān)節(jié)疼痛，對于提高患者生活質(zhì)量有重要意義。但長期實踐發(fā)現(xiàn)，TKA手術(shù)仍具備一定缺陷[9]。為此，為進一步提高臨床手術(shù)效果，本次研究將3D打印技術(shù)輔助用于其中，并對其價值和效果展開分析。

本次研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療相較于傳統(tǒng)TKA手術(shù)治療能夠極大的縮短手術(shù)時間和減少患者術(shù)中出血量。分析其原因發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)TKA手術(shù)主要是依據(jù)臨床醫(yī)師經(jīng)驗，并依靠術(shù)前影像學(xué)資料等初步估計手術(shù)操作流程和方式，但對于病變嚴重程度或者術(shù)中解剖變異等問題缺乏客觀和量化的認識，進而導(dǎo)致其手術(shù)操作流程較為復(fù)雜，且容易受多種因素影響，甚至還會增加手術(shù)風(fēng)險的發(fā)生幾率[10]。既往研究發(fā)現(xiàn)，部分臨床手術(shù)經(jīng)驗豐富的關(guān)節(jié)外科醫(yī)師及時采用TKA手術(shù)治療，其取得的下肢力線，最大誤差仍會超過3°[11]。而3D打印技術(shù)完全依賴于計算機導(dǎo)航輔助，其在手術(shù)時間和術(shù)中出血量上完全勝過傳統(tǒng)TKA手術(shù)[12-13]。其主要原因是因為計算機計算準確率以及獲取圖像更為準確，而醫(yī)師術(shù)前通過計算機輔助可以明確的了解患者病變程度以及位置和大小等，對于早期醫(yī)師制定手術(shù)計劃有著重要意義，而正確的手術(shù)方案可以極大的減少手術(shù)時間且避免因為創(chuàng)傷較大而增加患者出血的概率[14]。

本次研究結(jié)果顯示，觀察組術(shù)后1周膝關(guān)節(jié)活動度高于對照組且下肢力線低于對照組(P<0.05)；術(shù)后1周和術(shù)后3個月兩組HSS評分均有所提高且觀察組HSS評分高于對照組(P<0.05)。對其原因進行分析發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)是基于計算機原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入的醫(yī)用設(shè)計軟件，其原理是將所得結(jié)果制作成數(shù)字文件并傳輸進3D打印機，然后將材料打印成所需要的實物模型，目前3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于骨科領(lǐng)域，包括術(shù)前方案的設(shè)計以及術(shù)中輔助手術(shù)操作等[15]。而近幾年，隨著計算機科學(xué)和影響技術(shù)的發(fā)展，TKA手術(shù)方案逐漸優(yōu)化，以3D打印技術(shù)進行輔助可以提前根據(jù)患者自身解剖特點進行膝關(guān)節(jié)模型三維重建，并且還能反復(fù)在電腦上打印和進行虛擬手術(shù)演練，對于提高手術(shù)方案設(shè)計質(zhì)量以及早期選擇假體、糾正下肢力線和了解截骨量，預(yù)估手術(shù)結(jié)果等有重要價值[16]。既往劉金輝等[17]人針對3D打印技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用價值展開分析發(fā)現(xiàn)，在TKA術(shù)前以3D打印技術(shù)進行輔助，可以極大的改善患者膝關(guān)節(jié)活動度以及下肢力線。其研究結(jié)果和本次研究結(jié)果相符，進一步說明3D打印技術(shù)輔助TKA手術(shù)具有重要價值。

本次研究發(fā)現(xiàn)，兩組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。分析其原因發(fā)現(xiàn)，TKA本身在治療膝關(guān)節(jié)疾病中就具有極高的安全性，而觀察組中以3D打印技術(shù)進行輔助，利用計算機科學(xué)技術(shù)可以提高術(shù)前手術(shù)方案制定的效率和質(zhì)量，而在此基礎(chǔ)上通過更為完善的手術(shù)方案還能進一步的提高手術(shù)的安全性，降低手術(shù)風(fēng)險發(fā)生[18-19]。綜上所述，將3D打印技術(shù)用于TKA術(shù)中效果顯著，安全性高，值得進一步推廣應(yīng)用。