3D打印截骨導(dǎo)板在重度膝骨性關(guān)節(jié)炎患者多半徑假體全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用效果

吳迪 司麗娜 武麗珠 王建華 羅金偉 常乾坤 呂永明 楊陽(yáng)

1承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院（河北承德067000）；2承德醫(yī)學(xué)院（河北承德067000）；3承德市中心醫(yī)院（河北承德067000）

膝骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）在女性患病率居第4 位，在男性患病率居第8 位，其中以50～60 歲人群中發(fā)病率居多［1］。輕度KOA 經(jīng)保守治療后便可自愈，重度KOA 發(fā)現(xiàn)后需采取手術(shù)，否則會(huì)導(dǎo)致患肢殘疾，危及其身心健康［2］。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty，TKA）是治療本病重要手段，術(shù)中股骨端置入假體以多半徑設(shè)計(jì)為主，旨在滿足膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中不斷變化瞬間旋轉(zhuǎn)中心，快速糾正患者異常下肢力線，緩解疼痛，恢復(fù)患膝功能，臨床認(rèn)可度高［3］。臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，TKA 圍術(shù)期失血量較多，接近1 500 mL，影響手術(shù)進(jìn)程同時(shí)，增加術(shù)后關(guān)節(jié)活動(dòng)受限風(fēng)險(xiǎn)［4］。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，3D打印截骨導(dǎo)板在關(guān)節(jié)外科相關(guān)疾病治療中突出巨大優(yōu)勢(shì)，牛鳴等［5］發(fā)現(xiàn)3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 可簡(jiǎn)化假體選擇過(guò)程，重建力線，提高手術(shù)效率，在圍術(shù)期指標(biāo)、膝關(guān)節(jié)功能等方面優(yōu)于單純TKA。在此基礎(chǔ)上，本研究創(chuàng)新性分析3D打印截骨導(dǎo)板輔助多半徑TKA對(duì)手術(shù)創(chuàng)傷、疼痛介質(zhì)的影響，以期為本病治療提供有效治療方案?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2019年2月至2021年2月我院123 例重度KOA 患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：符合KOA 診斷標(biāo)準(zhǔn)［6］，結(jié)合CT、X 線檢查確診；Kellgren?Lawrence分級(jí)Ⅳ級(jí)；均為單側(cè)病變，手術(shù)指征明確；年齡40～80 歲，不限性別；患者知情本研究，自愿參加。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)手術(shù)史；其他膝關(guān)節(jié)疾?。恢匾K器器質(zhì)性病變；凝血異常；嚴(yán)重心理疾?。粐?yán)重骨質(zhì)疏松；過(guò)度肥胖，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）> 32 kg/m2。參照隨機(jī)化表法1∶1 分配原則，依據(jù)就診順序排序1～123，每位患者賦予1 位隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)序號(hào)為1～61 號(hào)者為對(duì)照組，62～123 號(hào)者為觀察組。兩組一般資料具有可比性（P> 0.05）。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)通過(guò)。見(jiàn)表1。

表1 比較兩組臨床資料Tab.1 Comparison of clinical data between the two groups 例（%）

1.2 方法兩組手術(shù)均由同一組醫(yī)師完成。觀察組行3D打印截骨導(dǎo)板下多半徑假體TKA，具體步驟：（1）3D打印截骨導(dǎo)板：完善常規(guī)檢查及雙下肢全長(zhǎng)X 線、三維CT 檢查，將CT 掃描所得模型數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)系統(tǒng)，打印膝關(guān)節(jié)模型，結(jié)合三維模型相關(guān)信息確定脛骨及股骨假體型號(hào)、脛骨近端及股骨遠(yuǎn)端、后踝截骨量等，見(jiàn)圖1；（2）手術(shù)操作：仰臥位，腰硬聯(lián)合阻滯麻醉，常規(guī)消毒，自膝關(guān)節(jié)正中做一長(zhǎng)約12 cm 縱向切口，經(jīng)髕骨內(nèi)側(cè)緣進(jìn)入，外翻髕骨，膝關(guān)節(jié)屈曲90°，清除交叉韌帶、增生滑膜、半月板，松解膝關(guān)節(jié)外側(cè)軟組織，保證膝關(guān)節(jié)充分暴露，去除脛骨擬合面軟骨，安放脛骨近端3D打印導(dǎo)航板，固定脛骨置釘導(dǎo)板，行脛骨近端截骨，去除股骨擬合面軟骨，安放股骨遠(yuǎn)端3D打印導(dǎo)航板，股骨前髁及股骨遠(yuǎn)端固定，見(jiàn)圖2，卸除置釘導(dǎo)板，保留前髁定位釘，安放遠(yuǎn)端截骨器械、核對(duì)截骨量并完成截骨，驗(yàn)證股骨遠(yuǎn)端定位釘孔，安放四合一截骨器械進(jìn)行截骨，脈沖槍反復(fù)沖洗膝關(guān)節(jié)，選取適合型號(hào)Sigma?PS150假體并安裝，骨水泥固定，清除多余、固化骨水泥，留置負(fù)壓引流管，閉合切口。

圖1 3D打印模型（1∶1）Fig.1 3D printing model（1∶1）

圖2 置入3D打印模型Fig.2 Place 3D print model

對(duì)照組行多半徑假體TKA，體位、麻醉方式、膝關(guān)節(jié)暴露過(guò)程同觀察組，利用傳統(tǒng)截骨導(dǎo)板完成截骨操作，脈沖槍反復(fù)沖洗膝關(guān)節(jié)，選取適宜型號(hào)Sigma?PS150 假體，安裝并固定。術(shù)后兩組接受抗感染、鎮(zhèn)痛等對(duì)癥處理，術(shù)后第2 天給予低分子量肝素鈣（4 100 U/qn）皮下注射，出院后換用利伐沙班10 mg/qd 口服至術(shù)后1 個(gè)月。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 手術(shù)情況含術(shù)中失血量、手術(shù)時(shí)間、住院時(shí)間、隱性失血量、術(shù)后24 h 疼痛程度。采用視覺(jué)模擬評(píng)分法（VAS）評(píng)價(jià)疼痛程度，0 分為無(wú)痛，10 分為疼痛劇烈。隱性失血量=總失血量?顯性失血量+輸血量，總失血量按照Nadler 方程及Gross方程計(jì)算，術(shù)后切口滲血量較少時(shí)，術(shù)中出血量相當(dāng)于顯性失血量，滲血過(guò)多時(shí)采用敷料稱重，估算切口滲血量，計(jì)入顯性出血量。

1.3.2 血清檢測(cè)（1）分別于術(shù)前和術(shù)后3、7 d 取2 mL 空腹靜脈血，離心取上清液，血清白細(xì)胞介素?1β（IL?1β）、皮質(zhì)醇（Cor）采用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）測(cè)定，肌酸激酶（CK）采用速率法測(cè)定；（2）分別于術(shù)前和術(shù)后1、3 個(gè)月，取2 mL 空腹靜脈血，離心15 min，分離血清，P 物質(zhì)（SP）、前列腺素E2（PEG2）、β?內(nèi)啡肽（β?EP）采用ELISA 測(cè)定。上述試劑購(gòu)自上海江萊生物科技有限公司，檢測(cè)步驟參照試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。

1.3.3 關(guān)節(jié)功能分別于術(shù)前和術(shù)后1、3 個(gè)月，采用美國(guó)紐約特種外科醫(yī)院（HSS）［7］評(píng)估膝關(guān)節(jié)功能，總分100 分，分值越高膝關(guān)節(jié)功能越好；并統(tǒng)計(jì)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、下肢力線角度。下肢力線為股骨機(jī)械軸（股骨頭圓心與股骨髁間窩頂點(diǎn)連線）與脛骨機(jī)械軸夾角（脛骨髁間嵴重點(diǎn)與踝關(guān)節(jié)中心連線），通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)讀出三點(diǎn)坐標(biāo)，輸入下肢力線計(jì)算軟件，得出下肢力線角度。

1.3.4 并發(fā)癥含切口滲血、假體周圍感染、下肢深靜脈血栓。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 22.0 處理數(shù)據(jù)，計(jì)量資料采取Bartlett 方差齊性檢驗(yàn)與Kolmogorov?Smirnov 正態(tài)性檢驗(yàn)，均確認(rèn)具備方差齊性且近似服從正態(tài)布，以（）表示，行t檢驗(yàn)，手術(shù)創(chuàng)傷指標(biāo)、疼痛介質(zhì)、關(guān)節(jié)功能采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析，計(jì)數(shù)資料以例（%）表示，行χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)情況觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，術(shù)中失血量少于對(duì)照組，術(shù)后24 h VAS 評(píng)分低于對(duì)照組（P<0.05），兩組住院時(shí)間、隱形失血量比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見(jiàn)表2。

表2 比較兩組手術(shù)情況Tab.2 Comparison of operative between the two groups ±s

表2 比較兩組手術(shù)情況Tab.2 Comparison of operative between the two groups ±s

組別觀察組對(duì)照組t 值P 值例數(shù)62 61術(shù)中失血量（mL）41.61±4.33 48.52±5.61 7.654<0.001手術(shù)時(shí)間（min）54.79±6.67 75.58±5.12 19.368<0.001住院時(shí)間（d）14.62±2.42 15.06±1.58 1.192 0.236隱形失血量（mL）847.95±198.87 851.57±221.16 0.096 0.924術(shù)后24 hVAS（分）2.04±0.39 2.98±0.42 12.865<0.001

2.2 手術(shù)創(chuàng)傷指標(biāo)術(shù)前至術(shù)后7 d 兩組血清IL?1β、Cor、CK 水平呈升高趨勢(shì)，且觀察組血清IL?1β、Cor、CK 水平低于對(duì)照組，兩組血清IL?1β、Cor、CK 水平組間、時(shí)間點(diǎn)、組間·時(shí)間點(diǎn)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表3。

表3 比較兩組手術(shù)創(chuàng)傷指標(biāo)Tab.3 Comparison of surgical trauma indexes between the two groups ±s

表3 比較兩組手術(shù)創(chuàng)傷指標(biāo)Tab.3 Comparison of surgical trauma indexes between the two groups ±s

項(xiàng)目IL?1β（μg/L）Cor（ng/mL）CK（U/L）組別觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組例數(shù)62 61 62 61 62 61術(shù)前2.05±0.38 2.11±0.29 F 組間=31.843，P 組間<0.001 F 時(shí)間點(diǎn)=44.394，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=35.662，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001 104.41±15.52 102.88±13.64 F 組間=16.981，P 組間<0.001 F 時(shí)間點(diǎn)=18.667，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=17.123，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001 95.93±10.05 97.12±8.87 F 組間=19.833，P 組間<0.001 F 時(shí)間點(diǎn)=42.000，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=25.581，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001術(shù)后3 d 4.46±0.51 6.78±0.65 144.89±16.67 185.33±19.19 155.35±12.21 189.92±15.56術(shù)后7 d 2.15±0.18 2.20±0.16 105.15±13.38 104.46±14.12 96.62±11.03 96.75±10.89

2.3 疼痛介質(zhì)術(shù)前至術(shù)后3 個(gè)月兩組血清β?EP呈升高趨勢(shì)，PGE2、SP水平呈降低趨勢(shì)，且觀察組血清β?EP 高于對(duì)照組，PGE2、SP 水平低于對(duì)照組，兩組血清β?EP、PGE2、SP 水平組間、時(shí)間點(diǎn)、組間·時(shí)間點(diǎn)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表4。

表4 比較兩組疼痛介質(zhì)Tab.4 Comparison of pain mediators between the two groups ±s

表4 比較兩組疼痛介質(zhì)Tab.4 Comparison of pain mediators between the two groups ±s

項(xiàng)目β?EP（ng/L）PGE2（μg/L）SP（ng/L）組別觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組例數(shù)62 61 62 61 62 61術(shù)前102.23±12.01 103.34±11.58 F 組間=9.692，P 組間<0.05 F 時(shí)間點(diǎn)=18.083，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=15.512，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001 39.50±3.38 40.42±2.96 F 組間=10.512，P 組間<0.001 F 時(shí)間點(diǎn)=44.334，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=28.156，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001 144.12±12.23 142.89±14.56 F 組間=17.501，P 組間<0.001 F 時(shí)間點(diǎn)=31.555，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=19.952，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001術(shù)后1 個(gè)月133.46±13.78 115.56±14.12 20.22±4.41 26.63±4.58 90.91±10.18 115.56±12.25術(shù)后3 個(gè)月156.38±15.51 153.99±17.68 14.94±3.32 16.03±2.77 75.63±5.58 76.42±4.33

2.4 關(guān)節(jié)功能術(shù)前至術(shù)后3 個(gè)月兩組HSS 評(píng)分、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、下肢力線角度呈升高趨勢(shì)，時(shí)間點(diǎn)、組間·時(shí)間點(diǎn)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；術(shù)后1、3 個(gè)月兩組HSS 評(píng)分、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、下肢力線角度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見(jiàn)表5。

表5 比較兩組關(guān)節(jié)功能Tab.5 Comparison of joint function between the two groups ±s

表5 比較兩組關(guān)節(jié)功能Tab.5 Comparison of joint function between the two groups ±s

項(xiàng)目HSS 評(píng)分（分）膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度下肢力線角度組別觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組觀察組對(duì)照組例數(shù)62 61 62 61 62 61術(shù)前58.84±4.93 59.12±4.02 F 組間=1.411，P 組間>0.05 F 時(shí)間點(diǎn)=17.500，P 時(shí)間點(diǎn)<0.001 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=15.632，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.001（90.33±5.08）°（88.96±8.25）°F 組間=0.266，P 組間>0.05 F 時(shí)間點(diǎn)=8.402，P 時(shí)間點(diǎn)<0.05 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=8.338，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.05（7.61±0.58）°（7.52±0.67）°F 組間=1.235，P 組間>0.05 F 時(shí)間點(diǎn)=36.207，P 時(shí)間點(diǎn)<0.05 F 組間·時(shí)間點(diǎn)=30.115，P 組間·時(shí)間點(diǎn)<0.05術(shù)后1 個(gè)月68.15±5.12 67.93±4.98（96.61±5.63）°（96.42±6.27）°（4.42±0.34）°（4.36±0.42）°術(shù)后3 個(gè)月70.02±5.35 68.99±6.77（110.03±10.49）°（99.95±12.65）°（2.05±0.21）°（2.11±0.17）°

2.5 并發(fā)癥觀察組并發(fā)癥發(fā)生率低于對(duì)照組（P<0.05）。見(jiàn)表6。

表6 比較兩組并發(fā)癥Tab.6 Comparison of complications between 2 groups 例（%）

3 討論

TKA 是目前治療重度KOA 首選方案，目的在于解除膝關(guān)節(jié)疼痛，恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能，提高生活質(zhì)量，但TKA 圍術(shù)期存在失血、滲血現(xiàn)象，不利于手術(shù)效果及預(yù)后［8-9］?，F(xiàn)有研究表明，手術(shù)操作精準(zhǔn)性、適宜假體、軟組織平衡性良好均是減少TKA 圍術(shù)期失血量，獲取理想手術(shù)效果關(guān)鍵環(huán)節(jié)［10］。

近年，3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 治療KOA 成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，劉奕寧等［11］指出，3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 在減少術(shù)中出血量、縮短手術(shù)時(shí)間方面優(yōu)于單純TKA，與本研究結(jié)果相符。推測(cè)原因?yàn)?，術(shù)前明確截骨角度及厚度，模擬截骨導(dǎo)板安放位置，可簡(jiǎn)化單純TKA 術(shù)中測(cè)量、假體型號(hào)測(cè)試等多項(xiàng)步驟，縮短手術(shù)時(shí)間；術(shù)中僅需髓腔外定位，并未開(kāi)展髓腔內(nèi)操作，可有效避免股骨髓腔內(nèi)血供破壞，減少術(shù)中出血量。但有學(xué)者指出，3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 術(shù)中需徹底清理影響截骨導(dǎo)板精確安放的滑膜，這一操作可能會(huì)增加術(shù)中隱性失血量［12］。而單純TKA 安放假體前，利用骨水泥封閉股骨開(kāi)髓孔，可達(dá)到減少隱性失血量目的。既往研究顯示，多半徑假體TKA 術(shù)后伸膝裝置恢復(fù)過(guò)程漫長(zhǎng)，且副韌帶緊張度隨屈曲過(guò)程半徑變化而改變，可能會(huì)增加關(guān)節(jié)不穩(wěn)、行走無(wú)力感等并發(fā)癥［13-14］。本研究并未出現(xiàn)上述并發(fā)癥，考慮與假體型號(hào)、廠家及術(shù)者經(jīng)驗(yàn)等因素有關(guān)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，觀察組并發(fā)癥發(fā)生率及術(shù)后24 h VAS 評(píng)分低于對(duì)照組，推測(cè)原因與3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 可精確置入個(gè)體化模型、截骨導(dǎo)板及防止周圍組織損傷、降低并發(fā)癥、緩解疼痛有關(guān)。

KOA 患者經(jīng)歷手術(shù)創(chuàng)傷后出現(xiàn)持續(xù)數(shù)天炎癥應(yīng)激反應(yīng)及肌肉損傷反應(yīng)，若未積極處理，可誘發(fā)多種并發(fā)癥，影響術(shù)后康復(fù)［15］。Cor 是機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)較敏感指標(biāo)，有學(xué)者指出，其含量變化與創(chuàng)傷刺激強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)［16］。CK 主要分布于腦組織、骨骼肌，任何損傷骨骼肌、心肌因素均會(huì)增加血清CK。研究表明，監(jiān)測(cè)血清CK 水平可較好反映手術(shù)方案對(duì)肌肉組織損傷程度［17］。IL?1β 可參與機(jī)體炎癥修復(fù)，其水平升高與手術(shù)創(chuàng)傷大小、術(shù)中出血量密切相關(guān)［18］。本研究術(shù)后5、7 d 兩組血清IL?1β、Cor、CK 水平均高于術(shù)前，且術(shù)后5 d觀察組各指標(biāo)低于對(duì)照組，可見(jiàn)與單純TKA 相比，3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 所致炎癥應(yīng)激及肌肉損傷反應(yīng)較輕，利于機(jī)體恢復(fù)。

為深入了解兩種術(shù)式鎮(zhèn)痛機(jī)制，本研究在VAS 量表基礎(chǔ)上引入疼痛介質(zhì)（β?EP、PGE2、SP），發(fā)現(xiàn)術(shù)后1 個(gè)月觀察組血清β?EP 高于對(duì)照組，PGE2、SP 水平低于對(duì)照組（P< 0.05），SP 屬于神經(jīng)肽，可直接或間接促進(jìn)谷氨酸釋放，實(shí)現(xiàn)痛覺(jué)傳遞；PGE2主要見(jiàn)于炎癥發(fā)生初期，可降低炎癥局部區(qū)域疼痛閾值，激活周圍感覺(jué)神經(jīng)末梢EP 受體，強(qiáng)化痛感［19］；β?EP 水平降低可刺激交感神經(jīng)節(jié)（LSG），促進(jìn)痛覺(jué)信號(hào)傳遞，放大疼痛感受［20-21］。3D打印截骨導(dǎo)板輔助TKA 治療可通過(guò)下述機(jī)制發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，一方面與3D打印截骨導(dǎo)板精準(zhǔn)，軟組織剝離更少，術(shù)中出血量更少有關(guān)，另一方面與多半徑TKA 的應(yīng)用可改善臨床癥狀，緩解疼痛有關(guān)。

綜上，3D打印截骨導(dǎo)板在重度KOA 患者多半徑假體TKA 中效果確切，可減少術(shù)中出血量，緩解疼痛，縮短手術(shù)時(shí)間，降低并發(fā)癥，且手術(shù)炎癥應(yīng)激影響較小。