3D 打印技術輔助全膝關節(jié)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(yī)療科技不斷發(fā)展以及人們健康意識增強的背景下,全膝關節(jié)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(jié)功能障礙的患者,緩解因膝關節(jié)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(jié)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(tǒng)的全膝關節(jié)置換術中,需要借助引導器械進行髓內(nèi)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(jīng)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(fā)展,其在全膝關節(jié)置換術中逐漸發(fā)揮了重要作用［5］。本文將對3D 打印技術運用于全膝關節(jié)置換術的效果進行分析,現(xiàn)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(jié)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(jié)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(jié)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(tǒng)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(jīng)臨床與影像學檢查確診為需要進行全膝關節(jié)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(jié)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(nèi)外翻角度、后傾角度,確定膝關節(jié)假體型號。之后根據(jù)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(cè)的截骨導板。常規(guī)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(guī)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(nèi)側(cè)切口,將股直肌內(nèi)側(cè)緣切開,直至脛骨結節(jié)。在手術過程中,將脛骨側(cè)直接顯露,放置導板固定后進行截骨,針板股骨側(cè)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(nèi)外側(cè)平衡進行細微調(diào)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(tǒng)全膝關節(jié)置換術：股骨機械軸的定位采取髓內(nèi)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(jù)患者的實際情況進行軟組織的松解,能夠?qū)?nèi)外側(cè)的平衡進行調(diào)整,并徹底清除后側(cè)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(zhuǎn)中心到膝關節(jié)中心再到踝關節(jié)中心劃線測量。膝關節(jié)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(tǒng)計學方法 采用SPSS23.0 統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以均數(shù)±標準差()表示,采用t 檢驗；計數(shù)資料以率(%)表示,采用χ2檢驗。P<0.05 表示差異具有統(tǒng)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(tǒng)計學意義 (P<0.05)；兩組FTC 的偏差值比較,差異無統(tǒng)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(tǒng)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(jié)功能障礙患者而言,全膝關節(jié)置換術是有效的治療方式。全膝關節(jié)置換術在臨床上用于治療該類患者已經(jīng)多年,在一些研究中通過隨訪發(fā)現(xiàn)患者術后的膝關節(jié)功能會出現(xiàn)明顯的減弱,而該現(xiàn)象與下肢力線、假體位置安裝的精確度有密切關聯(lián)［6,7］。然而在傳統(tǒng)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(tǒng)計學意義 (P<0.05)；兩組FTC 的偏差值比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。表明在全膝關節(jié)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(shù)據(jù),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(jié)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(jié)置換術中采用CT 掃描,能夠?qū)毓堑母鱾€角度進行精準判斷,并且能夠?qū)⑻崆霸O置的相關數(shù)據(jù)進行顯示,在截骨操作中,通過驗證和反復調(diào)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(tǒng)計學意義 (P<0.05)。主要是因為采用了3D 打印技術,手術醫(yī)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(jié)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(fā)癥具有積極影響［11,12］。

綜上所述,與傳統(tǒng)全膝關節(jié)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。