3D打印截骨导板在膝关节置换术中的应用与临床探索

王仁和　于静伟　李伟　范立军　刘海波　冯锁立　张雷鸣　杨东昭　范显超

【摘要】 目的 探讨3D打印截骨导板在膝关节置换术（TKA）治疗中的价值。方法 30例膝关节骨关节炎膝关节患者， 其中14例应用3D打印截骨导板辅助TKA（3D打印组）。16例常规进行TKA（常规TKA组）。结果 3D打印组患者手术时间为（85.0±17.6）min， 术中及术后出血量为（365±185）ml， 围手术期输血量（2.3±1.7）U， 术后2周视觉模拟评分（VAS）为（3.0±2.1）分， 均优于常规TKA组， 比较差异具有统计学意义（P<0.01或0.05）。结论 3D打印截骨导板用于TKA， 手术时间及术中出血较常规TKA少， 术后疼痛也较常规TKA改善明显， 两者术后膝关节活动度无明显差异。

【关键词】 3D打印截骨导板；膝关节置换， 手术时间

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2016.24.056

本研究采用回顾性病例分析， 比较应用3D打印截骨导板辅助TKA与常规TKA手术在手术时间、术中及术后出血、患者疼痛情况的改善、术后膝关节功能活动度等进行比较， 探讨3D打印截骨导板辅助TKA技术的优缺点及可行性， 现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 般资料 选取2014年1月～2016年2月本院行TKA患者30例， 其中3D打印截骨导板辅助TKA 14例（3D打印TKA组）；传统方法行TKA 16例（常规TKA组）。3D打印组中， 女12例， 男2例， 年龄61～78岁， 平均年龄（67.4±7.4）岁；常规TKA组中， 女13例， 男3例， 平均年龄（68.1±6.9）岁。两组年龄、性别等一般资料比较， 差异无统计学意义（P>0.05）， 具有可比性。

1. 2 手术方法

1. 2. 1 常规TKA组 常规TKA组患者给予常规TKA。采用全身麻醉9例， 硬膜外麻醉7例， 电动止血带压力40 kPa。患者仰卧位， 膝关节前正中切口， 髌骨内侧缘进入， 外翻髌骨显露膝关节。屈膝， 膝关节牵开器牵开。切除增生的滑膜， 前十字韧带及内外侧半月板， 松解内外侧软组织。采用股骨髓内定位， 胫骨髓外定位， 股骨髓内固定股骨外翻角5～7°， 股骨外旋角3°， 胫骨后倾3°， 根据术中测量结果决定股骨侧假体的型号及胫骨侧假体的型号。

1. 2. 2 3D打印TKA组 3D打印TKA组患者给予3D打印截骨导板辅助TKA。采用全身麻醉8例， 硬膜外麻醉6例， 手术中均用电动止血带， 压力40 kPa。体位显露与常规TKA相同。显露股骨髁关节内外侧， 用膝关节牵开器尽力显露股骨髁， 清除股骨周围的骨赘， 用特制的圆形软骨切剥器将股骨髁部的软骨尽力全部切除达骨质， 将3D打印的股骨远端截骨导板紧密地贴合股骨远端， 如导板三个接触点不能平稳接触， 导板有张力则要重新进一步处理股骨髁部的软骨及周围的软组织， 使之全部去除。最后导板与股骨远端完好贴合， 在导板指引下对股骨远端进行截骨。然后再用术前计算好的相应型号的四合一金属截骨模具截骨， 此步骤以后与常规TKA手术同。股骨侧截骨完成后， 再行胫骨侧截骨， 用咬骨嵌清除胫骨侧骨赘， 再用特制软骨切剥器将胫骨平台残存的软骨刮除， 达平滑骨质， 将3D打印的胫骨近端导板紧密贴合在胫骨近端骨皮质上， 3点定位截骨导板与胫骨平台及胫骨的前上部均匀接触后再按导板截骨孔向截骨， 胫骨平台截骨后， 用术前计算好的相应的金属胫骨测量导向板再进一步处理胫骨近端， 与常规置换组手术相同。

1. 3 观察指标 比较两组手术时间， 术中及术后出血， 术前及术后2周膝关节的活动情况及VAS评分。

1. 4 统计学方法 采用SPSS19.0统计学软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料以率（%）表示， 采用χ2检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

3D打印组手术时间（85±17.6）min；术中及术后出血量（365±185）ml；围手术期输血量（2.3±1.7）U， 术前膝关节活动度（83.7±18.7）°， 术后2周膝关节活动度（99.2±16.9）°术前VAS评分（5.5±1.6）分， 术后VAS评分（3.0±2.1）分。常规TKA组手术时间 （95±15.3）min；术中及术后出血量（456±197）ml；围手术期输血（3.4±1.5）U， 术前膝关节活动度（84.3±17.9）°， 术后2周膝关节活动度（100.1±16.7）°， 术前VAS评分（5.3±1.5）分， 术后VAS评分（3.9±2.0）分。两组手术时间、术中及术后出血量、围手术期输血量、术后VAS评分比较， 差异具有统计学意义（P<0.01或0.05）；两组术前VAS评分、膝关节术前术后活度比较， 差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

3D打印技术能够为患者提供符合自身解剖特点的个体化关节截骨组件及合适的假体[1]。运用于膝关节置换， 就是将医生术前看不到的人体骨骼结构， 通过3D扫描并打印做成1比1的模型， 同时打印计算出对应的截骨导板。使手术更加直观。经计算机测定提前测得股骨假体的型号及胫骨平台的型号， 同时于术前就算出了股骨外翻及外旋角， 胫骨平台后倾角， 并测出股骨远端， 股骨后髁截骨量， 及胫骨近端截骨量和截骨角度， 使手术更加方便准确， 不用进入髓腔， 出血少[2]。3D打印技术打印的个体化模型及手术导板不但可以实现精确置入， 而且节省了手术时间， 减少了患者及手术操作人员的射线暴露风险[3]。

定制3D打印导板辅助关节置换术具有个体化， 精准化， 数字化， 手术时间短， 创伤小等优点， 可以对膝关节置换起到良好的辅助作用[4]. 本组3D打印导板技术辅助TKA初步临床回顾性分析， 3D打印组患者手术时间为（85.0±17.6）min， 术中及术后出血量为（365±185）ml， 围手术期输血量（2.3±1.7）U， 术后2周视觉模拟评分（VAS）为（3.0±2.1）分， 均优于常规TKA组， 比较差异具有统计学意义（P<0.01或0.05）。短期随访3D打印导板组在改善膝关节术后疼痛好于常规组， 说明3D打印截骨导板用于TKA， 手术时间及术中出血较常规TKA少， 术后疼痛也较常规TKA改善明显， 但本研究显示， 两者术后膝关节活动度无明显差异。本研究因病例数较少， 且VAS评分本身受患者的主观影响较大[5]， 所以还不能完全确定， 有待进一步论证。

参考文献

[1] 吴东迎， 袁峰， 吴继彬， 等. 3D打印截骨导板在人工全膝关节置换术中的应用. 中华骨科杂志， 2015， 35（9）：921-926.

[2] 贺宇， 周东生， 崔昊昊， 等. 计算机辅助技术在骨盆骨折畸形愈合治疗中的应用. 中华骨科杂志， 2015， 35（4）：307-314.

[3] 穆卫庐， 常军英， 贾东昭， 等. 3D打印手术导板引导骶髂螺钉置入的手术技术介介绍. 中华骨科杂志， 2015， 35（7）：767-773.

[4] 范立军， 王仁和， 冯锁利， 等. 3D打印技术在膝关节置换中应用报导. 中国伤残杂志， 2015， 23（10）：69-71.

[5] 吴东迎， 袁峰， 吴继彬， 等. 3D打印截骨导板在人工全膝关节置换术中的应用. 中华骨科杂志， 2015， 35（9）：921-926.

[收稿日期：2016-04-05]