探讨3D打印导航模板在全膝关节置换术中的应用

刘爱国 陈永

【摘要】目的：以分组形式明确3D打印导航模板在全膝关节置换术中的应用意义。方法：以2019.1-2020.1为时间线内，将研究主体设为我院收治的80例全膝关节置换术患者。采取随机均分的形式分组，对照组（n=40）以传统手术为治疗方案，观察组（n=40）以3D打印导航模板辅助下全膝关节置换術为治疗方案，基于手术指标、术后功能指标等指标数据为依据评价各自治疗效果。结果：观察组术中出血量、术后引流量更低，与对照组差异显著（P<0.05）。观察组手术时间更短，与对照组差异显著（P<0.05）。干预前两组HSS分值、Hb、ESR、CPR相当（P>0.05），干预后观察组HSS分值、Hb更高（P<0.05），CPR更低（P<0.05），ESR数值相当（P>0.05）。结论：应用3D打印导航模板开展全膝关节置换术，可有效提高治疗效果，改善患者预后。

【关键词】3D打印导航模板;全膝关节置换术;关节功能;手术指标

【中图分类号】R684                      【文献标识码】A                   &nbsp;     【文章编号】2096-7225（2020）03-0031-02

在膝关节疾病治疗中，全膝关节置换术是常用术式，过去医师主要依靠自身经验、手感明确解剖位置，并经定位器械进行截骨，截骨量以及角度的把控、假体的选择主要依据自身经验、肉眼进行确定。而对于严重膝内外翻、关节面软骨丧失患者，传统的手术截骨无法满足临床需求。3D打印导航模板技术作为一项新兴技术，术前通过结合患者影像学数据制定个体化导航模板，可实现手术操作的个体化以及精确性，对其应用价值，我院开展如下研究进行验证：

1 资料与方法

1.1一般资料

以2019.1-2020.1为时间线内，将研究主体设为我院收治的80例全膝关节置换术患者。患者知悉研究且自愿签订同意书。取随机均分的形式分组，对照组（n=40）以传统手术为治疗方案，观察组（n=40）以3D打印导航模板辅助下全膝关节置换术为治疗方案。观察组男24例，女16例。年龄为51-77（64.32±2.52）岁。对照组男23例，女17例。年龄为50-75（63.42±2.25）岁。研究在医学伦理委会会同意下开展，两组患者在基于公平性的原则下参与研究，各项个人基本资料无差异性（P>0.05）。

1.2 方法

观察组术前应用128排CT对患者髋关节至踝关节进行扫描。将扫描数据经三维重建软件Mimics导入建立下肢三维模型。将三维模型上传至软件，明确股骨、胫骨的机械轴以及内外侧平台线。依据下肢机械轴明确股骨远端、胫骨近端截骨平面，应用软件开展截骨矫形模拟，经截骨平面将截骨定位孔导入，依据股骨、胫骨解剖性状获取相应的反向导航模板。将导航模板经3D技术打印出来，并予以高温高压灭菌。

两组患者均在麻醉后选择平卧位，常规消毒铺巾，大腿根部应用止血带扎紧，于膝前正中处作切口，逐层切开。经股四头肌肌腱内侧、髌内侧支持带、髌腱内侧切开，上方延伸至髌骨上缘四横指处，下方延伸至胫骨结节。将部分髌上脂肪垫、增生滑膜、残留内外侧半月板切除，将骨赘去除，对髌骨关节面予以修整，采用髌周电刀进行烧灼，去除神经化。屈膝90°，采用髓外定位器、胫骨侧截骨模块将胫骨平台软骨去除。对照组将股骨髓腔杆于后交叉韧带点外上方1cm处置入，将股骨远端外翻行截骨操作。应用股骨尺寸测量器后方两翼将内外侧后踝勾住，并对钩针与前方皮质最高点之间距离进行测量，采用钢钉做好定位。截骨模板安装后实施股骨侧截骨。将软组织松解，检测伸直位、屈曲位间隙平衡。完成测试后涂抹骨水泥，并对假体、衬垫进行安装。置入引流管，闭合切口，并外敷包扎。观察组去除胫骨平台软骨后将3D打印导航模板置于股骨远端，应用克氏针固定，应用钻头对股骨入髓点进行磨挫，将导板去下，对导板定位孔以及内外上踝位置关系进行确定，并置入髓腔杆，将股骨远端外翻进行截骨。若伸直位内外侧间隙未恢复平衡，则检查骨赘是否清楚彻底，若骨赘清楚后仍处于失衡状态，则对内侧副韧带实施深层拉花样或Piccrusting松解，同时松解半膜肌肌腱、胫骨近段内侧角。应用股骨尺寸测量器后方两翼将内外侧后踝勾住，并对钩针与前方皮质最高点之间距离进行测量，采用钢钉做好定位。了解3D打印导板定位孔连线与测量器定位孔连线之间关系，评价3D打印导板准确性。应用截骨模板行股骨侧截骨。对侧副韧带等软组织予以松解，检测伸直位、屈曲位间隙平衡。完成测试后涂抹骨水泥，并对假体、衬垫进行安装。置入引流管，闭合切口，并外敷包扎。

1.3 观察指标

观察两组患者术中出血量、术后引流量、手术时间。采用HSS评分量表对患者术前、术后膝关节功能进行评估。术前、术后对患者血红蛋白（Hb）、血沉（ESR）、C反应蛋白（CRP）进行检测。

1.4 统计学方法

采用统计学软件程序20.0（SPSS20.0）处理此次研究数据，计数资料由卡方检测，输出显示为率（%）;计量资料使用t检测以及（±s）的形式描述，P<0.05，说明计数/计量数据间差异大，有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者手术指标比较

观察组术中出血量、术后引流量更低，与对照组差异显著（P<0.05）。观察组手术时间、更短，与对照组差异显著（P<0.05）。详见表1。

2.2 两组患者HSS、Hb、ESR、CPR比较

干预前两组HSS分值、Hb、ESR、CPR相当（P>0.05），干预后观察组HSS分值、Hb更高（P<0.05），CPR更低（P<0.05），ESR数值相当（P>0.05）。详见表2。

3 讨论

3D打印技术以三维模型为基础，经逐层打印技术实现实物模型的建立。近年来，影像学、数字化医学发展迅速，个体化、精确化成为骨科发展的一个方向，3D打印技术作为数字化技术的体现，在骨科手术中得到了密切关注。

我院对观察组开展3D打印导航模板辅助手术治疗，结果得出，观察组术中出血量、术后引流量更低，与对照组差异显著（P<0.05）。观察组手术时间更短，与对照组差异显著（P<0.05）。分析认为，传统手术需多次进行截骨，需开髓进行股骨髓内定位，手术操作时间较长，出血较多。而3D打印技术依据CT数据为患者建立个体化实体模型以及导航模板，术前可对手术相关参数进行确定并建立术前规划，可预测术中假体的相关规格以及安放数据等，有效缩短了手术时间，提高了手术操作精确性，降低了创伤性。干预前两组HSS分值、Hb、ESR、CPR相当（P>0.05），干预后观察组HSS分值、Hb更高（P<0.05），CPR更低（P<0.05），ESR数值相当（P>0.05）。分析认为3D打印导航模板可减小皮肤剥离，对皮瓣血供影响较小，有利于患者关节功能恢复。

综上所述，在全膝关节置换术中引入3D打印导航模板，可有效减少手术创伤性，有利于患者预后恢复，值得推荐。

参考文献：

[1] 余进伟， 郭甲瑞， 陈旭，等. 3D打印模板辅助关节置换治疗膝骨关节炎的前瞻性研究[J]. 实用骨科杂志， 2018，24（9）：782-785，836.

[2] 王立晖， 臧学慧， 叶培，等. 3D打印截骨导板在全膝关节置换术中的应用经验[J]. 岭南现代临床外科， 2018， 18（4）：92-95.

[3] 辛锋，赵凤朝.3D打印技术在行全膝关节置换术患者中的应用分析[J].中国医药，2019，14（7）：1062-1065.

通訊作者简介：

姓名：陈永;性别：男;出生年月：1987.12：籍贯：河南;学历：硕士;科室：骨科;职称：住院医师;研究方向：四肢创伤，远动医学。

项目名称：河南省医学科技攻关计划联合共建项目（项目编号LHGJ20190519）