3D打印技术在全膝关节置换术中的应用研究

杨 凯，余 霄

（1.宁波大学医学院，浙江 宁波 315211；2.中国科学院大学宁波华美医院，浙江 宁波 315211）

1 3D打印技术的概念及在全膝关节置换术中的效果

3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状。通过集成大量原型数字信息，结合CAD、数控、材料科学等技术，采用塑料或金属颗粒，在计算机程序的控制下实现精确制造物体目的。生产过程无需使用任何模具，极大缩短了制造时间，并提高了制作精准度。随着社会各方面的发展，3D打印技术应用越发广泛。国家也越来越重视3D打印技术，并给予研发单位以资金及政策倾斜。将此技术应用于全膝关节置换术中，可打印出同比例的全膝关节模型，通过对患者实施手术，将截骨导板及此模型植入体内。通过此技术的应用，极大缓解了患者手术时的痛苦，并减少了出血量。这对术后康复奠定了良好的基础条件。同时还具有成功率高、经济实用等特点。在今后的工作中，应对此技术进行大力推广，具有良好的应用价值及社会价值。

2 必要性、可行性及优势

2.1 必要性

传统的全膝关节置换术精确程度较低，并且变通性较差。应用传统全膝关节置换工具往往会出现测量误差，进而导致一系列问题。如软组织平衡性下降，使患者承受巨大痛苦，术后生存质量下降。如采用3D打印技术进行全膝关节置换术，会使手术精确度得到显著保证。

2.2 可行性

通过对3D打印技术在其他领域的应用成果，得出其在全膝关节置换术中的可行性。获得的数字模型，提供了其他影像学设备不可比拟的直观效果。对打印出的模型进行观察分析，可以更加清晰的认识到患者病理发展程度，实现了基于不同维度下对膝关节的认知，并在此基础上提出有针对性的治疗方案。医生可将治疗方案应用于模型之中，以便检测其适用性。

2.3 优势

通过与传统全膝关节置换术的对比，可以得出采用3D打印技术进行置换手术的优势。此方式简单实用、经济效益高，可将打印好的模型对患者进行形象的病情说明，并且缩短了手术时间，减少了创伤及出血，极大缓解了患者的手术痛苦。利用3D打印技术在进行全膝关节置换手术时还具有一定程度上的前瞻性，可实现手术全过程精准化。此技术可以大大提高全膝关节置换术的成功率，同时还可以减轻患者的经济负担。

3 3D打印技术在全膝关节置换术中的应用探讨

全膝关节置换术是治疗膝关节病痛的主要应用手段，其中最为重要的步骤为精确截骨，此为全膝关节置换术成功与否的关键所在。对于现今阶段较为常用的髋关节内外定位系统，依然主要依赖于医生的主观判断。如应用3D打印技术进行全膝关节置换手术，可以简化操作步骤，并极大提高手术的精准度，不会影响股骨侧髓腔，最大限度避免了脂肪栓塞情况的发生。进行截骨操作时，要通过模具比对确定其合适的范围，且不需要对股骨及胫骨做清理，既节省了宝贵时间，又使患者免受疼痛的侵扰。利用3D打印技术后精确度得到了显著提高，取得了良好的临床应用效果。此技术尤其适用于一些解剖标志模糊、严重内外翻的情况，可使复杂手术清晰化，极大提高了手术成功率及预后效果。

术前先进行腰麻，于膝关节正中切开关节囊，清理组织增生滑膜，并对前后叉韧带进行切除，利用模具将股骨做准确标位。再切除残存软骨，将模具放入固定，对股骨行截除手术。最后运用同样方式对踝间进行截骨。在截骨过程中，必要时还应对皮下软组织进行松解步骤，以期获得最佳治疗效果。对胫骨及股骨假体位置定位，对胫骨侧骨槽做准备工作。将关节清洗干净的同时要准备骨水泥，并填充于胫骨内，放置胫骨侧假体，再将骨水泥均匀涂抹于股骨侧，放置股骨侧假体。在放置稳妥后采取医用聚乙烯垫片，使股骨固定牢靠。将膝关节弯曲20度，并保持至骨水泥硬化。最后持续冲洗关节，并对其进行引流。

4 结 语

将3D打印技术应用于全膝关节置换术中，改善了传统手术治疗不彻底、预后效果不佳的情况，此技术是今后骨外科治疗的发展趋势。通过对3D打印技术在全膝关节置换术中的作用进行探讨，对提高专业治疗技术有着积极地推动作用。在后续工作中，要善于进行总结归纳，促进3D打印技术的更加成熟，为人民身体健康做出医务工作者的贡献。