3D打印技术在复杂膝关节置换术中的应用

王懿

膝关节置换术是目前临床较为常见的骨科手术，且随着人民群众经济生活水平以及健康意识的不断提高，使得此类手术的术中、术后并发症以及功能恢复等得到了广泛的关注和重视[1]。常规使用的假体由于与患者的贴合度并不能达成高度协调，因此导致其效果往往也差强人意，而随着科学技术的不断发展，3D打印技术得到了临床医学的广泛认可与应用，并取得了较为满意的效果。本研究观察3D打印技术在复杂膝关节置换术中的应用效果，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料 选取2016年1～12月我院收治的80例择期进行复杂膝关节置换术患者作为研究对象，纳入标准：所有患者入院诊断明确且符合人工膝关节置换术手术指征[2]；既往无膝关节手术史者；无法通过其他关节置换术来获得更好疗效者。排除标准：严重心脑血管疾病患者；合并严重骨髓炎或骨肿瘤患者；下肢功能障碍者；对本手术有禁忌证以及无法耐受者。剔除患者及其家属不愿参与本研究者。按照随机数字法分为对照组和观察组各40例，其中对照组男24例，女16例，平均年龄（52.4±6.5）岁；观察组男22例，女18例，平均年龄（50.8±6.9）岁。两组患者对本研究知情同意并签署知情同意书，并且两组患者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 两组患者均行复杂膝关节置换术，为确保手术效果的可比性，所有手术均由同一组医护人员进行膝前方正中切口髌骨内侧入路后交叉韧带替代型人工全膝关节置换术（TKA）。术前常规备皮并禁食禁饮8h以上，对照组患者按照骆雷锋等[3]报道的手术流程与方法完成相应操作，并使用常规截骨导板对截骨进行型号的判断与选择；观察组在术前分别进行膝关节CT扫描以及下肢全长正侧位X线摄片，将所获得的数据导入相应计算机软件中并完成三维建模，并对相应的股骨外翻角、外旋角以及胫骨平台后倾角进行测定，选择与之相匹配的股骨以及胫骨假体型号并在此基础上进行个体化手术截骨切模，最终将所有相关数据输入至3D打印机从而最终获得聚酰胺截骨切模实物。之后观察组与对照组进行相同的手术过程，但安装的假体是通过与3D打印技术制成的膝关节模板进行截骨的假体。两组患者均在术后进行常规抗凝以及抗感染治疗，48h后移除引流管并指导患者进行循序渐进的功能训练。

1.3 观察指标 记录两组术中出血量、手术时间以及切口长度；并在术后6个月分别对患者进行随访并采用美国膝关节协会评定标准评分（KSS）、髌股关节Feller评分以及疼痛视觉模拟评分（VAS）进行评价[4]。

1.4 统计学分析 应用SPSS 19.0软件对研究数据进行统计学分析，计数资料采用χ2检验，计量资料用均数±标准差（±s）表示，行t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组手术一般情况比较 观察组患者的术中出血量、手术时间以及切口长度均明显优于对照组，差异均具有统计学意义（P＜0.05），见表1。2.2 两组随访结果比较 术后6个月分别对患者进行随访并采用美国膝关节协会评定标准评分（KSS）、髌股关节Feller评分以及疼痛视觉模拟评分（VAS）进行评价，两组上述评分均较术前有明显改善，且观察组明显优于对照组，差异均具有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表1 两组手术一般情况比较（±s）

表1 两组手术一般情况比较（±s）

分组 术中出血量（ml）手术时间（min）切口长度（cm）对照组（n=40） 436.7±61.7 95.6±9.5 13.2±3.7观察组（n=40） 288.7±45.9 63.5±5.3 8.7±4.2 t 12.172 18.662 5.0846 P 0.0000 0.0000 0.0000

表2 两组随访结果比较（±s）

表2 两组随访结果比较（±s）

注：与组内术前比较，*P＜0.05

分组 KSS评分 Feller评分 VAS评分术前 术后6个月 术前 术后6个月 术前 术后6个月观察组（n=40） 91.55±16.22 170.12±16.32* 16.01±1.44 28.89±1.64* 6.66±1.55 1.02±0.52*对照组（n=40） 92.36±17.06 151.78±17.04* 16.22±1.52 26.17±1.83* 6.53±1.48 1.42±0.63*t 0.2176 4.9160 0.6343 7.0005 0.3836 3.0969 P 0.4141 0.0000 0.2639 0.0000 0.3512 0.0014

2.3 两组并发症发生情况比较 观察组随访期间未出现并发症，并发症发生率为0（0/40）；而对照组出现2例感染、1例假体松动以及1例膝关节不稳，并发症发生率为10.00﹪（4/40）。两组并发症发生率比较，差异具有统计学意义（χ2=11.429，P＜0.001）。

3 讨论

膝关节作为人体最大最复杂的关节，其手术难度不言而喻，而随着科技的发展，3D打印技术凭借“量身定制”的个性化优势在医学领域中崭露头角。骨科医生借助3D打印，完美解决了以前置换术中无法克服的假体型号匹配不佳、假体位置定位不精确以及面对畸形关节无法矫正等难题[5]。尤其是使复杂型膝关节如关节严重畸形或软组织严重挛缩等常规难度较大的置换术变得精确和简单，既能够确保手术成功率，又显著降低术后并发症发生率。本研究结果显示，采用3D打印的观察组手术一般情况较对照组得到了明显改善；此外，观察组并发症发生率低于对照组；与张鹰等[6]的研究结果相近，充分说明了利用3D打印的复杂膝关节置换术效果明确且具有较高的安全性。

常规置换术无法完美解决不同患者之间所存在的膝关节形态差异，因而导致手术过程中精确度低、术后下肢力线对位误差大等。而复杂膝关节置换患者，常规的假体更加难以选择[7]；采用3D打印技术后，通过数字模拟化、可视化、直观化、个性化的截骨定位模板进行设计制作，使得复杂膝关节置换的术前规划、模拟截骨和术中操作均能够在计算机软件的帮助下进行模拟和修正，从而有效避免了术后下肢力线的对位误差情况，同时使得截骨更为精确；因此手术时长缩短，有效减少了手术创伤对患者造成的不利影响，有利于患者术后恢复，促进患者术后早期功能训练，改善患者的手术体验等[8]。本研究中观察组的KSS评分和Feller评分均较常规膝关节置换术组得到明显改善，而VAS评分显著下降。

综上所述，对于复杂膝关节置换，采用3D打印技术的假体效果显著，且患者的预后恢复以及生活质量都得到了明显改善。因此在情况允许下，临床医生应选择合适的假体来完成相关手术，3D打印技术值得临床推广应用。

1 邱冰，张明娇，唐本森，等.基于3D打印个性化手术导航模板辅助下的人工全膝关节置换[J].中国组织工程研究，2015，19（48）：7731-7735

2 孙振国，朱佳俊，崔岩，等.基于3D打印技术行全膝关节置换治疗内翻畸形膝骨性关节炎[J].中国组织工程研究，2017，21（15）：2395-2399

3 骆雷锋，耿秋丽，卞春喜，等.同期双侧全膝关节置换术治疗双侧膝关节骨关节炎的临床疗效及安全性[J].中国现代医药杂志，2015，17（5）：59-61

4 朴成哲.膝关节置换中的3D打印技术[J].中国组织工程研究，2015，19（48）：7846

5 刘金辉，聂喜增，李锋，等.3D打印技术在全膝关节置换术中的应用价值 [J].现代中西医结合杂志，2016，25（16）：1760-1763

6 张鹰，杨宇，刘大鹏，等.数字化快速成型技术在全膝关节置换术中应用 [J].临床军医杂志，2016，44（3）：234-237

7 孙保飞，张敬东，韩文锋，等.应用3D打印个性化截骨模具行全膝关节置换手术时间及失血量的变化[J].解放军医药杂志，2016，28（11）：10-12

8 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 [J].中华骨科杂志，2015，35（9）：921-926