数字个体化3D切模辅助初次膝关节置换术应用体会

● 宋家祥 申茂明 刘煜 马天勇 陆宗波 覃建波 王志国

数字个体化3D切模辅助初次膝关节置换术应用体会

● 宋家祥 申茂明 刘煜 马天勇 陆宗波 覃建波 王志国

目的：探讨3D打印技术数字个体化切模在初次人工膝关节置换术中的应用。方法：收集2013年2月至2015年2月，数字个体化3D切模导板辅助初次膝关节置换手术治疗93例106膝。术前行64排螺旋CT技术行髋膝踝三关节薄层扫描建立数据库，制作术中手术切模导板指导截骨。结果：所有患者均获随访，随访时间为3～24个月，平均11个月。膝关节ROM为伸膝0°、屈膝95°～125°（平均108.5°），总优良率为90.6%。无感染及假体松动等并发症发生，手术时间单膝55min，双膝148.5min，单膝失血量平均176ml，双膝282ml。结论：数字个体化3D切模辅助初次膝关节置换术可减少患者总失血量，减少手术操作时间。

个体化3D切模技术；膝关节置换术；CAD(计算机辅助设计)软件

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2013年2月-2015年2月使用北京爱康公司3D打印切模辅助下人工膝关节置换术，所有病例均使用爱康公司A3膝关节假体,对93例患者106膝3D打印切模辅助下TKA手术治疗。女56例,男37例,其中13例行同期双膝人工关节置换术；年龄58-79岁,平均68.6岁；术前HSS评分为27-54分,平均40.5分。

1.2 治疗方法

1.2.1 术前

术前准备：同传统膝关节置换术前准备，但需要收集患者髋膝踝三关节薄层CT扫描数据及双下肢全长站立片，利用CAD软件建三维模型，对膝关节骨性结构解剖标志定位，建模数据库设计个体化的手术截骨切模导板。利用3D打印机,快速成型技术打印出实体的截骨切模，备术中消毒使用。

1.2.2 术中

手术过程：麻醉后,上气压止血带，取前正中髌内侧入路,显露膝关节骨性结构，切除半月板、叉韧带。先胫骨截骨导板定位，确认导板导航截骨面匹配，可不测量截骨厚度，反复确定截骨范围、截骨位置，适当的软组织松解；再安装匹配合适的股骨切模导板,保证贴合,截出股骨外翻骨面，测评膝关节伸直间歇，并做相应软组织松解，关节内、外翻畸形＜15°患者均可以获得良好软组织平衡；确定安放四合一截骨导板,截出股骨后髁，测评屈膝间歇，通过后关节囊、后方骨赘处理，对相应紧张部软组织松解，基本可达到屈伸间歇软组织平衡要求；再次安放四合一导板，截出股骨前髁、前斜角、后斜角骨面；试模测量下肢力线,再次测评软组织平衡情况，最后髁间截骨；脉冲冲洗、止血；安装与截骨导板相同型号的膝关节假体固定。选择合适的膝关节垫片。氨甲环酸做截骨周围注射止血，再次冲洗。常规放置负压引流管。

1.2.3 术后

术后处理：术后与传统膝关节置换术后处理一致；预防使用抗生素;早期活动，静脉泵、弹力袜，口服拜瑞妥或低分肝素钠注射预防静脉血栓形成，在院期间康复师全程指导功能锻炼。

2 结果

术后所有患者均得到随访，随访期限在3～24个月，平均11个月。膝关节ROM为伸膝0°、屈膝95°～125°（平均108.5°）。无感染及假体松动等并发症发生，手术时间单膝55min，双膝148.5min，单膝总失血量平均176ml，双膝总失血量282ml。近期观察所有病例疼痛明显缓解，切口均一期愈合，无感染、前膝痛及假体松动，无症状深静脉血栓6例；伴有膝关节畸形病例，关节畸形全部矫正。平均随访11月，HSS评分从术前平均40.5分提高到术后平均90.8分，总优良率90.6%。按InsallHss评分标准（见表1）评分为满分100分。术后摄X片示假体匹配度高，下肢力线正常，无假体高悬（over-hang）病例，按假体边缘与骨缘距离无论是股骨侧或胫骨侧均控制在2mm以内。髌骨运动轨迹良好，膝关节功能明显改善。数字化3D打印切模在初次膝关节置换中可有效减少手术总失血量及手术操作时间。

表1 Insall -Hss评分标准

3 讨论

3.1 手术技术

基于传统膝关节置换术基础上，对于术者来说，截骨方式改变，截骨程序不变，同一治疗组中，手术时间及术后引流量均由明显改善。导板引导下截骨突显其优越性，截骨厚度，外翻、外旋角度均为计算机软件处理后设定为而成，外翻、外旋角度均为个体化角度，明显简化常规截骨时测量角度等步骤，基本可满足术者截骨要求；如有软组织松解后仍无满意的屈伸间歇病例，多考虑技术人为因素，亦可以修整截骨面，从而达到匹配理想的假体-骨水泥-骨界面。畸形严重骨缺损患者，使用数字化3D导航切模截骨导板，术者术中更显得得心应手，对手术关键点把控更有益。

3.2 切模导板

数字个体化3D切模截骨导板是通过患者下肢多关节全长CT或MRI数据收集，计算机软件处理建立下肢三D模型，还原患者正常下肢原形，找出参照截骨标记，利用3D快速成型技术制作导板，匹配相应型号人工假体，体现了3D的等比性、精准性、方便性。但导板也可能带来技术上的误差，笔者体会以下几方面：A.导板定位标志的准确稳定方面；B.导板材质的抗阻力方面；C.导板与四合一截骨模块的匹配程度；D.导板工程师的对关节技术的专业素养；E.导板工程师与手术医师的专业距离感。随着技术发展，展望未来的导板、假体技术均由术者亲自设计，完成3D打印，亲自使用于患者。即真正意义上实现了人工膝关节置换的“私人订制”。

（作者单位：贵州省务川县昇辉医院骨科）

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