3D打印技术辅助膝关节置换与传统膝关节置换术的比较分析

张银龙，崔玉凤

（1.河南省焦作市焦煤集团中央医院 骨一科，河南 焦作 454150；2.河南省商丘医学高等专科学校，河南 商丘 476000）

作为现阶段应用最为成熟且最有效的治疗膝关节炎的手术方案，膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）的临床需求日益增大。3D打印技术是近年来兴起的一种全新的造模技术之一，其可以保证造模的准确性，因而有学者提出使用3D打印技术对传统的膝关节置换术进行更新升级[1-2]。本文旨在探讨应用3D打印技术辅助膝关节置换术的治疗疗效与传统治疗方案的临床疗效的区别，为其临床推广应用提供科学严谨的理论依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

参与本次研究的所有13例患者均为2013年11 月-2015年1月本院收治的进行膝关节置换手术的患者，将所有患者依照其手术方法不同分为对照组及观察组。其中，观察组患者行3D打印技术辅助膝关节置换术治疗，6例患者共8膝，男4例，女2例；年龄为67～74岁，平均（69.5±1.8）岁，其中，2例患者为双膝关节均进行置换术治疗，4例患者为单膝关节进行置换术治疗，该组患者术前神经功能缺损评分（Neurological Severity Score,NSS）38～49分，平均（45.2±3.2）分；对照组患者行常规膝关节置换术治疗，7例患者共10膝，男4例，女3例；年龄为66～76 岁，平均（70.2±2.1）岁，其中，3例患者为双膝关节均进行置换术治疗，4例患者为单膝关节进行置换术治疗，该组患者术前美国特种外科医院膝关节评分（Hospital for Special Surgery Knee Score,HSS）评分39～52分，平均（46.1±2.9）分。两组间比较发现，两组患者年龄、性别、病情及术前HSS评分等差异无统计学意义（P＞0.05）。本次研究经本院伦理委员会批准，所有患者均对此次研究知情且签署知情同意书。

1.2 治疗方法

1.2.1 对照组治疗方法 本组患者行常规膝关节置换术，并在术后采用全程优质护理。

1.2.2 观察组治疗方法 本组患者在术前使用CT扫描膝关节并收集数据以使用计算机进行三维模建，患者解剖结构使用CAD软件（计算机辅助设计软件）进行手术策划，并依照建模数据进行截骨切模的个性化设计。后将定制的数据信息传输至3D打印机中进行打印，利用快速成型技术将实体的截骨切模打印出来用于手术治疗。手术治疗过程：所有患者均在麻醉药物生效后，在膝关节前正中部将其皮肤切开，后沿髌骨内侧、四头肌腱至胫骨结节内侧处做弧形切口，打开关节囊及髌上囊，吸干患者黄色关节积液，屈膝90°并将髌骨向外翻转，清除患处内外侧半月板、前交叉韧带、滑膜组织以及髌骨增生的骨赘，后将外侧软组织松懈。在胫骨近端处将打印出的胫骨近端切模进行有效安装，且保证与胫骨近端骨质与切模接触面贴合状态良好，后对胫骨近端沿切模进行截骨。后在保证贴合的前提下对股骨切模进行安装，在切模导航下将患者股骨截骨外翻，并保证四合一截骨模块得到准确无误的精准安放，后将截骨模块安装，并对股骨后髁、前髁、后斜角以及前斜角进行截骨，并准确安装放置试模及髁间截骨。使用2 000 ml生理盐水对患者胫骨近端进行清洗并打孔，使用骨水泥对患者胫骨、股骨截骨面进行铺垫，后安装膝关节垫片及假体，保证整个手术过程测量力线良好，手术结束后将负压引流导管留置，后对手术创口进行逐层缝合。

1.3 评价指标

本次研究中使用手术时间、出血量、引流量以及术后90 d HSS评分作为主要的评价指标。此外选用股骨髁切线与冠状位股骨解剖轴的夹角（LDFA）；胫骨机械轴与股骨的夹角（MFTA）；胫骨后矢状位倾角（STCA）；胫骨平台切线与冠状位胫骨解剖轴夹角（MPTA）等作为本次研究的影像学评价指标。

1.4 统计学方法

本次研究使用SPSS 19.0软件包进行数据统计分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，并使用t检验进行差异分析，P＜0.05表明差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者临床疗效评价结果

本次研究发现，观察组患者在手术时间、术中出血量及引流量等评价指标上显著低于对照组（P＜0.05），且治疗90 d后NSS评分显著优于对照组（P＜0.05），见表1。

表1 两组患者临床疗效评价结果 （±s）

表1 两组患者临床疗效评价结果 （±s）

注：†与对照组比，P＜0.05。

组别 膝数 手术时间/min出血量/ml引流量/ml NSS评分/分观察组 10 80.8±11.8†253.8±93.5† 268.4±86.3† 94.2±2.1†对照组 8 93.4±12.7 371.3±104.9 369.3±96.2 86.9±2.5 P值 0.045 0.023 0.032 0.000

2.2 两组患者术后影像学检查结果

本次研究结果显示，在患者手术治疗90 d后，两组患者LDFA及MPTA评分无显著性差异（P＞0.05），但观察组MFTA及STCA评分均显著低于对照组（P＜0.05），见表2。

表2 两组患者术后影像学检查结果 （±s，分）

表2 两组患者术后影像学检查结果 （±s，分）

注：1）与对照组比，P＞0.05；2）与对照组比，P＜0.05。

组别 膝数 LDFA MFTA STCA MPTA观察组 10 83.8±1.231）0.92±0.512）2.98±0.792）89.9±0.821）对照组 8 82.9±2.33 2.02±0.89 4.02±1.09 89.6±1.56 P值 0.306 0.004 0.032 0.606

3 讨论

虽然膝关节置换术是治疗膝关节炎最为有效的方法，但是随着临床应用的不断推广，传统的膝关节置换术的缺点日益暴露，如手术存在着诸如手术操作繁锁、手术器械复杂不便、需要依照患者病情大范围截骨等诸多优点，限制了膝关节置换术更广范围内的临床推广。此外，若主治医师使用器械不够熟练，未能全面掌握膝关节变形情况则会导致胫骨上端后侧皮质穿孔、截骨不当及假体松动等诸多并发症，影响患者预后，给患者身心造成无法愈合的伤害[3]。此外，即使经验丰富的临床医师，仅凭肉眼观察和经验很难保证截骨的准确性、假体摆放准确无误以及软组织平衡的维持等，最终都可能导致手术治疗失败。本次研究结果显示，采用3D打印技术辅助膝关节置换术患者其在手术时间、出血量及引流量等评价指标上显著低于采用传统置换术治疗患者，且治疗90 d后NSS评分也显著改善。此外，在患者手术治疗90 d后，3D打印技术辅助膝关节置换术治疗组患者MFTA及STCA评分均显著低于对照组，与前人结果相一致[4]。

综上所述，应用3D打印技术辅助膝关节置换术较传统置换术其临床疗效显著，患者预后明显改善，值得临床工作中进行广泛推广。

[1]潘伟,郝永强,严孟宁,等.个体化数字导板结合3D打印技术在旋转铰链型人工膝关节置换术中的应用[J].国际骨科学杂志,2015(3):231-234.

[2]王锴,彭丹丹,林剑浩,等.实施临床路径对人工膝关节置换术住院费用的影响分析[J].中国卫生经济,2013(11):30-32.

[3]Suero EM,Citak M,Lo,D,et al.Use of a custom alignment guide to improve glenoid component position in total shoulder arthroplasty[J].Knee Surgery,Sports Traumatology,Arthroscopy:Official Journal of the ESSKA,2013,21(12):2860-2866.

[4]汪锡龙,尚希福,贺瑞,等.关节内注射氨甲环酸联合引流管夹闭3小时方案减少初次单膝关节置换术患者围术期失血的有效性及安全性研究[J].中国全科医学,2015,18(6):657-660,664.