CT结合双下肢负重位力线X线影像制作3D打印个性化模具辅助行膝关节置换术的效果

赵波

贵州省骨科医院,贵州贵阳 550002

在当前的骨科临床上，全膝关节置换术是一种比较常见的手术，对于解决终末期膝关节骨性关节炎等疾病有着非常重要的作用。全膝关节置换术应用的传统方法包括根据患者实际情况进行术中截骨，在具体操作上欠缺精准度，手术完成后患者的下肢力线恢复也不够理想[1]。该研究主要探讨膝关节CT与双下肢负重位力线X线影像制作3D打印个性化模具辅助全膝关节置换术的结合，回顾性分析该院收治的50例患者临床资料，对比术中股骨和胫骨截骨精确性效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

从该院收治的应用3D打印个性化截骨模具采用全膝关节置换术的患者25例，列为3D打印组，25例同期收治的采用常规截骨器械进行的全膝关节置换术患者，列为常规组，所有患者均为第一次进行全膝关节置换术手术，且无手术禁忌证，所选患者自愿配合研究活动，并签署知情同意书，该次研究经医院伦理委员会批准。在3D打印组中，男7例，女18例，年龄在 56～78 岁之间，平均年龄（67.0±7.2）岁，Ⅰ期行双膝关节置换术的患者4例，Ⅱ期行双膝关节置换术的患者3例，其余18例行单侧膝关节置换术。常规组中，男6例，女19例，年龄范围为55～80岁，平均为（67.2±7.4）岁，Ⅰ期行双膝关节置换术的患者3例，Ⅱ期行双膝关节置换术的患者4例，其余18例行单侧膝关节置换术。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 研究方法

1.2.1 手术准备 患者入院以后，在医疗人员指导下进行常规膝关节正侧位X线影像、负重位双下肢全长正位X线影像、髌骨轴位X线影像、膝关节CT等进行检查。中心位置取患者膝关节，行CT重建后取得出的膝关节三维模型，以此来确定中心点，其中将股骨髁前后连线的中心点作为股骨远端的中心点，取胫骨髁间棘中心作为胫骨近端中心点，而股骨头拟合球形中心点与踝关节正侧位上中心点分别是髋关节中心点和踝关节中心点，上述标准为CT检查扫描的参数，从患者髋关节到踝关节，控制0.625 mm的扫描层厚，采用计算机录入记录相关数据参数，重建数据三维，并测定患者的股骨外旋角、胫骨平台后倾角等等数据，以评估的型号为基础确定患者手术过程中的截骨量与对应角度。该院提供给50例患者术前常规的胸X线影像、彩超、心电图检查、血生化检查、心脏彩超检查、凝血功能检查、免疫检查等等，进一步排除手术禁忌症情况。

1.2.2 手术方法 50例患者均行膝关节正中切口髌骨内侧入路，采用3 g氨甲环酸对关节腔进行灌注以达到充分的止血的目的，同时也预防患者术后失血过多。该院对3D打印组患者行全身麻醉，指导患者仰卧位，为其采用气囊止血带，并通过乙醇溶液消毒，提供保护膜，完成驱血工作以后将充气止血带。以患者的膝关节正中位置为准，行15 cm的切口，从皮肤开始，到皮下、浅筋膜逐渐切开，在切开关节囊以后将髌骨外翻，露出内部的结构，切除内外侧残留的半月板、交叉韧带和关节边缘的骨赘，刮除股骨髁负重位置的软骨，通过股骨侧3D打印个性化截骨模具当做股骨髁截骨，直接对骨髓腔定位而无需通过打开髓腔的环节。取患者屈膝位，显露胫骨，刮除软骨以后同样以3D打印个性化截骨模具当做胫骨截骨，帮助患者安装膝关节试模。完成以上工作后，医疗人员采用大量的生理盐水为患者冲洗手术位置，于患者截骨表面以及假体的内侧涂抹骨水泥，迅速为其安装合适的股骨垫片、基座或假体，同时还要注意清除多余的骨水泥，修整好患者髌骨关节面，做好去神经处理的工作，再一次冲洗术区，留置负压引流管，逐层缝合皮肤[2-3]。常规组患者的麻醉方法与显露方法参照3D打印组患者进行，截骨过程中主要通过常规截骨器械，截骨胫骨侧与股骨，要注意的是股骨侧截骨过程中必须确保骨髓腔髓定位与打开。

1.2.3 术后处理50例患者完成手术后12 h每天采用10 mg利伐沙班片处理，预防出现下肢深静脉血栓，同时术后48 h采用抗生素治疗，48 h后拔除引流管，拍摄患者膝关节正侧位X线影像，尽可能让患者早日进行康复性下床训练。

1.3 观察指标

医疗人员为患者详细记录两组患者股骨截骨时间、胫骨截骨时间、手术时间以及胫骨侧截骨骨片的厚度和术前规划形成的偏差。

1.4 统计方法

采用SPSS 22.0统计学软件处理，计量资料以均数±标准差（±s）表示，通过 t检验，P＜0.05 为组间比较差异有统计学意义。

2 结果

两组患者手术过程进展顺利，术后延续12 d观察，均未存在输液治疗的情况，且患者48 h后均能成功拔除引流管，术后12 d切口逐渐愈合并拆线。

由表1可知，与常规组相比，3D打印组手术时间稍短，但组间比较差异无统计学意义（P＞0.05），而股骨胫骨截骨时间少，胫骨侧截骨厚度与术前规划的偏差更少（P＜0.05）。

表1 两组患者相关指标数据比较（±s）

表1 两组患者相关指标数据比较（±s）

组别 手术时间（min）股骨胫骨截骨时间（min）胫骨侧截骨厚度与术前规划偏差（mm）3D 打印组（n=25）常规组（n=25）t值P值57.1±7.2 58.1±8.1 0.926＞0.05 27.7±4.2 36.6±6.3 31.728＜0.05 1.59±0.66 3.41±1.36 23.496＜0.05

3 讨论

为患者提供全髋关节置换术是治疗终末期膝关节疾病患者的有效手段，在治疗临床上，要保障良好的手术效果，就要确保术中截骨的精准度以及下肢力线的良好恢复[4]。长期以来，不少临床学者对于下肢力线不佳的现象进行研究，同时探讨相关并发症和有效解决方法，在研究中发现，临床上采用全髋关节置换术时采用的膝关节假体和相关的配套手术截骨器械有着多方面因素的差异，由于临床上采用膝关节假体与手术器械的设计大多是以西方人体解剖结果来完成，这与我国国民的临床应用有一定的区别，因此在应用过程中需要采用与中国人配套的截骨器械辅助全髋关节置换术，才能避免出现过多的误差，同时预防患者术后下肢力线不佳的后果或是晚期出现膝关节疼痛以及膝关节的活动受限等并发症的后果而影响患者的生活质量。过去传统的临床全髋关节置换术中，截骨操作与接骨量需要在下肢负重位全长力线X线影像基础上经过测量以及术中髓内髓外定位的装置完成，需要依赖医疗人员的临床经验，且具有很多主观性和不确定性，在截骨精准度上较低，还会因为股骨髓定位方法的不同使得髓内扩髓存在感染或脂肪栓塞的风险，此外还会增加患者术后的出血量。

伴随着计算机数字技术的不断发展和在医学领域的覆盖，其为骨科医师的数字化高仿技术应用提高了精准度，在诸多国内医学研究者的临床报告中发现，采用3D打印个性化截骨模具辅助全髋关节置换术进行治疗，临床疗效显著。如有学者针对数字化设计3D打印截骨导向器在全髋关节置换术中的研究中发现，该技术能够很好地预防髓内定位脂肪栓塞的情况，还有学者对采集髋、膝、踝的下肢大关节薄层CT扫描数据重建三维模型，在此基础上与双下肢负重位力线X线影像建立双下肢负重位立体空间三维模型，达到确定股骨远端前后髁外旋截骨角度的目的，或是通过核磁共振影像以及双下肢负重功能位全长影像构建人工全髋关节置换术，而3D打印截骨导板同样能发挥重要功能从而辅助全髋关节置换术的开展[7-8]。

在该研究中，采用CT与双下肢负重位力线X线影像制作3D打印个性化模具结合的3D打印组患者手术时间与常规组患者手术时间接近外 （P＞0.05），在股骨胫骨截骨时间、经骨侧截骨厚度与术前规划偏差等指标方面的数据均比常规组的患者更好 （P＜0.05），再一次证实患者双下肢负重位全长力线片构建应用CT扫描数据的膝关节3D模型和截骨模具的应用中，很好地预估不同患者的截骨量，提高手术截骨精确度，具有良好的临床应用价值，值得推广与应用。