控制股骨假体旋转的新型3D打印技术对全膝关节置换术中股骨髓内引导准确性的影响

李云靖，段军富，孙超，赵自彪，王博，王艳铭

（鹤壁市人民医院 骨科，河南 鹤壁 458030）

随着膝关节骨关节炎（OA）发病率的增加，全膝关节置换术（TKA）已成为治疗膝关节终末期OA、解决患者的疼痛和畸形问题的可靠方法［1］。它通过切除磨损的关节表面、去除增殖的炎症滑膜组织来缓解疼痛，并完全成功地去除神经，用关节假体置换受损的关节面，重建膝关节功能［2］。然而由于膝关节假体设计差异、患者的适应能力、医生的手术技术、基础身体条件等因素，接受TKA 的患者对此并不能完全满意［3］。增加失败率的原因有很多，包括无菌性松动、感染、关节纤维化、假体周围骨折、髌骨并发症等［4］。此外，过度的内旋和外旋也被证明会导致术后功能障碍甚至手术失败［5］。因此，适当的股骨切除术和准确的假体旋转对于TKA 的成功至关重要。

3D 打印技术近年来在骨科领域得到了广泛的应用［6］。该技术主要应用于术前形态设计和组织修复，如大型骨缺损的重建进一步丰富了解决外科复杂问题的途径和手段。同时，专用器械（PSI）广泛应用于临床，其设计和生产取得重大突破。该技术具有个性化和实用性，可以提高手术的准确性和效率［7］。结合3D 打印技术和PSI 技术可以实现术前导航，避免了传统导航技术中信号受阻和配准的问题。鉴于此，本研究旨在探究控制股骨假体旋转的新型3D 打印技术对TKA 股骨髓内引导准确性的影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018 年2 月至2020 年12 月于鹤壁市人民医院骨科接受治疗的50 例膝关节终末期骨关节炎（OA）患者作为研究对象。按照随机数字表法分为观察组22 例和对照组28 例。观察组行专用器械辅助全膝关节置换术，其中男4 例、女18例；年龄64～74 岁，平均年龄（68.68±4.65）岁；体质量指数（BMI）（26.00±2.35）kg/m²，关节活动度（ROM）（111.45±12.88）°，内翻畸形（8.79±1.52）°。对照组行常规全膝关节置换术，其中男6 例、女22 例；年龄62～72 岁，平均年龄（67.15±4.53）岁；BMI（25.26±2.41）kg/m²，ROM（112.87±11.29）°，内翻畸形（8.90±2.20）°。两组年龄、性别等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 入选标准

纳入标准：①晚期膝关节OA 患者，内翻畸形不超过15°，屈曲畸形不超过10°；②初次TKA 术后患者；③患者及其家属均知情且签署同意书。排除标准：①伴外伤性关节炎或炎性关节炎者；②膝关节内翻畸形大于15°，膝关节屈曲畸形大于10°；③有膝关节手术史；④膝关节巨大骨缺损者（＞10 mm）；⑤关节周围软组织功能障碍和神经病变的患者；⑥有手术禁忌症的患者；⑦拒绝相关检查或术后随访者。

1.3 方法

1.3.1 观察组 在PSI 辅助下进行TKA 治疗。由一位拥有10 年以上TKA 经验的外科医生完成所有手术。记录患者的人口统计学信息，包括年龄、性别、BMI、内翻畸形程度和ROM。患者进行术前CT 扫描、全长下肢站立位影像学检查以及术前膝关节评分（HSS）和美国膝关节协会膝关节评分（AKS），并参加标准化的术前教育和术后康复。

1.3.2 对照组 予以常规TKA 治疗，由同一术者完成。记录、检查和评分项目，以及标准化的术前教育和术后康复，与观察组一致。

1.4 观察指标

比较两组术前、术后6 个月后临床结果（手术时间、术后引流量、引流持续时间、HSS 评分、AKS 评分）和放射学结果［髋-膝-踝角（HKA）、后髁角（PCA）、髌骨横轴-股骨上髁轴角（PFA）、髓内引导深度］。

1.5 统计学方法

采用SPSS 26.0 软件分析数据。计量资料以均数±标准差（±s）表示，两组间比较用t检验；计数资料用百分率（%）表示，采用χ² 检验；P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者临床和放射学结果比较

观察组手术时间高于对照组（P＜0.05）；观察组排水体积、髓内导深度、术后PFA、术后PCA均低于对照组（P＜0.05）。见表1。

表1 两组患者临床和放射学结果比较（± s）

表1 两组患者临床和放射学结果比较（± s）

2.2 观察组手术前后的结果组内比较

观察组的术后HKA、HSS、AKS 均高于术前（P＜0.05）；观察组的术后PFA 低于术前（P＜0.05）。见表2。

表2 观察组手术前后的结果组内比较（± s）

表2 观察组手术前后的结果组内比较（± s）

2.3 对照组手术前后的结果组内比较

对照组的术后HKA、HSS、AKS 均高于术前（P＜0.05）；对照组的术后PFA 低于术前（P＜0.05）。见表3。

表3 对照组手术前后的结果组内比较（± s）

表3 对照组手术前后的结果组内比较（± s）

3 讨论

TKA 中髓内引导器应指后交叉韧带插入点上方1 cm 处［8-9］。然而，由于骨赘和解剖异常的影响，手术中确定的股骨切入点可能不准确。传统TKA 技术中，髓内导引器往往深入股骨干，增加手术创伤［10］。而我们的研究结果显示，观察组髓内导深度明显低于对照组（P＜0.05），仅为对照组的一半。这表明PSI 辅助TKA 可减少手术创伤和术后大腿周围疼痛。另外，PSI 辅助TKA 术后引流量明显低于对照组（P＜0.05），这进一步说明使用PSI 后出血和创伤较少。不过观察组的手术时间更长（P＜0.05）。原因可能是将PSI 固定到股骨远端花时间做了额外的手术步骤。

本研究中，观察组和对照组的术后HKA、HSS、AKS 均高于术前（P＜0.05），平均结果接近，表明PSI 辅助TKA 的短期临床疗效与常规TKA 相似，可以较为有效地控制关节畸形并且重建膝关节功能［11-12］。而观察组和对照组TKA 术后PFA 均低于术前（P＜0.05），表现为术后CT 数值降低，髌骨横轴与外科经股骨上髁轴（sTEA）更平行。观察组术后PFA 明显低于对照组，髌骨横轴几乎完全平行于sTEA，证明PSI 技术在改善髌骨轨迹方面具有明显优势。这也与之前的一篇研究的结论类似［13］，进一步说明PSI 技术在建立更准确的旋转对线方面具有一定优势，同时在治疗膝骨关节炎方面仍然具有科学性和实用性。当旋转对线错误时，术后疼痛症状持续存在，甚至导致假体早期失效［14］。保留髌骨可以增加膝关节的活动度，减少膝前疼痛的发生率，减少术后髌骨软骨磨损，优化膝关节的整体功能［15］。本研究也存在一些局限性。首先是样本量较小。其次，以往的研究表明评价旋转对齐的方法很多，但尚未建立统一的标准，我们仅使用PFA 和PCA 评估旋转对齐，结果是主观的。最后，6 个月的随访时间太短，临床意义有限。需要进一步的研究来证实新型3D 打印患者特异性髓内指南的长期临床疗效。

综上所述，PSI 辅助TKA 不仅可以更准确地辅助髓内引导和对齐股骨旋转，而且创伤更小。但也有操作时间延长和成本较高的缺点。然而，还需要进一步的研究来证实长期的临床效果。