個體化器械操作與傳統手術行全膝置換療效的對照研究

王冶，雷青，陳松，陳立，劉堂友，李躍峰，張卓，陽宏奇

（湖南省長沙市三醫院骨科，湖南長沙410015）

個體化器械操作與傳統手術行全膝置換療效的對照研究

王冶，雷青，陳松，陳立，劉堂友，李躍峰，張卓，陽宏奇

（湖南省長沙市三醫院骨科，湖南長沙410015）

目的比較采用患者個體化器械操作（PSI）與傳統手術行全膝關節置換（TKA）的近期臨床效果。方法回顧性分析2013年9月-2014年6月采用基于3D打印的PSI行TKA的12例患者及用傳統手術行TKA的15例患者的臨床資料，對比兩組術前、術后美國膝關節協會（KSS）臨床評分、KSS功能評分、膝關節活動度（ROM）。結果兩組術前KSS臨床評分、KSS功能評分、ROM比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；兩組術后與術前KSS臨床評分、KSS功能評分、ROM比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；兩組術后KSS臨床評分、KSS功能評分比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；兩組術后ROM比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。結論患者采用PSI或傳統手術行TKA取得滿意的臨床療效。相對于傳統手術行TKA，采用PSI的患者術后近期膝關節功能恢復更好。

全膝置換術；個體化器械操作；傳統手術；療效

膝關節置換的目的是為準確地定位假體，重建良好的下肢力線，維持膝關節韌帶的平衡，避免髕股關節并發癥，從而獲得一個無痛、穩定、功能良好和持久耐用的關節。精確的截骨、正確的假體位置以及良好的軟組織平衡是獲得良好臨床療效不可或缺的因素[1]。使用傳統手術行全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA），下肢機械軸偏離中立位≤3度的精確度僅為71％[2]。與傳統TKA比較，計算機導航行TKA能提高下肢對線的精確性[3]，但其解剖標志注冊費時，手術時間延長，系統初始成本高，有釘松動的風險，學習曲線長[4]。

結合計算機導航手術技術的優點并去除其缺點的目標，導致患者個體化器械操作（patient specific instrumentation，PSI）行全膝關節置換技術的產生[4]。NG等[5]研究認為，患者個體化器械操作有助于獲得中立位的機械軸，相對于傳統手術能顯著降低機械軸偏離＞3度的百分比。本研究對患者個體化器械操作與傳統手術行全膝關節置換術的功能康復進行對比。

1 資料與方法

1.1一般資料

選取2013年9月-2014年6月在本院住院治療的27例（27膝）骨性關節炎患者行初次TKA手術。分為PSI組和傳統手術組。PSI組12例，其中女性11例，男性1例；年齡（73.9±5.1）歲；身高（158.3±4.6）cm；體重（62.4±9.6）kg。傳統手術組15例，其中女性13例，男性2例；年齡（70±7.2）歲；身高（156.9±5.9）cm；體重（63.5±12.7）kg，兩組一般情況比較差異無統計學意義。所有患者術前存在嚴重的膝關節疼痛，日常生活受限。

1.2PSI的制造

術前獲得膝關節的CT圖像及髖關節和膝關節影像。用計算機技術制作膝關節解剖的三維模型，并模擬截骨以獲得理想的冠狀面和矢狀面對線。制作股骨假體和脛骨假體的3D模型，以決定假體的最佳尺寸、位置和對線。采用3D快速成型技術生產一次性、個體化定制的截骨導板（見圖1）。基于術前模板，截骨導板設定合適的冠狀面對線，同時設定截骨厚度、假體旋轉、脛骨后傾和前后位置。

1.3手術方法

27例手術由同一組醫生完成。采用膝前正中切口，髕旁內側入路，PSI組充分暴露髕韌帶附著點內上方骨面，脛骨PSI截骨導板與其就位并貼合，兩釘斜向固定并截骨（見圖2）。充分暴露股骨遠端前皮質，股骨截骨導板與其就位貼合，兩釘斜向固定并截骨（見圖3）。利用股骨截骨導板遠端預置定位孔，固定傳統多面截骨導板，先行股骨前髁截骨，再行股骨后髁及斜面截骨。傳統手術組徹底切除增生骨贅、髕下脂肪墊、半月板及前交叉韌帶，股骨采用髓內定位方法，脛骨采用髓外定位方法，利用試模調試，達到軟組織平衡、屈伸及內外翻穩定、下肢力線正常，以相應的假體植入，骨水泥固定。兩組患者使用北京愛康和德國LINK公司的后交叉韌帶保留型膝關節假體。

圖1 3D打印的膝關節假體模型及截骨導板

圖2 脛骨側截骨導板輔助術中截骨

圖3 股骨側截骨導板輔助術中截骨

1.4術后處理

術后予以頭孢唑啉預防感染，用藥時間為圍手術期≤48 h。常規低分子肝素鈉抗凝治療。術后膝關節置于伸直位，踝關節下墊枕頭。麻醉清醒后即開始行股四頭肌等長收縮練習。術后第1天拔除引流管，患者在床上行直腿抬高鍛煉，開始行膝關節屈伸鍛煉，并扶助行器行走。術后2周拆線，切口為一期甲級愈合。

1.5評估指標

兩組患者術前行美國膝關節協會（American knee society knee score，KSS）評分臨床評分、KSS功能評分，測量膝關節活動度（range of motion，ROM）。術后1、3和6個月門診隨訪，拍攝膝關節正側位X片并行KSS臨床評分、KSS功能評分，測量膝關節活動度。

1.6統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（±s）表示，用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

27例患者隨訪至術后6個月，兩組術前KSS臨床評分、KSS功能評分、ROM比較，差異無統計學意義（P＞0.05）（見表1）；兩組術后與術前KSS臨床評分、KSS功能評分、ROM比較，差異有統計學意義（P＜0.05）（見表2）；兩組術后KSS臨床評分、KSS功能評分比較，差異有統計學意義（P＜0.05），兩組術后ROM比較，差異無統計學意義（P＞0.05）（見表3）。兩組術后隨訪X片觀察膝關節假體位置、力線、固定性能等顯示良好，無松動。

表1 兩組患者術前各項指標比較（±s）

表1 兩組患者術前各項指標比較（±s）

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表2 兩組患者術前與術后各項指標比較（±s）

表2 兩組患者術前與術后各項指標比較（±s）

觀察指標術前術后t值P值PSI組KSS臨床評分45.00±5.2283.75±5.36-73.940.000 KSS功能評分44.50±6.0882.50±5.23-57.330.000膝關節ROM80.42±9.04104.08±5.53-17.170.000傳統組KSS臨床評分45.13±6.8179.20±3.49-37.110.000 KSS功能評分43.67±6.6778.27±3.60-40.200.000膝關節ROM80.27±14.01105.00±10.09-15.800.000

表3 兩組患者術后各項指標比較（s）

表3 兩組患者術后各項指標比較（s）

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3 討論

全膝關節置換術影響假體壽命最重要的因素是恢復膝關節的機械軸。SIKORSKI[6]認為任何偏離中立位機械軸的下肢力線都會與對線不良成比例地縮短假體的使用壽命。RITTER等[2]研究證實，獲得中立位的3條對線（下肢機械軸、股骨假體對線及脛骨假體對線）對最大程度地延長假體的使用壽命非常重要。通過大角度地調整一個假體的對線來彌補另一個假體對線不良，以獲得中立位的下肢機械軸，會增加假體失敗的風險。

髓內定位為被廣泛接受的確保股骨假體位置合適的方法，但在冠狀面和矢狀面偏離中立位軸線＞3度的比例為10％～20％[7-8]，且股骨擴髓時出血量大[9]。傳統手術股骨遠端髓內定位截骨的不精確性可能有以下幾個因素：①取決于股骨機械軸和解剖軸的差異。TKA中以相對于股骨解剖軸固定的角度進行股骨遠端截骨，目的是獲得與股骨機械軸垂直的對線。然而患者的解剖軸和機械軸之間存在很多變異。截骨導板的放置依賴于髓內定位桿在髓腔內的穩定放置，這很少能夠實現。②依賴于髓內定位桿在股骨遠端的入口，這能明顯改變股骨遠端機械軸的角度[10-12]。使用基于CT三維重建的3D打印患者個體化股骨截骨導板截骨，其截骨面垂直于股骨機械軸，理論上較傳統髓內定位股骨遠端截骨能獲得更加精確的股骨假體對線。

脛骨假體的位置，髓內定位和髓外定位的精確度有限，冠狀面假體位置在垂直于脛骨機械軸≤2度的百分比分別為72％～85％和65％～88％[13-14]。脛骨使用髓內定位桿截骨的缺點包括脂肪栓塞和繼發的低氧血癥[15]，術中脛骨骨折，使用帶柄脛骨假體時骨水泥加壓效果欠佳，脛骨畸形者不能實現髓內定位。脛骨的機械軸經過距骨的中心而不是踝關節的中心，膝關節中心和踝關節中心的精確定位是髓外定位截骨獲得中立位脛骨假體位置的關鍵。手術中踝關節中心定位的誤差可能是導致髓外定位精確度有限的原因。使用基于CT三維重建的3D打印患者個體化脛骨截骨導板截骨，其截骨面垂直于脛骨機械軸，理論上較傳統髓外定位脛骨近端截骨能獲得更加精確的脛骨假體對線。

本研究中兩組患者術后與術前KSS臨床評分、KSS功能評分、ROM比較，差異有統計學意義（P＜0.05），說明采用患者個體化器械操作與傳統手術行全膝關節置換術后近期取得滿意的臨床療效。兩組術后KSS臨床評分、KSS功能評分比較，差異有統計學意義（P＜0.05），PSI組評分高于傳統組，說明相對于傳統手術行TKA，采用PSI的患者術后近期膝關節功能恢復更好。BOONEN等[16]研究認為，PSI全膝關節置換術改善下肢對線的精確度優于傳統手術。本研究為回顧性、非隨機對照研究具有局限性，其樣本量較小，隨訪時間不夠長，遠期療效還需進一步觀察。

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[2]RITTER MA,DAVIS KE,MEDING JB,et al.The effect of alignment and BMI on failure of total knee replacement[J].J Bone Joint Surg Am,2011,93(17)∶1588-1596.

[3]MASON JB,FEHRING TK,ESTOK R,et al.Meta-analysis of alignment outcomes in computer-assisted total knee arthroplasty surgery[J].J Arthroplasty,2007,22(8)∶1097-1106.

[4]LOMBADI AV JR,BEREND KR,ADAMS JB.Patient-specific approach in total knee arthroplasty[J].Orthopedics,2008,31(9)∶927-930.

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（童穎丹 編輯）

Comparison between patient specific instrumentation and conventional surgery in total knee arthroplasty

Ye WANG,Qing LEI,Song CHEN,Li CHEN,Tang-you LIU,Yue-feng LI,Zhuo ZHANG,Hong-qi YANG
(Department of Orthopedics,the Third Hospital of Changsha City,Changsha,Hunan 410015,P.R.China)

【Objective】To compare the short-term clinical result of patient specific instrumentation(PSI)for total knee arthroplasty(TKA)with that of conventional surgery.【Methods】The clinical data of 12 patients undergoing TKA with PSI based on 3D printing and 15 patients undergoing conventional TKA from Sep.2013 to Jun.2014 were retrospectively analyzed.American Knee Society Score(KSS),function score and knee range of motion(ROM)were evaluated before and after operation.【Results】KSS,function score or ROM before operation was not significantly different between the two groups(P＞0.05).The preoperative KSS,function score and ROM were significantly different from the postoperative ones in both groups(P＜0.05).The postoperative KSS and function score were significantly different between the two groups(P＜0.05).The postoperative ROM was not significantly different between the two groups(P＞0.05).【Conclusions】Patient specific instrumentation and conventional surgery provide satisfactory effect for TKA.PSI for TKA greatly improves the short-term clinical function of knee compared to conventional TKA.

total knee arthroplasty;patient specific instrumentation;conventional surgery;curative effect

R687.4

B

1005-8982（2015）35-0101-04

2015-10-08

雷青，E-mail：13077309988@139.com；Tel：13077309988