CT結合雙下肢負重位力線X線影像制作3D打印個性化模具輔助行膝關節置換術的效果

趙波

貴州省骨科醫院,貴州貴陽 550002

在當前的骨科臨床上，全膝關節置換術是一種比較常見的手術，對于解決終末期膝關節骨性關節炎等疾病有著非常重要的作用。全膝關節置換術應用的傳統方法包括根據患者實際情況進行術中截骨，在具體操作上欠缺精準度，手術完成后患者的下肢力線恢復也不夠理想[1]。該研究主要探討膝關節CT與雙下肢負重位力線X線影像制作3D打印個性化模具輔助全膝關節置換術的結合，回顧性分析該院收治的50例患者臨床資料，對比術中股骨和脛骨截骨精確性效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

從該院收治的應用3D打印個性化截骨模具采用全膝關節置換術的患者25例，列為3D打印組，25例同期收治的采用常規截骨器械進行的全膝關節置換術患者，列為常規組，所有患者均為第一次進行全膝關節置換術手術，且無手術禁忌證，所選患者自愿配合研究活動，并簽署知情同意書，該次研究經醫院倫理委員會批準。在3D打印組中，男7例，女18例，年齡在 56～78 歲之間，平均年齡（67.0±7.2）歲，Ⅰ期行雙膝關節置換術的患者4例，Ⅱ期行雙膝關節置換術的患者3例，其余18例行單側膝關節置換術。常規組中，男6例，女19例，年齡范圍為55～80歲，平均為（67.2±7.4）歲，Ⅰ期行雙膝關節置換術的患者3例，Ⅱ期行雙膝關節置換術的患者4例，其余18例行單側膝關節置換術。兩組患者一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

1.2.1 手術準備 患者入院以后，在醫療人員指導下進行常規膝關節正側位X線影像、負重位雙下肢全長正位X線影像、髕骨軸位X線影像、膝關節CT等進行檢查。中心位置取患者膝關節，行CT重建后取得出的膝關節三維模型，以此來確定中心點，其中將股骨髁前后連線的中心點作為股骨遠端的中心點，取脛骨髁間棘中心作為脛骨近端中心點，而股骨頭擬合球形中心點與踝關節正側位上中心點分別是髖關節中心點和踝關節中心點，上述標準為CT檢查掃描的參數，從患者髖關節到踝關節，控制0.625 mm的掃描層厚，采用計算機錄入記錄相關數據參數，重建數據三維，并測定患者的股骨外旋角、脛骨平臺后傾角等等數據，以評估的型號為基礎確定患者手術過程中的截骨量與對應角度。該院提供給50例患者術前常規的胸X線影像、彩超、心電圖檢查、血生化檢查、心臟彩超檢查、凝血功能檢查、免疫檢查等等，進一步排除手術禁忌癥情況。

1.2.2 手術方法 50例患者均行膝關節正中切口髕骨內側入路，采用3 g氨甲環酸對關節腔進行灌注以達到充分的止血的目的，同時也預防患者術后失血過多。該院對3D打印組患者行全身麻醉，指導患者仰臥位，為其采用氣囊止血帶，并通過乙醇溶液消毒，提供保護膜，完成驅血工作以后將充氣止血帶。以患者的膝關節正中位置為準，行15 cm的切口，從皮膚開始，到皮下、淺筋膜逐漸切開，在切開關節囊以后將髕骨外翻，露出內部的結構，切除內外側殘留的半月板、交叉韌帶和關節邊緣的骨贅，刮除股骨髁負重位置的軟骨，通過股骨側3D打印個性化截骨模具當做股骨髁截骨，直接對骨髓腔定位而無需通過打開髓腔的環節。取患者屈膝位，顯露脛骨，刮除軟骨以后同樣以3D打印個性化截骨模具當做脛骨截骨，幫助患者安裝膝關節試模。完成以上工作后，醫療人員采用大量的生理鹽水為患者沖洗手術位置，于患者截骨表面以及假體的內側涂抹骨水泥，迅速為其安裝合適的股骨墊片、基座或假體，同時還要注意清除多余的骨水泥，修整好患者髕骨關節面，做好去神經處理的工作，再一次沖洗術區，留置負壓引流管，逐層縫合皮膚[2-3]。常規組患者的麻醉方法與顯露方法參照3D打印組患者進行，截骨過程中主要通過常規截骨器械，截骨脛骨側與股骨，要注意的是股骨側截骨過程中必須確保骨髓腔髓定位與打開。

1.2.3 術后處理50例患者完成手術后12 h每天采用10 mg利伐沙班片處理，預防出現下肢深靜脈血栓，同時術后48 h采用抗生素治療，48 h后拔除引流管，拍攝患者膝關節正側位X線影像，盡可能讓患者早日進行康復性下床訓練。

1.3 觀察指標

醫療人員為患者詳細記錄兩組患者股骨截骨時間、脛骨截骨時間、手術時間以及脛骨側截骨骨片的厚度和術前規劃形成的偏差。

1.4 統計方法

采用SPSS 22.0統計學軟件處理，計量資料以均數±標準差（±s）表示，通過 t檢驗，P＜0.05 為組間比較差異有統計學意義。

2 結果

兩組患者手術過程進展順利，術后延續12 d觀察，均未存在輸液治療的情況，且患者48 h后均能成功拔除引流管，術后12 d切口逐漸愈合并拆線。

由表1可知，與常規組相比，3D打印組手術時間稍短，但組間比較差異無統計學意義（P＞0.05），而股骨脛骨截骨時間少，脛骨側截骨厚度與術前規劃的偏差更少（P＜0.05）。

表1 兩組患者相關指標數據比較（±s）

表1 兩組患者相關指標數據比較（±s）

組別 手術時間（min）股骨脛骨截骨時間（min）脛骨側截骨厚度與術前規劃偏差（mm）3D 打印組（n=25）常規組（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 討論

為患者提供全髖關節置換術是治療終末期膝關節疾病患者的有效手段，在治療臨床上，要保障良好的手術效果，就要確保術中截骨的精準度以及下肢力線的良好恢復[4]。長期以來，不少臨床學者對于下肢力線不佳的現象進行研究，同時探討相關并發癥和有效解決方法，在研究中發現，臨床上采用全髖關節置換術時采用的膝關節假體和相關的配套手術截骨器械有著多方面因素的差異，由于臨床上采用膝關節假體與手術器械的設計大多是以西方人體解剖結果來完成，這與我國國民的臨床應用有一定的區別，因此在應用過程中需要采用與中國人配套的截骨器械輔助全髖關節置換術，才能避免出現過多的誤差，同時預防患者術后下肢力線不佳的后果或是晚期出現膝關節疼痛以及膝關節的活動受限等并發癥的后果而影響患者的生活質量。過去傳統的臨床全髖關節置換術中，截骨操作與接骨量需要在下肢負重位全長力線X線影像基礎上經過測量以及術中髓內髓外定位的裝置完成，需要依賴醫療人員的臨床經驗，且具有很多主觀性和不確定性，在截骨精準度上較低，還會因為股骨髓定位方法的不同使得髓內擴髓存在感染或脂肪栓塞的風險，此外還會增加患者術后的出血量。

伴隨著計算機數字技術的不斷發展和在醫學領域的覆蓋，其為骨科醫師的數字化高仿技術應用提高了精準度，在諸多國內醫學研究者的臨床報告中發現，采用3D打印個性化截骨模具輔助全髖關節置換術進行治療，臨床療效顯著。如有學者針對數字化設計3D打印截骨導向器在全髖關節置換術中的研究中發現，該技術能夠很好地預防髓內定位脂肪栓塞的情況，還有學者對采集髖、膝、踝的下肢大關節薄層CT掃描數據重建三維模型，在此基礎上與雙下肢負重位力線X線影像建立雙下肢負重位立體空間三維模型，達到確定股骨遠端前后髁外旋截骨角度的目的，或是通過核磁共振影像以及雙下肢負重功能位全長影像構建人工全髖關節置換術，而3D打印截骨導板同樣能發揮重要功能從而輔助全髖關節置換術的開展[7-8]。

在該研究中，采用CT與雙下肢負重位力線X線影像制作3D打印個性化模具結合的3D打印組患者手術時間與常規組患者手術時間接近外 （P＞0.05），在股骨脛骨截骨時間、經骨側截骨厚度與術前規劃偏差等指標方面的數據均比常規組的患者更好 （P＜0.05），再一次證實患者雙下肢負重位全長力線片構建應用CT掃描數據的膝關節3D模型和截骨模具的應用中，很好地預估不同患者的截骨量，提高手術截骨精確度，具有良好的臨床應用價值，值得推廣與應用。