3D打印截骨导板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨性关节炎.pdf

43江西中医药 2023 年 08 月第 8 期总第 54 卷第 488 期临床报道3D 打印截骨导板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨性关节炎范少勇 龚礼 周明 胡梁深 侯慧铭 邹文（南昌市洪都中医院 南昌330008）摘要目的：探讨 3D 打印导板辅助内侧开放胫骨高位截骨治疗膝关节骨性关节炎（KOA）的临床疗效。方法：收集本院2019 年 10 月2021 年 6 月收治的符合 KOA 标准的患者 48 例，电脑随机分配，分为 3D 打印组和对照组，各 24 例，分别采用 3D 打印导板辅助内侧开放性胫骨高位截骨及传统内侧开放性胫骨高位截骨治疗膝骨性关节炎。比较 2 组手术时间、术中出血量、下地时间、术后胫骨近端内侧角、术后力线偏差值以及术后 3 个月、6 个月的膝关节 IKDC 评分及 HSS 评分。结果：3D 打印组手术时间、出血量及术后下地时间方面要明显优于对照组，差异有统计学意义（P0.05）；术后力线偏差值，3D 打印组要小于对照组，差异有统计学意义（P0.05）；术后 3 个月、6 个月后膝关节 IKDC 评分及术后 3 个月 HSS 评分，3D 打印组高于对照组，差异有统计学意义（P0.05）。结论：3D 打印导板辅助内侧开放胫骨高位截骨治疗膝关节骨关节炎明显缩短手术时间，出血量更少，矫正更加精准，可使患者更早下地，利于术后恢复。关键词3D 打印；胫骨高位截骨；膝骨性关节炎中图分类号：R274.9 文献标志码：A膝关节骨性关节炎（kneeosteoarthritis，KOA）是一种常见的老年性疾病，在 60 岁以上人群中发病率约占 67%1。研究表明，膝关节内侧间室承担着人体重量的 60%70%，故内侧间室的 KOA 发病率远高于外侧2-3。目前，阶梯疗法已成为治疗KOA 的标准流程，其中胫骨高位截骨术（hightibialosteotomy，HTO)作为阶梯疗法中重要一环，因其疗效确切被广泛应用于内侧间室 KOA 及合并下肢畸形的治疗4。以往在 HTO 的定位点选取、合页撑开及力线矫正中，仅依靠术者的经验及反复透视确定，存在辐射伤害大、手术时间长、骨量丢失增加、围手术期出血量增多等问题5。3D 打印技术作为数字化技术的集中体现，能够使得手术更趋于精准化，操作安全性大大提高，缩短手术时间，减少术中出血等6。本研究于 2019 年 10 月2021 年 6 月采用 3D 打印个体化截骨导板辅助 HTO 治疗内侧间室 KOA24 例取得了良好疗效，报道如下。1 资料与方法1.1 一般资料选取我院 2019 年 10 月2021 年 6 月门诊收治的 48 例 KOA 伴内翻畸形患者，随机分为 3D 打印组和对照组，各 24 例，分别采用 3D 打印截骨导板辅助截骨及常规截骨治疗。2 组患者性别、年龄、发病部位、体重指数，症状持续时间以及胫骨近端内侧角（medialproximaltibialangle，MPTA）方面比较均无统计学差异（P0.05），具有可比性，见表 1。本研究经医院伦理委员会批准，且在治疗前充分告知患者治疗详情，并签署知情同意书。基金项目：南昌市科技支撑计划项目（2019258 号 10）。第一作者：范少勇，博士，主任医师。E-mail:。通信作者：龚礼。E-mail:。表1 2组患者一般资料比较（xs，n=24）组别性别/例年龄/岁部位/例体重指数/（kgm-2）症状持续时间/年MPTA/男女左右3D 打印组15916826.948.346.552.1381.921.33对照组1311141027.635.617.123.3482.622.411.2 入选标准纳入标准：（1）膝关节内侧间室 KOA 且内侧疼痛明显；（2）膝关节内翻畸形来源于胫骨内侧，内翻角 5，胫骨近端内侧角（MPTA）85；（3）年龄 65 岁；（4）膝关节活动度正常，屈曲畸形 10；（5）外侧间室间隙正常，软骨良好；（6）无半月板、44JIANGXI JOURNAL OF TRADITIONAL CHINESE MEDICINE临床报道韧带及其他结构的损伤。排除标准：（1）髌股关节退变严重者；（2）严重滑膜炎及类风湿性关节炎等患者；（3）有其他心血管疾病等不能手术者；（4）依从性差，治疗后无法随访者。1.3 术前准备术前所有患者行下肢全长位片并测量下肢力线和 MPTA 值。对照组根据下肢全长位片确定截骨点，计算撑开距离及矫正力线。3D 打印组行双下肢 CT 扫描检查，将所获数据以 Dicom 格式导入Mimics 软件（Materialise公司，比利时），对下肢骨骼进行三维重建后以 STL 格式保存分析。确定截骨平面后，模拟截骨矫形验证下肢力线恢复情况；沿截骨平面导入截骨定位孔，根据模拟截骨角度制作摆锯截骨槽。通过截骨定位孔和截骨槽提取截骨部位表面点云数据，作抽壳处理（厚度为3.0mm）。将抽壳后的模板与截骨定位孔及摆锯截骨槽进行装配，最终获得截骨导板，并以 STL 格式导入 3D 打印配套软件 Makerware（MakerBot公司，美国）。以聚乳酸作为打印材料，制备胫骨截骨导航模板，并行光固化及低温等离子消毒处理。1.4 手术方法所有手术均由同一医师完成。采用腰硬联合麻醉，取平卧位，C 形臂置于术者对侧，充分暴露髋关节及踝关节以便于术中力线透视。3D 打印组：自关节线水平至鹅足止点设计胫骨近端内侧纵行切口，长约 68cm，切开皮肤及皮下组织，显露鹅足止点，于其近侧用尖撬向后向远端牵开鹅足，切断或剥离内侧副韧带浅层远端纤维，暴露胫骨后缘。将 3D 打印截骨导板紧密贴附于胫骨表面，根据模板确定截骨部位及截骨量后截骨，注意保护胫骨后侧软组织。截骨后将截骨远端进行外翻、旋转操作，透视确认下肢力线良好后植入克氏针临时固定，放置胫骨高位截骨锁定骨板并螺钉固定。对照组：在充分暴露胫骨内侧缘及后缘后，于鹅足上缘前后位置入两枚平行克氏针且平行于胫骨平台，指向胫腓关节上缘水平，透视满意后，保留 1cm 的外侧合页，然后平行于克氏针进行水平截骨。在胫骨结节后方至胫骨中前 1/3 处，行上行截骨，并与水平截骨面成 110 夹角。截骨完成后，撑开合页，透视确认力线满意后，放置锁定钢板固定。最后切口内放置引流管后关闭，弹力绷带加压包扎。1.5 术后处理常规行止血，镇痛，预防感染及血栓形成的治疗。术后即开始行踝泵训练及股四头肌力量训练。第 3 天拔出引流管后使用助步器部分负重行走，并逐渐增加负重量。68 周后完全负重行走，8 周后恢复正常生活水平。1.6 观察指标比较 2 组患者手术时间、术中出血量、术后下地时间、MPTA 以及术后力线偏差值（将胫骨平台由内向外以百分比标记，术后下肢力线经过胫骨平台的百分值与 Fujisawa 点的差值即是；Fujisawa 点位于胫骨外侧平台 62.5%）。比较 2 组患者术前及术后 3、6 个月后膝关节 IKDC 评分及 HSS 评分。1.7 统计学方法采用 SPSS22.0 统计软件进行分析。服从或近似服从正态分布的计量数据，采用 t 检验，组内治疗前后比较采用配对样本 t 检验，组间比较采用独立样本 t 检验，结果以均数 标准差（xs）表示；不服从正态分布的计量数据，则采用非参数秩和检验。计数数据采用 2检验，半定量数据采用非参数秩和检验。以 P0.05 为差异有统计学意义。2 结果2.1 手术时间、出血量及下地时间比较3D 打印组与对照组比较，手术时间、出血量及下地时间均优于对照组，差异均有显著统计学意义（P0.01）。见表 2。表2 2组患者手术时间、出血量及下地时间比较（xs，n=24）组别手术时间/min出血量/mL下地时间/d3D 打印组47.964.53*256.0010.36*4.922.04*对照组57.545.08267.338.346.922.17注：与对照组比较，*P0.05）。而术后力线偏差值，3D 打印组要优于对照组，结果有统计学意义（P0.05）。见表 3。表3 2组患者术后MPTA及力线偏差值比较（xs，n=24）组别MPTA/术后力线偏差值/%3D 打印组87.501.45*0.920.19*对照组86.581.911.090.22注：与对照组比较，*P0.05。2.3 膝关节 IKDC 评分及 HSS 评分比较2 组膝关节 IKDC 评分，3D 打印组在术后 3 个月及 6 个月的评分均高于对照组，差异有统计学意义（P0.05）。但对照组 3 个月及 6 个月的评分增长幅度要高于 3D 打印组。2 组膝关节 HSS 评分，3D 打印组术后 3 个月评分高于对照组，差异有统45江西中医药 2023 年 08 月第 8 期总第 54 卷第 488 期临床报道表4 2组患者膝关节IKDC评分及HSS评分比较（xs，n=24）分组别IKDC 评分HSS 评分治疗前术后 3 个月术后 6 个月治疗前术后 3 个月术后 6 个月3D 打印组44.964.13*66.044.01*69.832.68*43.673.92*70.334.14*75.334.26对照组46.585.1862.424.0067.252.9141.923.1367.833.5274.134.86注：与对照组比较，*P0.05。3 讨论HTO 主要用于治疗内侧间室骨性关节炎伴内翻畸形者，其原理为纠正内翻畸形，改变下肢力线至外侧间室，从而减轻内侧间室负重，如此可有效缓解疼痛，减少关节磨损，阻止关节炎的进一步发展。目前，HTO 包括外侧闭合 HTO 及内侧开放HTO。文献表明，外侧闭合 HTO 需截腓骨上端，存在手术创伤过大及腓总神经损伤风险增加等问题，已逐渐被内侧开放 HTO 取代7。伊晓强等8采用内侧开放 HTO 治疗膝骨性关节炎患者 35 例，随访 12 个月，取得良好效果。胡晓晖等9通过内侧开放胫骨高位双平面截骨治疗内侧间室关节炎患者 20 例，证实了内侧 HTO 的有效性。然而，传统的内侧开放 HTO 术中定位点的选取、撑开距离的测量以及截骨平面的把握，均需要依靠术者在术中的反复透视确定，受术者经验及主观意识影响较大。因此很难做到个体化及精准化，且术后力线的偏差过大将直接影响手术疗效10。故精确的定位及截骨是内侧开放 HTO 成功的关键。随着数字化技术与骨科学的联系日益紧密，3D 打印导板技术应用越来越广泛，其通过术前影像学资料制作所需要的导板，术中通过导板进行定位、定点，并确定线、面及其方向和深度，从而精确实施截骨。因此将其应用于内侧开放 HTO，能够很好解决上述问题，真正实现精准化。大量研究也证实了3D 打印技术在骨科领域的优势11。本研究采用3D 打印导板技术辅助内侧开放 HTO 治疗膝关节骨关节炎，以传统内侧开放 HTO 为对照，随访 6 个月，取得满意结果。根据研究结果显示，3D 打印组在手术时间、出血量及术后下地时间方面要明显优于对照组，说明 3D 打印导板技术辅助内侧开放 HTO具有更小的创伤及更快的恢复期。在力线偏差方面，3D 打印组具有更小的力线偏差值，突出了精准性的特点。术后膝关节 IKDC 评分及 HSS 评分，3D打印组优于对照组，说明 3D 打印导板技术辅助内侧开放 HTO 具有更好的术后功能恢复。总的来说，3D 打印导板技术辅助内侧开放 HTO 治疗膝关节骨关节炎具有明显的临床疗效，值得临床推广应用。但本研究也存在不足之处，如纳入病例少及随访周期短。所以今后还需要大样本及长期随访研究来进一步论证该结论的有效性。参考文献1AlkhawajahHA,AlshamiAM.Theeffectofmobilizationwithmovementonpainandfunctioninpatientswithkneeosteoarthritis:arandomizeddouble-blindcontrolledtrialJ.BMCMusculoskeletDisord,2019,20(1):452.2SongSJ,BaeDK.Computer-assistednavigationinhightibialosteotomyJ.ClinOrthopSurg,2016,8(4):349-357.3BrouwerRW,vanRaaijTM,VerhaarJAN,etal.Bracetreatmentforosteoarthritisoftheknee:aprospectiverandomizedmulti-centretrialJ.OsteoarthritisCartilage,2006,14(8):777-783.4赵大鹏,宫林海,张晓涛,等.3D 打印截骨模具辅助下开放楔形胫骨高位截骨术治疗内翻性膝骨关节炎早期疗效分析 J.中国现代手术学杂志,2019,23(5):338-344.5朱兵,裴保安,高万里,等.开放楔形胫骨高位截骨术后膝关节软骨修复的影响因素研究进展 J.山东医药,2019,59(3):102-105.6胡翰生,王静成,熊传芝,等.应用数字化术前计划预测全膝置换中的假体尺寸 J.中国组织工程研究,2014,18(40):6432-6437.7TunggalJAW,HigginsGA,WaddellJP.ComplicationsofclosingwedgehightibialosteotomyJ.IntOrthop,2010,34(2):255-261.8尹晓强,吴锦燕.胫骨高位截骨联合软骨充填移植术治疗膝关节骨性关节炎效果探讨 J.江西医药,2019,54(11):1358-1359,1362.9胡晓晖,赏后来,郝跃东.胫骨高位双平面截骨术治疗膝内侧间室骨性关节炎的临床研究 J.中国骨与关节损伤杂志,2019,34(2):170-172.10JeongHS,ParkKJ,KilKM,etal.Minimallyinvasiveplateosteosynthesisusing3Dprintingforshaftfracturesofclavicles:technicalnoteJ.ArchOrthopTraumaSurg,2014,134(11):1551-1555.11赵兴文,马剑雄,王颖,等.3D 打印个性化手术导板在骨科手术中的应用进展 J.中华创伤骨科杂志,2021,23(10):884-889.（收稿日期：2022-01-05）编辑：曾文雪计学意义（P0.05）。见表 4。