3D打印個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、第一部分數(shù)字模擬人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)與股骨遠端截骨導(dǎo)板設(shè)計
　　目的：探討數(shù)字模擬與3D打印個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板在人工TKA中截骨的精確性與預(yù)知假體大小準確性，為實現(xiàn)個體化、精確化人工TKA提供依據(jù)。
　　方法：1.隨機選取四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院﹒四川省人民醫(yī)院骨科2016年3月至6月18例診斷為膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的患者，男：9例；女：9例；左側(cè)：9例，右側(cè)：9例；年齡：（68.6±8.3）歲。將影像圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式保存并導(dǎo)出

2、。2.利用Mimics16.0（Materialize比利時）軟件進行圖像分割重建股骨遠端三維模型。3.術(shù)前雙下肢全長站立位X片（LLRs）測量冠狀面：股骨外翻角（FMAA）、外側(cè)角（LFA）、髖膝踝角（HKA）、股脛角（FTA），矢狀面：股骨遠端外側(cè)皮質(zhì)線與解剖軸的夾角（ACA），在逆向工程軟件中結(jié)合股骨遠端三維模型確定股骨遠端截骨角度、截骨厚度及預(yù)知假體大小，并三維解剖測量股骨遠端前方皮質(zhì)線與解剖軸夾角（ACA）、股骨后髁角（PCA

3、），制定個體化手術(shù)方案。4.采用兩種不同的股骨遠端解剖軸定位方法，X線測量股骨前方皮質(zhì)線與解剖軸夾角，比較兩種方法有無差異，并且再比較實驗法X線二維測量與CT三維測量有無差異，以驗證實驗法的準確性。5.利用逆向工程技術(shù)（Reverse Engineering RE）及快速成型技術(shù)（Rapid Prototyping RP），3D打印出帶有截骨槽的個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板，應(yīng)用于三維股骨模型進行手術(shù)預(yù)演，評估截骨精確度及預(yù)知假體大小準確度。

4、
　　結(jié)果：股骨遠端內(nèi)側(cè)髁術(shù)前數(shù)字模擬截骨為（8.8±0.9）mm，實際操作截骨為（8.5±1.2）mm；外側(cè)髁術(shù)前模擬截骨為（8.7±1.8）mm，實際操作截骨平均為（8.7±1.5）mm，股骨遠端內(nèi)側(cè)髁與外側(cè)髁在術(shù)前模擬截骨與實際操作截骨之間的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。18例實際操作所選假體大小均與術(shù)前預(yù)計一致；X線片測量：實驗法皮質(zhì)線與解剖軸夾角為（-0.1±1.2）°，傳統(tǒng)法測量皮質(zhì)線與股骨遠端1/3髓腔中心夾角

5、為（-0.6±0.8）°，兩種方法比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；三維解剖測量：皮質(zhì)線與解剖軸夾角為（0.2±1.4）°，與實驗法X片測量比較，兩種方式之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；股骨后髁角（PCA）為（3.1±1.0）°。
　　結(jié)論：1.基于數(shù)字模擬與3D打印技術(shù)可以為患者“量身定制”個體化模型，提供更直觀、全面的信息，在股骨遠端截骨精確性及預(yù)知假體大小準確性較高；2.術(shù)前二維與三維模型測量股骨遠端前皮質(zhì)線與解剖

6、軸角度均近似為0°，可以作為傳統(tǒng)人工TKA術(shù)中股骨髓腔桿在矢狀面的插入?yún)⒖季€；3.股骨外科通髁軸相對于股骨后髁連線外旋（3.1±1.0）°，為恢復(fù)良好的旋轉(zhuǎn)力線，建議術(shù)前測量個體化股骨外旋角度。
　　第二部分3D打印個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板在人工TKA術(shù)中的臨床應(yīng)用研究
　　目的：評估3D打印個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板在人工TKA中臨床應(yīng)用的精確性及安全性
　　方法：1.實驗組對象選自四川省人民醫(yī)院骨科2016年7月至201

7、7年2月采用3D打印個體化股骨遠端截骨導(dǎo)板（Patient specific instrumentation,PSI）行人工TKA術(shù)的患者，男：9例，女：11例，年齡：（69.4±8.2）歲，BMI：（24.8±3.7） kg/㎡，術(shù)前HSS評分：（58.4±10.9）分，KSS功能評分：（43.5±15.5）分， WOMAC評分：分（49.3±7.8），VAS評分：（5.6±1.3）分，ROM：（102.5±21.4）°。假體采用LI

8、NK GEMINI PS與LINK GEMINI MKⅡ（LINK公司，德國）。對照組即采用傳統(tǒng)器械（Conventional intramedullary cutting guides,CON）行人工TKA術(shù)，為回顧性篩選四川省人民醫(yī)院骨科2014年9月至2016年12月期間，采用LINK膝關(guān)節(jié)假體置換的患者，術(shù)前診斷均為膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎34例，男：12例，女：22例，年齡：（68.2±6.8）歲，BMI：（25.3±2.6）kg/㎡。

9、2.兩組均測量術(shù)前與術(shù)后雙下肢全長正位片力線，包括股骨外翻角（FMAA）、股骨外側(cè)角（LFA）、髖膝踝角（HKA）、股脛角（FTA）、股骨機械軸與關(guān)節(jié)線角（FFA）。3.記錄手術(shù)時間、術(shù)中失血量、術(shù)后引流量，計算失血總量及隱性失血量。4.隨訪PSI組術(shù)后3個月，進行HSS、KSS等評分及測量ROM，評估術(shù)后療效。
　　結(jié)果：1.兩組患者在性別、年齡、BMI等一般資料無顯著差異（P＞0.05）；PSI組與CON組術(shù)前下肢力線測量：F

10、MAA、LFA、HKA、FTA之間無顯著差異（P＞0.05）2. PSI組術(shù)后FMAA為（7.1±2.0）°，LFA為（83.3±2.4）°，HKA為（179.1±1.3）°，F(xiàn)TA為（173.6±2.0）°，F(xiàn)FA為（88.7±1.4）°。CON組術(shù)后FMAA為（5.9±1.8）°，LFA為（85.4±2.8）°，HKA為（179.3±2.2）°，F(xiàn)TA為（175.5±2.3）°，F(xiàn)FA為（87.3±3.0）°。兩組術(shù)前FCA、LFA

11、、HKA、FTA之間無顯著差異（P＞0.05）；術(shù)后LFA、FTA之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但FCA、HKA、FFA之間無顯著差異（P＞0.05）。3.術(shù)前工程軟件計劃的DFFA為（1.2±1.7）°與術(shù)后DFFA為（1.6±2.8）°相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；3.隨訪術(shù)后3個月HSS評分為（86.6±8.3）分，KSS功能評分為（77.5±13.4）分，WOMAC評分為（12.4±7.9）分，與術(shù)前相比差異均有

12、統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但術(shù)后3個月膝關(guān)節(jié)ROM為（110.1±11.6）°，與術(shù)前相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。4.PSI組手術(shù)時間為（112.5±18.6）min，術(shù)中失血量為（73.2±32.7）ml，失血總量為（419.4±211.8）ml，隱性失血量為（241.8±237.0）ml，術(shù)后24h引流量為（154.5±127.3）ml，血紅蛋白平均減少（1.5±0.8）g/dL；CON組手術(shù)時間為（143.1±35.6

13、）min，術(shù)中失血量為（155.9±109.2）ml，失血總量為（784.0±342.4）ml，隱性失血量為（451.1±351.3） ml，術(shù)后24h引流量平均為（218.1±156.2）ml，血紅蛋白平均減少（2.7±1.1） g/dL。兩組手術(shù)時間、術(shù)中失血量、失血總量、隱性失血量及血紅蛋白平均減少量之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但兩組間術(shù)后24h引流量無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。
　　結(jié)論：1.3D打印個體化股骨