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3D打印人工全膝关节置换的发展

更新时间: 2019-09-10 15:22:26  查看次数: 22    

       膝关节是人体最大、解剖最复杂、对运动功能和力学性能要求很高的关节。对于全膝关节置换术,术后膝关节的活动度是评价术后效果的重要指标。临床证明在正常的步态周期中,膝关节必须屈曲至 67°,上楼梯时屈曲至 83°,下楼梯时屈曲至 90°,从座椅上站起时屈曲至 93°,因此,日常生活中膝关节的屈曲程度不能低于 90°。


       在过去几十年,人工全膝关节置换(Total knee arthroplasty TKA)已是世界公认治疗膝关节终末期疾病的有效手段之一,且每年全世界大量患者接受人工膝关节置换手术并获益。


       但相关文献报道传统人工 TKA 术中,股骨髓腔杆的插入使髓腔内压力升高,不仅增加了脂肪栓塞发生的几率,也增加了围手术期的平均失血量。同时对于股骨髓腔插入点的选择也有诸多的影响因素。如术前未充分了解并测量,即使经验丰富的医师仅凭术中肉眼和经验判断,对股骨解剖轴的定位也可能存在很大的差异。若术者对器械操作不熟练、对膝关节的形态差异认识不足,将会导致截骨失误、前方皮质穿孔、术后早期假体松动等并发症。其次,术中传统器械反复使用可能出现损坏而导致测量及定位准确度下降,造成手术操作误差,最终影响术后效果。


     传统的人工 TKA 不仅有相对的侵袭性损害,同时其精确度也是有限的。目前全膝关节置换假体使用 15 年的生存率约为 95%。也有研究者报道在人工 TKA术后第一个两年内即翻修的患者病例中有近 70%与手术技术相关。同时假体的生存率还与术后下肢生理轴线以及机械轴线的恢复情况有着密切联系。正常生理状态下,双下肢全长站立位 X 线片上股骨头中心到踝关节中心的连线,且该轴线应恰好通过膝关节中心,称为中立位力线轴。当力学轴偏移到膝关节中心外侧,则膝外翻,反之则为膝内翻。Mason 等认为下肢中立位轴向力线在内翻或外翻的角度能接受的最大限度为±3°。Jeffery 等指出,人工膝关节置换术后假体发生无菌性松动与重建的力线偏离膝关节中心有密切关系,下肢力线偏差如果在± 3°之内,术后 12 年假体松动率为 3%,如果下肢力线偏差超过± 4°则松动率增加至 24%。可见重建精准的下肢力线是防止假体无菌性松动的重要因素。


     对此,通过术前测量双下肢全长正位片及患肢全长侧位片,联合膝关节 CT 扫描数据重建膝关节三维模型,并利用 3D 打印及逆向工程技术设计制作个体化股骨远端截骨导板(Patient specific instrumentation,PSI)髓外定位,与传统全膝关节术器械(Conventional intramedullary cutting guides,CON)髓内定位对比,探讨 3D 打印个体化股骨远端截骨导板(PSI)对下肢力线纠正的精确性,通过比较围手术期失血量及膝关节各项评分评估临床疗效与安全性。
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