3D打印个体化器械操作在全膝关节置换术中的应用现状

 新闻资讯     |      2019-08-09 11:13

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作者:浙江中医药大学第一附属医院骨科  方亮

 

在医学临床中,从医学成像到3D打印的一站式制造的实现,正迎合了近期医学趋向“个性化”和精准医疗的需求。3D打印技术在临床中的益处已在多个学科尤其是骨科、矫形外科等得到证实,在临床中的应用,其益处已得到公认。在骨科临床领域,关于3D打印技术辅助关节置换的相关报道日益增多,尤其在复杂性关节置换中更为推荐。传统手术方法对于特殊患者的膝关节置换未能取得满意的疗效,而3D打印技术的发展,能够缓和甚至打破这种窘境,即使对于骨折后轴向肢体畸形的膝关节置换,3D打印技术也能辅助手术得到良好疗效。对于较难处理而经常出现在膝关节翻修术中遇到的骨缺损问题,构建新型多孔金属钽垫块来应对也是3D打印技术的运用实例。本文着重针对个体化器械操作在全膝关节置换术中现阶段的应用优劣总结相关问题进行阐述。


PSI在全膝关节置换术中的应用优劣


利于术前个性化手术方案的制定   由于种族、性别等造成的不同患者之间解剖结构的差异,对TKA术者提出了严峻的挑战。接受膝关节置换的每个患者,因不同种族、性别,致使解剖结构必定存在差异,尤其是亚洲人,其变异率比欧美人更高,若下肢力线不能得到良好恢复,从长期疗效来看,假体松动、不稳定的风险就会增加,从而造成关节磨损和骨质溶解,以致需要接受膝关节翻修手术。因此解剖结构的异常会对手术医生的评估能力提出进一步考验,故如何提高术前评估准确度及设计个性化手术方案就显得尤为重要。对于特殊膝关节置换患者,进行术前建模能够有效提高截骨准确性及假体安放稳定性从而提高手术效果。


3D打印PSI能构造拟施术关节的三维模型,实现复杂解剖结构的可视化,并能对股骨外翻角、外侧角、髋膝踝角、股胫角等量化数据进行精确测量采集并处理,又可在模型上进行手术模拟,确定假体设计及定位,截骨的方向、程度及长度,若与预期情况有所偏差,可以及时进行手术策略调整,从而制定最佳个性化手术方案。充分及有针对的术前准备是手术成功的前提保障,PSI可使术前准备更充分,可实现假体最佳安放位置和假体大小的准确预测,还能最大程度减少试模次数。而假体位置不当及假体尺寸过大被认为是TKA术后膝关节僵硬的重要因素。Ettinger等的研究结果表明PSI在术前假体大小尺寸预测方面有非常高的准确性。Ollivier等依据CT扫描结果使用PSI辅助初次膝关节表面置换,PSI组患者术中使用假体均为术前计划时所选的尺寸,可以认为,PSI对于假体的大小和位置的预测是可靠的。


通过在模型上进行手术预演,不但能预测术中可能出现的问题,可以及早制定应对方案,还有利于临床教学的开展,使手术过程更加直观,原理更加明朗。此外,还能一定程度上使与家属的沟通解释工作进行得更为顺利。


利于提高术中操作准确性及手术效率   传统TKA对于股骨假体的放置定位,使用股骨远端髓内定位方法,根据股骨解剖轴来判断与机械轴相垂直的方向来推断截骨面,由此截骨面的确定必然不够客观,会更依赖于术者经验,手术时间的延长在所难免而且精确度难以保证。如果患者存在骨骼发育异常或是骨折后畸形愈合,解剖变异较大时,对线的准确性将更加难以保证。PSI技术的应用,胫骨平台截骨厚度、角度,股骨面的旋转角度在术前已经精确计算后确定,对于膝关节术后力线的重建会更理想。Kievit等在尸体标本上的研究也得出了同样结论。假体的稳定性将决定膝关节置换术后的远期疗效,假体的稳定性虽然受病例的选择、假体的材料、骨水泥的固定等诸多因素的影响,但截骨的准确度将直接影响假体的服贴程度。


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