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3D打印个体化器械操作在全膝枢纽置换术中的应用现状

宣布时间:

2023-01-11 12:47

  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、矫形外科等获得证实,在临床中的应用,其益处已获得公认 。在骨科临床领域,关于3D打印技术辅助枢纽置换的相关报道日益增多,尤其在庞大性枢纽置换中更为推荐 。古板手术要领关于特殊患者的膝枢纽置换未能取得满意的疗效,而3D打印技术的生长,能够缓和甚至突破这种窘境,纵然关于骨折后轴向肢体畸形的膝枢纽置换,3D打印技术也能辅助手术获得良好疗效 。关于较难处理而经常泛起在膝枢纽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(PSI)在全膝枢纽置换术(TKA)中现阶段的应用优劣总结相关问题进行论述 。
 
 
  PSI在全膝枢纽置换术中的应用优劣
  利于术前个性化手术计划的制定
  由于种族、性别等造成的差别患者之间解剖结构的差别,对TKA术者提出了严峻的挑战 。接受膝枢纽置换的每个患者,因差别种族、性别,致使解剖结构肯定保存差别,尤其是亚洲人,其变异率比欧美人更高,若下肢力线不可获得良好恢复,从恒久疗效来看,假体松动、不稳定的危害就会增加,从而造成枢纽磨损和骨质溶解,以致需要接受膝枢纽翻修手术 。因此解剖结构的异� ;岬惺质跻缴钠拦滥芰μ岢鼋徊娇佳�,故如何提高术前评估准确度及设计个性化手术计划就显得尤为重要 。关于特殊膝枢纽置换患者,进行术前建模能够有效提高截骨准确性及假体安顿稳定性从而提妙手术效果 。
  3D打印PSI能结构拟施术枢纽的三维模型,实现庞大解剖结构的可视化,并能对股骨外翻角(FMAA)、外侧角(LFA)、髋膝踝角(HKA)、股胫角(FTA)等量化数据进行精确丈量收罗并处理,又可在模型上进行手术模拟,确定假体设计及定位,截骨的偏向、水平及长度,若与预期情况有所偏差,可以实时进行手术战略调解,从而制定最佳个性化手术计划 。充分及有针对的术前准备是手术乐成的前提包管,PSI可使术前准备更充分,可实现假体最佳安顿位置和假体巨细的准确预测,还能最洪流平减少试模次数 。而假体位置不当及假体尺寸过大被认为是TKA术后膝枢纽僵硬的重要因素 。Ettinger等的研究结果标明PSI在术前假体巨细尺寸预测方面有很是高的准确性 。Ollivier等依据CT扫描结果使用PSI辅助首次膝枢纽外貌置换,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关于假体的巨细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泛起的问题,可以及早制定应对计划,另有利于临床教学的开展,使手术历程越发直观,原理越创造朗 。别的,还能一定水平上使与家属的相同解释事情进行得更为顺利 。
  利于提高术中操作准确性及手术效率
  古板TKA关于股骨假体的安排定位,使用股骨远端髓内定位要领,凭据股骨解剖轴来判断与机械轴相笔直的偏向来推断截骨面,由此截骨面简直定一定不敷客观,会更依赖于术者经验,手术时间的延长在所难免并且精确度难以包管 。如果患者保存骨骼发育异� ;蚴枪钦酆蠡斡�,解剖变异较大时,对线的准确性将越举事以包管 。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盘算后确定,关于膝枢纽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枢纽置换术后的远期疗效,假体的稳定性虽然受病例的选择、假体的质料、骨水泥的牢固等诸多因素的影响,但截骨的准确度将直接影响假体的服贴水平 。
  PSI进行的髓外定位截骨方法是凭据机械轴笔直偏向来进行截骨,与古板要领相比,既可以一定水平上克服古板手术方法因解剖轴与机械轴的差别所致的准确性有限的问题,也可以制止进行扩髓,减少出血 。下肢机械轴力线和假体旋转轴线是膝枢纽置换术乐成极为要害的2个因素,良好的下肢力线对远期疗效及降低翻修率具有重要意义 。古板的膝枢纽置换术,其下肢机械轴偏离中立位≤3°的精确度并不睬想,而使用PSI辅助TKA,能够提高精确度,减小下肢力线误差 。没有良好的股骨假体旋转轴线是泛起髌股枢纽炎等术后并发症的首要因素,严重影响人工枢纽的使用寿命 。经PSI精确设计的股骨假体內植,不但能够获得理想的股骨假体旋转轴力线,还能缩短手术时间,提妙手术效率 。
  利于减少术后并发症及功效重建
  TKA术后并发症中膝枢纽术后熏染是最常见也是最严重的并发症之一,不但会对枢纽功效恢复造成影响,如果熏染得不到有效控制,还要进行二次手术取出假体,给患者带来生理上及心理上的痛苦,并且对患者的经济蒙受能力也是一种挑战,熏染严重者甚至还面临着截肢的危害 。TKA术后并发症之一的脂肪栓塞综合征越来越受到重视,其爆发机制可能是因为术中操作使脂肪组织、血管遭到破坏,或者髓内假体的置放和生物粘合剂的使用,进一步增加了髓内压,脂滴混淆血肿进入血循环 。与古板TKA接纳胫骨近端截骨髓内定位相比,应用PSI导板截骨方法没有开髓历程,则能够大大减少术后脂肪栓塞及潜在熏染爆发的危害 。
  枢纽术后引流关于外科手术的意义在预防枢纽血肿,减少切口延迟愈合,如果术后出血过多,引流时间增加,会增加术后熏染的时机 。PSI的应用能减少术中创伤的同时,亦能减少术后的出血 。Vertullo等的研究结果显示,与通例TKA相比PSI用于TKA术后引流量明显降低 。
  TKA术后膝枢纽功效重建与患者自身状态、手术技术、术后康复锤炼等多种因素有关 。美国特种外科医院(HSS)膝评分可反应患者膝枢纽局部及机体整体功效状态,术前HSS评分较低者标明其骨枢纽炎病变换为严重,术后HSS评分低者标明其枢纽功效没有获得良好恢复 。PSI的TKA术后HSS评分总分得分较高,而术后患者疼痛评分(VAS)显著降低 。最终来说,PSI能够降低TKA手术失败率,有统计称其5年随访翻修率为1.2% 。
  PSI应用保存的争议
  在积极进行3D打印技术推广的大配景下,也有诸多研究者提出异议 。Victor等认为PSI并不可提高TKA手术的准确性;纵然由经验富厚的医生主刀,使用的技术定位系统再精细,其对线误差凌驾3°的爆发率也至少为10% 。Abane等的研究比照了59例PSI辅助TKA和61例古板膝枢纽手术,结果标明两者在手术时间、术中出血量和术后力线恢复方面并无明显差别 。Huijbregts等的研究标明,两者术后并发症的差别无统计学意义 。Schotanus等认为其与古板方法TKA术后中期效果无明显区别 。要进一步验证PSI在TKA中应用的优劣,则需要更大样本量、规模更广、随访时间更长的研究 。
  PSI在特殊患者TKA中的应用
  肥胖患者
  体重指数(BMI)关于膝枢纽炎病患人群来说,是枢纽炎爆发生长的重要因素,高BMI或者肥胖人群罹患膝枢纽骨性枢纽炎的危害明显升高,并且枢纽炎后期接受TKA术后熏染和血栓并发症爆发危害也越高 。Ward等认为BMI>40kg/m2的患者TKA术后有更高的翻修率和熏染危害 。Culliford平剖析英国综合医疗研究数据库中1988-2011年纪录的54276例TKA患者发明,严重肥胖患者(BMI≥40kg/m2)TKA术后5年行翻修术危害比体重正� ;颊咴黾�43.9% 。肥胖和术后体重增加对枢纽置换术后的负面影响已被证实 。所以高BMI和肥胖患者进行术前减重,不但能够降低术后早期熏染、深静脉血栓等并发症,还能降低后期进行膝枢纽置换术后翻修的概率 。寻求一种要领使BMI和肥胖患者TKA术后并发症最小化的研究也极具意义 。Anwar等研究认为BIM>30kg/m2的患者推荐使用PSI行TKA,以降低术后多种并发症爆发的危害 。
  膝枢纽畸形患者
  膝骨性枢纽炎、创伤性枢纽炎、类风湿性枢纽炎等晚期症状通常陪同一定水平的膝枢纽内翻畸形 。治疗要领一般是接受膝枢纽置换以缓解疼痛,改善枢纽运动度及下肢力线 。有统计称TKA患者膝外翻畸形约占10%,且同时保存骨性结构及周围软织异常,此时手术难度会较大 。同样,骨折后的畸形愈合、下肢发育畸形等原因导致的枢纽外畸形也会增加TKA手术的难度 。少数重度畸形并非能靠截骨和软组织复合松解抵达满意效果,需要接纳限制性假体或铰链型膝枢纽假体进行枢纽置换 。而关于有特殊病理解剖的膝枢纽置换患者,使用依靠解剖标记定位截骨的古板膝枢纽置换术,其下肢力线获取无疑乏力,术后下肢力线误差也会相对较大,术后易爆发髌骨轨迹不良、早期假体松动、聚乙烯垫片磨损等并发症 。因此,关于伴有严重枢纽外畸形患者,TKA手术中使用古板截骨器械会受到巨大的限制 。而PSI的个体化为同期治疗枢纽炎和枢纽畸形提供了包管,其优越性尤为明显 。Rahm等研究标明严重内外翻畸形患者PSI是更优选择 。
  膝枢纽肿瘤患者
  关于膝枢纽肿瘤患者,骨肿瘤生长在胫骨近端或股骨远端,经常合并大规模的骨质侵蚀,骨质缺损严重,可利用支撑的骨质明显缺乏,并且可能保存软组织问题,在通例肿瘤膝枢纽置换术后,术后易爆发假体松动和假体周围骨折等术后并发症,通常具有很高的翻修率,且手术难度较高,患者5年生存率为57%~93% 。因此,对术后效果具有较高要求,也就意味着要有精准的术前计划,而PSI的术前高预测性能为手术的乐成加码 。肿瘤型膝枢纽置换术后股骨侧假体周围骨折,经常是由于肿瘤复发、熏染、无菌性松动、假体周围骨折、假体柄折断和铰链结构失败等导致,尽管缺乏髋枢纽置换术后假体周围骨折常见,但其治疗难度更具挑战性 。关于该种病例,外洋有报道应用PSI进行全股骨假体定制后置换,以包管患者患侧股骨能够有足够强度的支撑的病例 �?杉鸓SI于肿瘤型膝枢纽置换中具有很高的应用价值 。
  膝枢纽置换术后翻修术
  膝枢纽骨性枢纽炎的高发,TKA手术量的增加,也就意味着更多的膝枢纽置换术后翻修术(RTKA),无疑会泯灭更大的社会及医疗资源,所以对RTKA的研究也是临床研究的热点 。PSI最初是用于首次全膝或者单髁置换,近年来已有人将其应用至RTKA 。RTKA主要难点在于更好地恢复股骨假体的旋转力线 。因为术后股骨后髁解剖定位不明确,枢纽屈伸轴线难以确定,此技术难题会影响对假体判断的准确性 。RTKA术中还会涉及如那边置可能保存的骨缺损,是否需要更改为加长柄假体等诸多不确定问题,想要顺利完成翻修术,精密的术前计划是必不可少的 � ;�3D打印技术的PSI能为特定的膝枢纽解剖量身定制手术计划,在手术前可以精确地了解解剖异常和预测假体巨细,并且可以凭据特定的要求制定特定型号的假体 。Schotanus等的研究标明PSI应用于膝枢纽翻修术,其假体预测准确度及旋转力线恢复较为理想 。因此PSI或许可以作为枢纽翻修术的一种有效可靠的新要领,相关研究也值得进一步深入 。
  小结与展望
  科学技术的日新月异,使得PSI在TKA中的应用取得了很大进步 � ;谏缁崂狭浠徊讲郊又氐南质�,人工膝枢纽置换将会愈来愈常见,提高膝骨性枢纽炎患者的生活质量对整个社会意义特殊 � ;�3D打印技术的生长,许多膝骨性枢纽炎晚期患者已受益于PSI技术,从术前假体的制定、术中截骨简直定,到术后膝枢纽功效恢复,与古板膝枢纽置换术相比PSI都体现出了一定的优势 。纵然在目今应用保存一些不确定因素,广泛使用的须要性仍有待商榷,但在面对肥胖患者、枢纽畸形患者或保存膝枢纽骨缺损等庞大膝枢纽手术时古板的手术方法往往不可取得的满意疗效,PSI的优越有效性已获得开端验证和认可 。PSI技术的相关研究逐渐加深日趋成熟,其应用规模亦能获得进一步完善扩大 。交叉学科看法的兴起,也为PSI的更进一步研究提供了参考,好比在PSI中运用生物型质料、损伤修复因子等 。充分运用其他领域的新兴技术,将其与PSI灵活地结合在一起,对提高TKA的近期、远期疗效疗效有相当可观的前景 。(来源:医脉通,中国骨伤2019年6月第32卷第6期)

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