陳志偉，李沐哲，李輝云，冉 訊，江佩師，魏 福，劉俊彥，羅旭靈

(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院關(guān)節(jié)骨科，湖南省衡陽(yáng)市421001)

膝關(guān)節(jié)外翻是一種較少見的膝關(guān)節(jié)畸形，常常伴有膝關(guān)節(jié)的骨性改變和軟組織改變，如股骨外側(cè)髁發(fā)育不良或骨缺損、脛骨平臺(tái)后外側(cè)骨缺損、外側(cè)軟組織攣縮、內(nèi)側(cè)軟組織松弛，其嚴(yán)重破壞了膝關(guān)節(jié)的下肢力線，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛、活動(dòng)障礙[1-3]。目前，股骨遠(yuǎn)端內(nèi)翻截骨術(shù)、髁上杵臼截骨聯(lián)合關(guān)節(jié)鏡技術(shù)可以改善下肢力線，恢復(fù)患肢功能，但是隨畸形進(jìn)展和磨損加重，膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)可能是最后的治療措施[4]。3D打印技術(shù)是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，通過重建患者三維解剖模型、設(shè)計(jì)個(gè)性化導(dǎo)板，術(shù)中貼合骨面即可快速精確截骨，已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先制造技術(shù)，廣泛應(yīng)用于骨科臨床[5-8]。目前，針對(duì)3D打印輔助外側(cè)入路TKA術(shù)治療外翻性骨關(guān)節(jié)炎的臨床研究未見報(bào)道，本文對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。

1 資料和方法

1.1 一般資料

回顧性選擇2019年1月—2020年1月于本院關(guān)節(jié)外科行單側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的膝關(guān)節(jié)外翻畸形患者12例。其中采用傳統(tǒng)手術(shù)者為傳統(tǒng)手術(shù)組，共6例；男3例，女3例，平均年齡(74.8±8.6)歲。采用3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板者為3D打印組，男2例，女4例，平均年齡為(71.8±4.3)歲。兩組年齡、性別、患側(cè)、Keblish分級(jí)情況差異無顯著性(表1)。

表1 兩組一般資料的比較

本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，并經(jīng)患者及家屬知情同意。納入標(biāo)準(zhǔn)：伴有膝關(guān)節(jié)外翻畸形的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎；初次單側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換；手術(shù)入路為外側(cè)入路；影像學(xué)資料完整；術(shù)后配合隨訪。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形或無畸形的骨關(guān)節(jié)炎；手術(shù)入路為內(nèi)側(cè)入路或其他非外側(cè)入路；非初次關(guān)節(jié)置換；患有嚴(yán)重的循環(huán)系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病或惡性腫瘤；影像學(xué)資料不完整；術(shù)后不配合隨訪。

1.2 手術(shù)方法

按照快速康復(fù)理念，所有患者術(shù)前進(jìn)行常規(guī)影像學(xué)檢查包括下肢全長(zhǎng)X線片、膝關(guān)節(jié)MRI。術(shù)前4 h禁食，常規(guī)采用硬腰聯(lián)合麻醉或者全麻，術(shù)前30 min靜脈滴注抗生素羅氏芬1 g，氨甲環(huán)酸15 mg/kg，切皮前常規(guī)使用止血帶，均采用膝關(guān)節(jié)外側(cè)入路行TKA術(shù)，均由同一組高年資主任醫(yī)師完成。

傳統(tǒng)手術(shù)組：取膝關(guān)節(jié)正中稍偏外側(cè)皮膚切口，自髕骨外側(cè)“Z”字形切開關(guān)節(jié)囊和外側(cè)支持帶，暴露膝關(guān)節(jié)，根據(jù)股骨髓內(nèi)定位法進(jìn)行股骨遠(yuǎn)端截骨，脛骨截骨，根據(jù)術(shù)中情況松解髂脛束止點(diǎn)、外側(cè)副韌帶、腘肌腱及后外側(cè)關(guān)節(jié)囊以獲得屈伸間隙的軟組織平衡，安裝膝關(guān)節(jié)假體。

3D打印組：術(shù)前行膝關(guān)節(jié)CT平掃，依據(jù)患者影像學(xué)數(shù)據(jù)，使用mimics21.0進(jìn)行三維建模；使用3-matic軟件對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，保持股骨外翻5°～6°，在股骨遠(yuǎn)端截骨平面垂直于下肢力線后行股骨遠(yuǎn)端截骨；當(dāng)軟件顯示股骨外側(cè)髁缺損以至于無法截骨時(shí)，測(cè)量缺損的大小，術(shù)前準(zhǔn)備好相應(yīng)大小的墊片和假體，以減少手術(shù)時(shí)間。確定合適的截骨平面后進(jìn)行導(dǎo)板的設(shè)計(jì)，最終將導(dǎo)板和三維模型輸出為stl格式，利用3D打印機(jī)進(jìn)行打印(圖1)。模板打印后常規(guī)等離子消毒。股骨側(cè)3D打印導(dǎo)板截骨，脛骨側(cè)傳統(tǒng)方法截骨。術(shù)中暴露膝關(guān)節(jié)股骨和脛骨后，比對(duì)打印的股骨和患者的股骨大小驗(yàn)證打印的初步效果。將個(gè)性化設(shè)計(jì)的截骨導(dǎo)板貼附于患者股骨遠(yuǎn)端，完全貼合后于設(shè)計(jì)的固定孔內(nèi)打入克氏針固定導(dǎo)板，截骨槽內(nèi)使用擺鋸?fù)瓿晒晒墙毓牵劰遣捎脗鹘y(tǒng)方式截骨；屈伸膝關(guān)節(jié)測(cè)量膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度，根據(jù)術(shù)中情況松解外側(cè)軟組織以獲得內(nèi)外側(cè)的軟組織平衡，安放脛骨和股骨假體，置入襯墊，屈伸膝關(guān)節(jié)測(cè)量膝關(guān)節(jié)活動(dòng)。常規(guī)放置引流管，關(guān)節(jié)腔內(nèi)雞尾酒灌注，逐層關(guān)閉切口(圖2)。手術(shù)視頻見二維碼。

圖1 3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板的制作

圖2 3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板輔助單側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療膝關(guān)節(jié)外翻操作過程

1.3 術(shù)后處理

術(shù)后切口處加壓包扎，常規(guī)冷療、鎮(zhèn)痛，術(shù)后引流管放置24 h，計(jì)算引流量；并常規(guī)預(yù)防性使用抗生素48 h，術(shù)后12 h開始抗凝至14天。術(shù)后6 h行踝關(guān)節(jié)主動(dòng)屈伸以及患肢肌肉等長(zhǎng)收縮鍛煉；如無特殊不適在醫(yī)生指導(dǎo)下可盡早下床行適當(dāng)功能鍛煉，復(fù)查膝關(guān)節(jié)正側(cè)位片。

1.4 主要觀察指標(biāo)

分別于手術(shù)后第1、第6個(gè)月進(jìn)行隨訪，復(fù)查X線評(píng)估手術(shù)愈合情況，采用KSS評(píng)分對(duì)膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。比較傳統(tǒng)手術(shù)組和3D打印組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量及脛骨股骨機(jī)械軸夾角(MFTA)、KSS臨床和功能評(píng)分、并發(fā)癥等情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量和MFTA的比較

所有手術(shù)均順利進(jìn)行，外翻畸形得到完全矯正(圖3)。3D打印組手術(shù)時(shí)間明顯低于傳統(tǒng)手術(shù)組(P<0.05)，術(shù)中出血量明顯低于傳統(tǒng)手術(shù)組(P<0.05)；而術(shù)后引流量也低于傳統(tǒng)手術(shù)組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。此外，與傳統(tǒng)手術(shù)組比較，3D打印組MFTA能獲得更加精確的下肢力線重建(P<0.05；表2)。

圖3 3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板輔助單側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療患者術(shù)前、術(shù)后X線

表2 兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量和MFTA的比較

2.2 兩組KSS臨床和功能評(píng)分的比較

兩組患者術(shù)前KSS臨床和功能評(píng)分差異無顯著性(P>0.05)。與術(shù)前比較，傳統(tǒng)手術(shù)組和3D打印組術(shù)后6個(gè)月KSS臨床評(píng)分和功能評(píng)分均明顯增加(P<0.05)。與傳統(tǒng)手術(shù)組比較，3D打印組在術(shù)后6個(gè)月能獲得更好的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度和功能(P<0.05；表3)。

表3 兩組患者KSS臨床和功能評(píng)分的比較 單位：分

2.3 兩組患者并發(fā)癥的比較

患者傷口均一期愈合，無感染、假體松動(dòng)、位置不滿意、腓總神經(jīng)損傷等表現(xiàn)。出院后所有患者均獲得隨訪，隨訪結(jié)果顯示，所有患者均獲得良好的膝關(guān)節(jié)功能，下肢力線恢復(fù)，至末次隨訪未發(fā)生感染、假體松動(dòng)、膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定等并發(fā)癥，無嚴(yán)重并發(fā)癥。

3 討 論

膝關(guān)節(jié)外翻畸形常見的病因?yàn)楣顷P(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、股骨外髁發(fā)育不良，創(chuàng)傷、營(yíng)養(yǎng)不良、肥胖亦與其發(fā)病有關(guān)[9]。對(duì)于外翻膝嚴(yán)重程度的界定，臨床上常使用Keblish分級(jí)，即依據(jù)脛股解剖外翻角(AVA)進(jìn)行分級(jí)，<15°為輕度畸形，15°～30°為中度畸形；>30°為重度畸形[10]。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是臨床上治療中晚期膝關(guān)節(jié)外翻性骨關(guān)節(jié)炎最常用的方式[3,10]。雖外翻膝占比較少，但其常常伴有股骨外側(cè)髁發(fā)育不良等骨性畸形和外側(cè)軟組織攣縮等軟組織異常，手術(shù)難度相對(duì)較大，對(duì)醫(yī)生的要求較高，外翻膝術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率也相對(duì)較高，也因此對(duì)其手術(shù)入路、假體選擇、軟組織松解順序目前尚未達(dá)到統(tǒng)一[3]。

目前已有兩種不同的方法用于膝關(guān)節(jié)外翻患者的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)：前內(nèi)側(cè)入路和前外側(cè)入路。Gunst等[11]比較內(nèi)側(cè)入路和外側(cè)入路TKA術(shù)對(duì)于輕度外翻畸形的治療效果發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)入路和外側(cè)入路的手術(shù)時(shí)間、術(shù)后KSS臨床和功能評(píng)分差異無顯著性，但外側(cè)入路在技術(shù)上更加復(fù)雜。陳鵬等[12]研究指出，通過恰當(dāng)?shù)男g(shù)中截骨和軟組織松解平衡,采用內(nèi)側(cè)入路TKA術(shù)治療合并輕中度膝外翻畸形的骨關(guān)節(jié)炎可有效改善膝外翻畸形,臨床療效滿意。近幾年,國(guó)內(nèi)外許多研究對(duì)兩種入路進(jìn)行了深度的研究和系統(tǒng)的分析,多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為外側(cè)入路的治療效果優(yōu)于內(nèi)側(cè)入路，對(duì)于重度膝關(guān)節(jié)外翻畸形的患者，外側(cè)入路的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯[13-14]。外側(cè)入路能直接進(jìn)入病變部位，暴露出攣縮的軟組織結(jié)構(gòu)，術(shù)中松解更加直接，減少了對(duì)髕骨血運(yùn)的不利影響；此外，能明顯改善伸肌裝置對(duì)線及髕骨軌跡。但該入路對(duì)手術(shù)醫(yī)師的要求較高，髕骨不易內(nèi)翻，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)定位困難，安裝假體后易出現(xiàn)切口閉合困難，但通過延長(zhǎng)手術(shù)切口、冠狀面Z字形切開關(guān)節(jié)囊、由遠(yuǎn)端到近端屈曲位縫合關(guān)節(jié)囊等措施可有效預(yù)防以上困難發(fā)生[15]。因此，膝關(guān)節(jié)外翻畸形是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的一個(gè)難題，而外側(cè)入路是一種可靠的、有應(yīng)用前景的入路選擇。

3D打印技術(shù)是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，已成為醫(yī)療保健和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先制造技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于骨科臨床[16]。有研究表明，與傳統(tǒng)TKA比較，3D打印輔助TKA可明顯縮短手術(shù)時(shí)間和住院時(shí)間[17]。但針對(duì)3D打印輔助外側(cè)入路TKA術(shù)治療外翻性骨關(guān)節(jié)炎的臨床研究未見報(bào)道。膝關(guān)節(jié)外翻的患者常存在股骨外髁缺損、外側(cè)副韌帶等軟組織攣縮、內(nèi)側(cè)副韌帶松弛、髕骨外側(cè)脫位等一系列問題，所以傳統(tǒng)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)變得比較復(fù)雜，術(shù)后效果也相對(duì)較差，需要一種新的方式或技術(shù)去改善其治療效果[18]。3D打印輔助TKA術(shù)僅需導(dǎo)板貼合，無需骨髓腔內(nèi)操作，減少了血液的流失。導(dǎo)板貼合骨面即可快速精確截骨，恢復(fù)下肢力線，保證手術(shù)效果的同時(shí)也為患者省下了時(shí)間[19]。此外，由于膝外翻患者股骨外髁缺損，傳統(tǒng)抱髁確定旋轉(zhuǎn)中心的方法難以實(shí)現(xiàn)，3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板技術(shù)可以克服這一困難，根據(jù)患者的CT數(shù)據(jù)建立三維模型；同時(shí)可以測(cè)量、切割患者的解剖模型，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的能貼合骨面的截骨導(dǎo)板；當(dāng)軟件顯示股骨外側(cè)髁缺損以至于無法截骨時(shí)，可測(cè)量缺損的大小，術(shù)前備好相應(yīng)大小的墊片和假體，從而避免了術(shù)中反復(fù)測(cè)試合適大小的假體，大大減少了手術(shù)時(shí)間，從而減少術(shù)中出血量和術(shù)后引流液量。此外，對(duì)于骨架特別小的患者，往往擔(dān)心最小型號(hào)的假體是否能安裝后起到良好的作用，而精準(zhǔn)截骨模擬、導(dǎo)板技術(shù)可以克服該問題。

本研究3D打印組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、MFTA角度均小于傳統(tǒng)手術(shù)組；而術(shù)后引流量?jī)山M差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是由于案例較少存在偏倚、引流管的具體位置不同、術(shù)后患者運(yùn)動(dòng)量和膝關(guān)節(jié)姿態(tài)不一等導(dǎo)致。與傳統(tǒng)手術(shù)組比較，3D打印組術(shù)后6個(gè)月隨訪KSS臨床和功能評(píng)分更高。這總體上說明，與傳統(tǒng)TKA相比，3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板輔助全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療外翻膝的臨床療效更佳。本研究也存在一些不足，如入選的病例數(shù)有限，無法根據(jù)膝外翻畸形的嚴(yán)重程度分類去驗(yàn)證兩組的差異；為回顧性研究而非隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)；隨訪時(shí)間較短等等。其療效仍有待長(zhǎng)期大樣本的前瞻性研究驗(yàn)證。