3D打印截骨导板辅助全膝关节置换的临床疗效及膝关节运动学分析

发布时间：2020-05-09 09:01

【摘要】：[目的]观察3D打印截骨导航模板辅助全膝关节置换术后早期临床疗效及膝关节运动学分析。[方法]选取2016年1月至2017年6月于昆明医科大学第一附属医院确诊为膝关节骨性关节炎并行全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)共60例患者作为研究对象,其中男性23例,女性37例,平均年龄(65.76±6.32)岁,体重指数(Body Mass Index,BMI)平均为:(24.48±0.76)。随机分为3D打印组和传统TKA组,每组30膝,其中3D打印组行3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术,行传统全膝关节置换术为传统TKA组。对两组患者进行为期6个月的临床随访(HSS、KSS评分)、膝关节形态学测量(髋膝踝角、胫骨平台内翻角、胫骨平台后倾角)、运用Opt-Knee膝关节三位运动分析系统采集膝关节运动学数据,对比分析两组术后早期疗效、膝关节形态学,最后与30例正常成人膝关节运动学数据进行对比分析。[结果]3D打印组与传统TKA组的年龄、体重指数相比无统计学意义(P≥0.05),具有可比性。两组患者术后均得到较好的早期疗效,3D打印组手术时间较传统TKA组短(P0.05);3D打印组术后1天、术后3天血红蛋白值均较传统TKA组高(P0.05);3D打印组术后切口引流量较传统TKA组少(P0.05)。3D打印组及传统TKA组术前和术后6月HSS、KSS(临床评分)评分以及术前KSS(功能评分)无统计学意义(P≥0.05);3D打印组术后6月KSS功能评分较传统TKA组高,差异有统计学意义(P0.05)。传统TKA组术后胫骨平台内翻角与国人标准相比无差异(P≥0.05),但髋膝踝角小于国人标准(P0.05),胫骨平台后倾角大于国人标准(P0.05)。3D打印组术后髋膝踝角大于传统TKA组,并与国人标准更为接近(P0.05),同时,3D打印组胫骨平台后倾角小于传统TKA组,并与国人标准更为接近(P0.05)。术前3D打印组与传统TKA组的膝关节内外翻角、内外旋角、前后位移、上下位移的活动范围均大于正常成人(P0.05)。术后3D打印组与正常成人的内外翻角无差异(P≥0.05),而传统TKA组大于正常成人(P0.05);3D打印组与正常成人在屈伸角无差异(P≥0.05),而传统TKA组小于正常成人(P0.05);3D打印组与传统TKA组的膝关节上下位移、内外位移均小于正常成人(P0.05)。[结论]3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术及传统全膝关节置换术后早期均获得较好的临床效果,但前者膝关节形态学、膝关节运动情况得到了更好的改善。第一部分3D打印截骨导板辅助与传统全膝关节置换术后早期临床疗效对比分析[目的]对比分析3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术与传统全膝关节置换术后的早期临床疗效。[方法]收集2016年1月至2017年6月于昆明医科大学第一附属医院确诊为膝关节骨性关节炎并行全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)共60例患者作为研究对象,随机选取30例作为3D打印组,男12例,女18例;平均年龄为(66.42±5.89)岁;BMI 平均为:(24.32±0.95)。另 30 例作为传统 TKA 组,男11例,女19例;平均年龄为(65.91±6.27)岁;BMI平均为:(24.64±0.87)。分别记录3D打印组及传统TKA组手术时间;术前、术后1天及术后3天血红蛋白值;术后切口引流量;术前及术后6月患侧膝关节HSS评分、KSS评分。[结果]3D打印组与传统TKA组的年龄、体重指数相比无统计学意义(P≥0.05)。3D打印组手术时间较传统TKA组短(P0.05);3D打印组术后1天、术后3天血红蛋白值均较传统TKA组高(P0.05);3D打印组术后切口引流量较传统TKA组少(P0.05)。3D打印组及传统TKA组术前和术后6月HSS、KSS(临床评分)评分以及术前KSS(功能评分)无统计学意义(P≥0.05);3D打印组术后6月KSS功能评分较传统TKA组高,差异有统计学意义(P0.05)。[结论]3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术与传统全膝关节置换术相比具有手术时间短、术后出血少、术后换膝功能恢复良好的优点,具有良好的应用前景。第二部分3D打印截骨导板辅助与传统全膝关节置换术后膝关节三维数字化测量对比分析[目的]对3D打印截骨导板辅助与传统TKA术前及术后双下肢三维数字模型进行相关测量并对患侧膝关节相关形态学进行对比分析。[方法]选取2016年1月至2017年6月于昆明医科大学第一附属医院确诊为膝关节骨性关节炎并行全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)共60例患者作为研究对象,其中男性23例,女性37例,平均年龄(65.76±6.32)岁,BMI平均为:(24.48±0.76),随机分为3D打印组及传统TKA组,每组各30膝,分别行3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术及传统全膝关节置换术。收集患者的术前、术后双下肢二维CT全长位片数据;运用Mimics17.0软件将术前及术后患肢CT DICOM数据逆向三维重建。将患者术中所用相对应型号的全套膝关节假体通过三维激光扫描逆向重建,并在Mimics17.0软件中运用点对点配准技术将假体三维模型装配到术后患侧膝关节三维模型上;三维重建后通过软件自带测量工具对两组模型测量髋-膝-踝角、胫骨平台内翻角、胫骨平台后倾角,并将测量结果进行对比分析,同时与正常国人标准值进行对比分析。[结果]3D打印组及传统TKA组组内术前、术后髋膝踝角、胫骨平台内翻角及胫骨平台后倾角测量数值相比差异有统计学意义(P0.05)。3D打印组术后髋膝踝角、胫骨平台内翻角及胫骨平台后倾角与国人标准无差异(P≥0.05)。传统TKA组术后胫骨平台内翻角与国人标准相比无差异(P≥0.05),但髋膝踝角小于国人标准(P0.05),胫骨平台后倾角大于国人标准(P0.05)。3D打印组与传统TKA组术后胫骨平台内翻角相比无差异(P≥0.05),但3D打印组术后髋膝踝角大于传统TKA组,,并与国人标准更为接近,差异有统计学意义(P0.05),同时,3D打印组胫骨平台后倾角小于传统TKA组,并与国人标准更为接近,差异有统计学意义(P0.05)[结论]与传统全膝关节置换术相比,3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术可获得更令人满意的下肢力线,更接近正常成人,为患者术后快速康复以及减少术后翻修率奠定良好的基础。第三部分3D打印截骨导板辅助与传统全膝关节置换术后膝关节运动学对比分析[目的]对比分析3D打印截骨导板辅助全膝关节置换与传统全膝关节置换术前及术后6月患侧膝关节运动学变化。[方法]选取2016年1月至2017年6月于昆明医科大学第一附属医院确诊为膝关节骨性关节炎并行全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty,TKA)共60例患者作为研究对象。随机分为3D打印组及传统TKA组,每组各30膝,同时收集30例正常成人膝关节运动学数据。记录术前和术后6月3D打印组、传统TKA组患侧膝关节运动学数据,与正常成人膝关节运动时6个自由度(内外翻角、内外旋角、屈伸角、前后位移、上下位移、内外位移)活动范围进行对比分析。[结果]分别对两组患者进行术前及术后6月膝关节运动学分析,并分析两组所获膝关节运动学数据,发现术前3D打印组与传统TKA组的膝关节内外翻角、内外旋角、前后位移、上下位移的活动范围均大于正常成人(P0.05)。术后6月3D打印组与正常成人的内外翻角无差异(P≥0.05),而传统TKA组大于正常成人(P0.05);3D打印组与正常成人在屈伸角无差异(P≥0.05),而传统TKA组小于正常成人(P0.05);3D打印组与传统TKA组的膝关节上下位移、内外位移均小于正常成人(P0.05)。[结论]1.3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术较传统全膝关节置换术可获得更满意的早期膝关节运动学功能。2.膝关节运动学分析可更加客观的评估膝关节手术前后动态情况,对临床疗效评估具有一定的指导意义。
【图文】：

计算机建模,侧面观,三维模型,软件

肢全长位ＣＴ平扫（包括髋关节、膝关节及踝关节，ＣＴ切片厚度和间距：层厚逡逑１ｍｍ，层间距０．７５ｍｍ）。并将获得的ＣＴ邋ＤＩＣＯＭ数据导入计算机建模软件逡逑Ｍｉｍｉｃｓｌ７．０邋（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ公司，比利时）重建骨豁三维模型（图１－１），同时测量逡逑患肢骨骼解剖结构、模拟截骨范围，将定制的截骨导板模型ＳＴＬ文件导入３Ｄ打逡逑印机（ＳＲＰ４００Ｂ，，华森三维打印研究院有限公司，中国）并打印。膝关节模型及逡逑截骨导板使用聚酰胺材料，工作时３Ｄ打印机工作仓温度为１６８°Ｃ，材料瞬时烧逡逑结温度可达２００°Ｃ以上。最后打印出１：１大小的膝关节模型及截骨导板，低温等逡逑离子消毒留备术中使用（图１－２）。逡逑图１－１计算机建模软件重建的双下肢骨豁三维模型（侧面观、正面观、后面观）逡逑□逦□逦□逡逑□邋□□逡逑ｄ逦ｅ逦ｆ逡逑图１－２邋３Ｄ打印膝关节１：邋１实体模型及截骨导板：股骨模型及导板（ａ下面观、ｂ前面观、ｃ逡逑１７逡逑

导板,截骨,前面观,膝关节

肢全长位ＣＴ平扫（包括髋关节、膝关节及踝关节，ＣＴ切片厚度和间距：层厚逡逑１ｍｍ，层间距０．７５ｍｍ）。并将获得的ＣＴ邋ＤＩＣＯＭ数据导入计算机建模软件逡逑Ｍｉｍｉｃｓｌ７．０邋（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ公司，比利时）重建骨豁三维模型（图１－１），同时测量逡逑患肢骨骼解剖结构、模拟截骨范围，将定制的截骨导板模型ＳＴＬ文件导入３Ｄ打逡逑印机（ＳＲＰ４００Ｂ，华森三维打印研究院有限公司，中国）并打印。膝关节模型及逡逑截骨导板使用聚酰胺材料，工作时３Ｄ打印机工作仓温度为１６８°Ｃ，材料瞬时烧逡逑结温度可达２００°Ｃ以上。最后打印出１：１大小的膝关节模型及截骨导板，低温等逡逑离子消毒留备术中使用（图１－２）。逡逑图１－１计算机建模软件重建的双下肢骨豁三维模型（侧面观、正面观、后面观）逡逑□逦□逦□逡逑□邋□□逡逑ｄ逦ｅ逦ｆ逡逑图１－２邋３Ｄ打印膝关节１：邋１实体模型及截骨导板：股骨模型及导板（ａ下面观、ｂ前面观、ｃ逡逑１７逡逑
【学位授予单位】：昆明医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R687.4

【参考文献】