骨小梁3D打印在人工髖關(guān)節(jié)的應(yīng)用

楊振環(huán)，王暉，葛志強，馬康康，李凱

(冀中能源峰峰集團總醫(yī)院邯鄲院區(qū)骨四科，河北 邯鄲 056002)

3D打印作為一種新型的增材制造技術(shù)，成功用于骨科治療中?；?D打印的患者定制化截骨導(dǎo)板、骨科植入物、種植牙等已經(jīng)獲得CE與FDA批準，且被用于臨床。2016年美國骨科醫(yī)師年會上，全球骨科領(lǐng)先的企業(yè)均已開展3D打印制造骨科醫(yī)療器械，并不斷有新產(chǎn)品用于臨床，足以顯示3D打印在未來骨科中的地位。2015年CFDA也批準了中國首個3D打印髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品，已開始在臨床規(guī)?；瘧?yīng)用?，F(xiàn)階段，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，臨床上對于髖關(guān)節(jié)疾病的患者大多給予全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，通過手術(shù)將已壞死的髖關(guān)節(jié)替換，達到使患者恢復(fù)健康的目的[1]。但術(shù)后患者常常出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)活動障礙、髖關(guān)節(jié)疼痛，甚至髖臼骨溶解或骨缺損等嚴重的并發(fā)癥，對患者術(shù)后的恢復(fù)造成影響[2]。因此，對于置換的人工髖關(guān)節(jié)如何實施翻修手術(shù)，可直接影響假體的壽命及術(shù)后患者恢復(fù)效果。目前，臨床上對于髖臼骨缺損的處理方法較多，如加強杯、鈦網(wǎng)重建、聯(lián)合植骨等，可有效的使臼杯的假體得到良好的穩(wěn)定性[3]?；诖?，本研究分析骨小梁3D打印在人工髖關(guān)節(jié)中的應(yīng)用效果?，F(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 基礎(chǔ)資料

選擇2015年9月至2016年12月在本院行人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)患者40例，據(jù)假體不同分觀察組和對照組，每組各20例。觀察組中，男性11例，女性9例；年齡55～86歲，平均(68.39±2.75)歲。對照組中，男性10例，女性10例；年齡55～88歲，平均(68.42±2.68)歲。納入標準：(1)所有患者均經(jīng)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)；(2)所有患者術(shù)后均出現(xiàn)不同程度的并發(fā)癥，且需進行翻修手術(shù)[4]；(3)所有患者均自愿參與本次研究。排除標準：(1)合并關(guān)節(jié)疾?。?2)排除非自愿參與本次研究的患者；(3)排除未進行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)[5]。兩組一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組 患者給予非3D打印技術(shù)翻修人工髖關(guān)節(jié)，根據(jù)醫(yī)生的臨床經(jīng)驗及術(shù)中觀察到的骨缺損情況選擇常規(guī)人工假體植入，隨后檢查患者植入假體地方是否存在活動性出血，放置引流管后關(guān)閉切口。

1.2.2 觀察組 患者給予3D打印技術(shù)翻修人工髖關(guān)節(jié)，于術(shù)前進行雙側(cè)的髖關(guān)節(jié)及股骨全長的CT檢查，設(shè)置CT掃描層厚約為0.625 mm，將掃描的數(shù)據(jù)通過醫(yī)學(xué)通信及數(shù)字成像的形式導(dǎo)出后并儲存，隨后將所得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機中執(zhí)行3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯。鈦合金骨小梁金屬臼杯直徑約為40～70 mm，每2 mm設(shè)置為1個梯度，分為16種規(guī)格，多孔層厚度約為1.5 mm，術(shù)中根據(jù)患者的磨挫后髖臼的大小選擇合適的假體及墊塊(見圖1、圖2)。手術(shù)時，使患者保持健側(cè)臥位，采用后外側(cè)入路的方式，將關(guān)節(jié)囊切開，充分暴露髖關(guān)節(jié)假體及髖臼緣，將假體取出，清除髖臼周圍的瘢痕、骨水泥等，隨后手術(shù)探查骨缺損程度及骨質(zhì)表面是否出現(xiàn)滲血，待所有操作處理完畢后，于髖臼缺損處安裝3D打印的鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊，對于缺損的髖臼邊緣，將自體或異體骨植入從而填充腔隙缺損。若手術(shù)探查股骨假體磨損嚴重，術(shù)中可一并替換(見圖3、圖4)。術(shù)后24 h給予低分子肝素鈣皮下注射，每天1次，連續(xù)治療14 d，待麻醉完全消失后開始相關(guān)關(guān)節(jié)的訓(xùn)練。

1.3 觀察指標

1.3.1 髖關(guān)節(jié)功能評分 采用Harris評分表[6]分別于術(shù)前及術(shù)后6個月評估患者髖關(guān)節(jié)功能，滿分100分，分數(shù)越高，髖關(guān)節(jié)恢復(fù)越好，反之，髖關(guān)節(jié)恢復(fù)越差。

1.3.2 VAS評分[7]評估髖關(guān)節(jié)疼痛程度，滿分10分，分數(shù)越高，疼痛越強烈。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 兩組患者手術(shù)前及術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能評分比較

兩組術(shù)前髖關(guān)節(jié)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后6個月，對照組髖關(guān)節(jié)評分低于觀察組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

組別術(shù)前術(shù)后6個月t值P值對照組45．69±9．8467．42±8．5311．1170．034觀察組44．85±10．1285．19±6．3813．4610．004t值0．92213．132P值1．0540．008

2.2 兩組患者手術(shù)前后疼痛評分比較

兩組術(shù)前VAS差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后6個月，觀察組VAS評分低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者手術(shù)前后疼痛評分比較±s，n=20，分)

3 討論

近年來，行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)患者數(shù)量逐年增加，術(shù)后隨著患者活動頻率的不斷增加，造成翻修手術(shù)的次數(shù)逐年上升[8]。醫(yī)學(xué)研究顯示，翻修手術(shù)的難度遠遠高于首次全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，且手術(shù)效果低于首次置換術(shù)，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較高，對患者預(yù)后的恢復(fù)造成影響[9]。因此，如何有效且安全的實施髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)是臨床上首要解決的重要問題[10]。

3D打印技術(shù)中的電子束熔融技術(shù)是重要的分枝，在電子束熔融技術(shù)下可較好的獲得理想的骨生長界面，其制造的假體的金屬實體層與表面多空層為一次成型，且所有操作均在高度真空環(huán)境下完成，較好地排除了化學(xué)雜質(zhì)對材料及假體的侵害[11-12]。此外，產(chǎn)品在成型艙中保持著合適的溫度，保證了假體的穩(wěn)定性[13]。以往臨床中，大部分髖臼假體的翻修使用非骨水泥假體，其孔隙率較差，孔徑不均一，給骨頭的長入造成的難度，且具有較大的誤差[14]。而采用3D打印技術(shù)制造的鈦合金假體，其表層具有較多的優(yōu)越生物學(xué)特性，對促進細胞的生長及附著、促進干細胞的成骨分化等具有重要的作用，同時還可較好的增加細胞與金屬生物材料的結(jié)合能力，進而得到更好的機械學(xué)性能，提高了假體的成活率[15]。

本研究分析骨小梁3D打印在人工髖關(guān)節(jié)中的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示，術(shù)前，兩組患者髖關(guān)節(jié)功能評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；術(shù)后6個月，對照組患者髖關(guān)節(jié)功能評分明顯低于觀察組，表明采用3D打印技術(shù)制造的骨小梁可有效的提高患者的髖關(guān)節(jié)功能，促進髖關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)[16]。分析其原因可知全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)是髖關(guān)節(jié)功能重建手術(shù)，手術(shù)較好的恢復(fù)了因骨折造成的髖關(guān)節(jié)功能障礙[17]；此外，應(yīng)用3D技術(shù)打印鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊翻修髖關(guān)節(jié)髖臼側(cè)，術(shù)后可獲得較好的穩(wěn)定性，大大減少了患者術(shù)后的痛苦，提高了手術(shù)的成功率[18]。采用3D打印在鈦合金骨小梁金屬臼杯及墊塊，可有效的置換變形或脫落的人工髖關(guān)節(jié)，且置換時假體吻合度高，臼杯穩(wěn)定性強，較好地彌補了通用器械在治療患者時造成的局限性，同時減少了患者的疼痛感，對促進預(yù)后恢復(fù)具有重要的作用。

綜上所述，骨小梁3D打印技術(shù)在人工髖關(guān)節(jié)中得到較好的應(yīng)用，髖關(guān)節(jié)假體吻合度及穩(wěn)定性較高，有助于促進患者髖關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)，降低并發(fā)癥發(fā)生率，在臨床應(yīng)用中值得推廣。

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