金屬3D打印定制化人工全腕關(guān)節(jié)置換術(shù)臨床應(yīng)用的觀察

劉暢 陳山林

采用人工腕關(guān)節(jié)假體進(jìn)行全腕關(guān)節(jié)置換術(shù)，已經(jīng)成為了國外在治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、繼發(fā)于橈骨遠(yuǎn)端骨折及舟骨骨折的創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等腕關(guān)節(jié)疾患中的一種常見治療措施[1]。國內(nèi)手外科醫(yī)生和患者苦于無假體可用，不得不選擇全腕關(guān)節(jié)融合術(shù)的治療方式；不論是醫(yī)生還是患者都期望有更優(yōu)異更多樣的選擇。本研究在充分考慮到人工假體的設(shè)計(jì)原則并參考國外新型假體的設(shè)計(jì)理念的前提下，結(jié)合鈦合金3D打印骨小梁的新型制作方法，成功應(yīng)用一款人工腕關(guān)節(jié)假體為患者進(jìn)行了治療。

資料與方法

一、資料

1.病例來源：患者男，19歲，因“腕關(guān)節(jié)疼痛活動(dòng)受限4年”于北京積水潭醫(yī)院門診就診?；颊?年前無明顯誘因，出現(xiàn)右腕關(guān)節(jié)疼痛，屈伸活動(dòng)受限，于當(dāng)?shù)蒯t(yī)院就診，未予特殊治療。后疼痛及活動(dòng)受限加重，再次就診后考慮為腕關(guān)節(jié)結(jié)核，給予規(guī)律抗癆治療4個(gè)月，未見好轉(zhuǎn)。這期間于腕關(guān)節(jié)鏡下取腕關(guān)節(jié)滑膜，送病理檢查，無類風(fēng)濕表現(xiàn)，無感染表現(xiàn),未做病理學(xué)診斷。后就診于北京積水潭醫(yī)院手外科門診，診斷為“非特異性腕關(guān)節(jié)炎”。

2.體格檢查：右腕關(guān)節(jié)皮膚顏色正常，無紅腫，無色素沉著，無破潰。皮溫正常。腕關(guān)節(jié)屈曲30°固定畸形，無被動(dòng)屈伸活動(dòng)。橈偏0°，尺偏30°，旋前旋后同健側(cè)，旋前80°，旋后90°。握力2 kg。quick DASH評(píng)分40.9分;PRWE評(píng)分31分;VAS評(píng)分3分(圖1)。

3.影像學(xué)檢查：右腕關(guān)節(jié)正側(cè)位示腕關(guān)節(jié)力線良好，無關(guān)節(jié)脫位。未見骨破壞征象，橈腕關(guān)節(jié)及腕中關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)間隙消失(圖2)。

圖1 患者術(shù)前功能評(píng)估 A 雙側(cè)腕關(guān)節(jié)主動(dòng)屈曲 B 雙側(cè)腕關(guān)節(jié)主動(dòng)背伸 C 各評(píng)分均表示為患側(cè)與健側(cè)的比值 圖2 右腕關(guān)節(jié)正、側(cè)位X線片 A 右腕關(guān)節(jié)正位示腕關(guān)節(jié)力線良好，無關(guān)節(jié)脫位 B 右腕關(guān)節(jié)側(cè)位示未見骨破壞征象，橈腕關(guān)節(jié)及腕中關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)間隙消失

二、 方法

1.手術(shù):患者于2020年11月3日在靜脈全麻加臂叢神經(jīng)阻滯麻醉下，行全腕關(guān)節(jié)置換術(shù)?；贾庹蛊椒旁趯Ｓ檬中g(shù)臺(tái)上，在氣囊止血帶下進(jìn)行手術(shù)。在止血帶充氣前靜脈預(yù)防用抗生素(頭孢呋辛1.5 g)。術(shù)中備小C型臂X線機(jī)進(jìn)行透視，并采用層流手術(shù)間。采用腕背正中入路，逐層切開淺層和深層筋膜，暴露伸肌支持帶。從其橈側(cè)起點(diǎn)開始至尺側(cè)完整牽開，與周圍皮膚軟組織臨時(shí)縫合固定，保留備用。松解腕背伸肌間室，向兩側(cè)分別牽開拇長伸肌及伸指總肌，暴露關(guān)節(jié)囊。以遠(yuǎn)側(cè)為蒂，將關(guān)節(jié)囊U型掀開，在盡可能保留橈骨側(cè)殘端的前提下貼近橈骨側(cè)切開。清理滑膜，摘除月骨后，將腕關(guān)節(jié)向掌側(cè)脫位。以Lister結(jié)節(jié)和橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面做為參考，在橈骨背側(cè)放置截骨器。調(diào)整截骨器直至指示桿在冠狀面以及矢狀面上均與橈骨軸線平行后，用克氏針臨時(shí)固定截骨器，透視下再次確認(rèn)指示桿位置，在正側(cè)位上指示桿均與橈骨解剖軸線平行。用擺鉆緊貼截骨器進(jìn)行橈骨遠(yuǎn)端截骨，截骨平面控制在軟骨下骨水平，并注意保留下尺橈韌帶以及關(guān)節(jié)囊附著處。截骨后平面與橈骨軸線垂直。將腕關(guān)節(jié)掌側(cè)脫位后，從橈骨截骨面置入髓腔銼，逐號(hào)擴(kuò)大髓腔，在靠近橈側(cè)皮質(zhì)處逐漸打入髓腔銼，避免假體發(fā)生尺偏。當(dāng)髓腔銼不能繼續(xù)打入，與骨皮質(zhì)有良好接觸時(shí)停止擴(kuò)髓。最終使用的髓腔銼型號(hào)為S號(hào)。由腕尺側(cè)經(jīng)皮橫向置入克氏針，固定三角骨遠(yuǎn)極與頭骨。以第三掌骨做為參考點(diǎn)，置入腕骨側(cè)截骨器，調(diào)整截骨平面位于頭骨遠(yuǎn)極2 mm水平，使用擺鋸進(jìn)行截骨。截骨面與前臂長軸垂直。取出三角骨固定克氏針，從頭骨截骨平面處沿頭骨長軸置入克氏針，正側(cè)位透視下均位于頭骨中心，使用4.5 mm鉆頭擴(kuò)髓，置入腕骨側(cè)試模。繼續(xù)置入S號(hào)橈骨側(cè)試模。根據(jù)軟組織張力情況，放入Ⅰ型高度(高度最低)的墊片，腕關(guān)節(jié)復(fù)位后，測試腕關(guān)節(jié)假體穩(wěn)定性，以及前后抽屜試驗(yàn)。可見腕關(guān)節(jié)穩(wěn)定性良好，背伸可至0°。后進(jìn)行掌側(cè)軟組織松解，背伸可被動(dòng)活動(dòng)至15°，屈曲至40°。取出試模，充分沖洗創(chuàng)面后，根據(jù)試模大小使用打器置入腕骨側(cè)假體，在兩側(cè)分別置入皮質(zhì)螺釘。橈骨側(cè)通過第二腕掌關(guān)節(jié)進(jìn)入第二掌骨髓腔，尺骨側(cè)螺釘指向第五腕掌關(guān)節(jié)，并不跨過此關(guān)節(jié)，置入鉤骨內(nèi)。獲得腕骨側(cè)假體的初期穩(wěn)定性。根據(jù)試模大小使用打器置入橈骨側(cè)假體，并將I 型墊片卡入腕骨側(cè)假體。取部分截骨內(nèi)松質(zhì)骨，填入遠(yuǎn)排腕骨，行遠(yuǎn)排腕骨間融合術(shù)。最后將腕關(guān)節(jié)復(fù)位后，再次檢查患者腕關(guān)節(jié)活動(dòng)度，腕關(guān)節(jié)軟組織張力，并行前后抽屜試驗(yàn)，測試假體穩(wěn)定性滿意。術(shù)中透視示假體位置滿意。放置負(fù)壓引流管1根。采用伸肌支持帶遠(yuǎn)1/3部分進(jìn)行關(guān)節(jié)囊補(bǔ)充，修補(bǔ)縫合關(guān)節(jié)囊，完整覆蓋假體。逐層縫合,關(guān)閉手術(shù)切口(圖3)。

圖3 腕關(guān)節(jié)假體置換手術(shù)步驟 A 腕背正中入路 B 切開伸肌支持帶 C U型掀開關(guān)節(jié)囊 D 置入橈骨側(cè)截骨器 E 截骨器正位透視 F 截骨器側(cè)位透視 G 橈骨側(cè)髓腔銼至擴(kuò)髓滿意 H 置入腕骨側(cè)截骨器 I 置入合適大小的模試 J 術(shù)后透視正位X線片 K 術(shù)后透視側(cè)位X線片

2.術(shù)后康復(fù)：術(shù)后給予患者可調(diào)式支具固定，固定在背伸0°位；可逐漸增加背伸角度。術(shù)后第2天消腫后，每3天將背伸度數(shù)增加3～5°。術(shù)后2周傷口拆線，被動(dòng)背伸固定角度可至20°左右。在臂叢麻醉鎮(zhèn)痛下，進(jìn)行術(shù)后第1次主動(dòng)康復(fù)鍛煉。術(shù)后鍛煉視覺模擬評(píng)分法(visual analogue scale， VAS)評(píng)分7分，休息時(shí)VAS評(píng)分2分。此后進(jìn)行常規(guī)主被動(dòng)康復(fù)鍛煉。術(shù)后6周復(fù)查，VAS 0分，主動(dòng)活動(dòng)背伸12°，屈曲30°，旋后86°，旋前80°(圖4)。X線片示假體位置滿意(圖5，6)。

圖4 患者術(shù)后6周腕關(guān)節(jié)活動(dòng)度 A 背伸 B 旋后 C 屈曲 D 旋前

圖5 術(shù)后X線片顯示假體位置滿意 A 正位 B 側(cè)位

圖6 本例人工腕關(guān)節(jié)假體

討 論

1.假體設(shè)計(jì)的理念：目前國外常見使用的第四代假體，包括Re-Motion，Universal Ⅱ，Maestro等，均采用三件式組配安裝，生物型固定[2-3]。假體摩擦界面同常見的髖膝假體一致，為鈷鉻鉬合金以及高分子聚乙烯材料。假體植入部分采用鈦合金材料，既與骨組織具有最為相近的彈性模量，降低術(shù)后應(yīng)力遮擋的發(fā)生，又滿足組織相容性， 通過對(duì)部分骨-植入物接觸面噴涂羥基磷灰石，促進(jìn)骨長入，進(jìn)一步增加生物固定強(qiáng)度。這3款假體經(jīng)臨床驗(yàn)證，在中期隨訪中均獲得了較為滿意的結(jié)果。患者術(shù)后疼痛明顯減輕，可恢復(fù)滿足生活需要的腕關(guān)節(jié)活動(dòng)度[4]。然而，假體翻修率仍然明顯高于髖膝關(guān)節(jié)假體，主要問題集中在假體腕骨組件的松動(dòng)，以及進(jìn)而發(fā)生的脫位[5]。針對(duì)組件松動(dòng)的問題，本例引進(jìn)了鈦合金3D打印金屬骨小梁技術(shù)。該技術(shù)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的骨長入特性[6]，同時(shí)目前也臨床應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)定制化假體以及脊柱定制化假體中，可提高生物固定強(qiáng)度[7]。

本假體主體采用鈦合金3D打印制作，其為連通網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)和基體一體成型，不存在涂層脫落的問題。同時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)可使骨質(zhì)長入假體，大大減輕假體與骨之間的機(jī)械剪切應(yīng)力，使植入物獲得更好的長期穩(wěn)定性。關(guān)節(jié)界面一側(cè)為鈷鉻鉬合金，另一側(cè)為高分子聚乙烯材料制作，二者均采用髖膝假體常用的關(guān)節(jié)界面材料制作。同時(shí)延續(xù)國外第四代假體設(shè)計(jì)的基本理念，采用三件式組配，生物型固定，整體參數(shù)依據(jù)患者解剖數(shù)據(jù)定制化制作(圖6)。

2.適應(yīng)證：(1)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎累及全腕關(guān)節(jié)，活動(dòng)受限明顯。(2)橈腕關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎致疼痛活動(dòng)受限明顯。(3)舟骨骨折不愈合腕關(guān)節(jié)進(jìn)行性塌陷(SNAC)四期，舟月分離致腕關(guān)節(jié)進(jìn)行性塌陷(SLAC)四期，月骨缺血性壞死四期等腕關(guān)節(jié)晚期疾患。(4)近排腕骨切除術(shù)后或是四角融合術(shù)后失敗。(5)除外禁忌情況的其他炎癥性腕關(guān)節(jié)炎。

3.禁忌證：(1)患者腕關(guān)節(jié)周圍骨骺未閉。(2)腕關(guān)節(jié)存在急慢性感染、滑膜炎活躍期的患者。(3)腕關(guān)節(jié)周圍存在嚴(yán)重骨性畸形。(4)患者從事重體力工作。(5)因多種原因至腕關(guān)節(jié)軟組織松弛，腕背伸肌支持帶缺損，術(shù)前嚴(yán)重的掌尺側(cè)半脫位等加重術(shù)后假體脫位的情況。

4.術(shù)前評(píng)估及假體定制：定制規(guī)劃：術(shù)前拍攝患者標(biāo)準(zhǔn)腕關(guān)節(jié)的正側(cè)位以及腕關(guān)節(jié)CT。采集相關(guān)假體制作數(shù)據(jù)，進(jìn)行定制化假體制作。在制作時(shí)，除了制作匹配解剖數(shù)據(jù)的組件，同時(shí)需將橈骨側(cè)整體縮小2 mm制作小號(hào)組件，并配備多種高度的聚乙烯墊片，以滿足術(shù)中張力調(diào)整的需求。采集患者基本信息、年紀(jì)、年齡、慣用手，同時(shí)評(píng)估術(shù)前雙側(cè)腕關(guān)節(jié)功能,包括：(1)腕關(guān)節(jié)活動(dòng)度：采用量角器置于腕關(guān)節(jié)尺側(cè)，測量屈曲，背伸。量角器置入腕背，以橈骨軸線和第三掌骨軸線做為基準(zhǔn)，測量橈偏，尺偏。(2)握力：采用握力器評(píng)估患者握力。測量方式為上肢位于體側(cè)，屈肘90°，前臂以及腕關(guān)節(jié)中立位時(shí)的最大握力；分別測量健側(cè)及患側(cè)。測量3次取平均值，記錄形式為患側(cè)握力與健側(cè)握力的比值。(3)疼痛評(píng)分：采用VAS評(píng)分用于疼痛的評(píng)估。0分表示無痛，10分代表難以忍受的最劇烈的疼痛。(4)功能評(píng)分：利用問卷形式評(píng)價(jià)患者術(shù)后上肢功能。采用quick DASH量表以及PRWE量表進(jìn)行。

5.術(shù)后康復(fù)：術(shù)后康復(fù)采用臨床醫(yī)師-康復(fù)醫(yī)師-麻醉醫(yī)師三方共同參與的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)進(jìn)行。術(shù)后2周以內(nèi)佩戴腕關(guān)節(jié)休息位支具。2周后在充分鎮(zhèn)痛下，開展腕關(guān)節(jié)主動(dòng)活動(dòng)鍛煉，包括屈伸和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。夜間繼續(xù)佩戴休息位支具。在鎮(zhèn)痛下規(guī)律康復(fù)鍛煉，直至獲得滿意的腕關(guān)節(jié)活動(dòng)度。術(shù)后6周以內(nèi)避免提拉重物。分別在術(shù)后3、6、12個(gè)月進(jìn)行腕關(guān)節(jié)功能評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)內(nèi)容如同術(shù)前。在術(shù)后1、6個(gè)月行腕關(guān)節(jié)正側(cè)位X光片檢查，評(píng)估假體力線以及骨長入程度。

人工腕關(guān)節(jié)假體在國外已經(jīng)歷經(jīng)40余年的發(fā)展，目前在緩解疼痛與改善功能方面獲得了滿意效果，但仍然存在假體松動(dòng)、下沉、脫位等問題[5]；而在國內(nèi)，尚無任何成熟的腕關(guān)節(jié)假體上市。不論是醫(yī)生還是患者都極大的期望國內(nèi)假體的成功應(yīng)用。目前本假體采用第四代假體的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)融合了3D打印鈦合金骨小梁技術(shù)，利用其優(yōu)異的骨長入特性，期望可以降低假體松動(dòng)的發(fā)生率。本假體目前尚處在臨床初期應(yīng)用階段，期待可以開展多中心臨床應(yīng)用，規(guī)范術(shù)前分類、評(píng)分及術(shù)后隨訪等方面的內(nèi)容，以利于更客觀地評(píng)價(jià)各種假體的問題，獲得滿意的中長期療效結(jié)果，最終得到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，進(jìn)行全國范圍內(nèi)的應(yīng)用。