3D打印个体化截骨导板辅助胫骨高位截骨术治疗膝骨关节炎患者的效果论文

SCI论文（www.lunwensci.com）

　　【摘要】目的：探讨3D打印个体化截骨导板辅助胫骨高位截骨术（HTO）治疗膝骨关节炎患者的效果。方法：选取2021年1月至2023年2月该院收治的60例膝骨关节炎患者进行前瞻性研究，按照随机数字表法分为研究组和对照组各30例。两组均进行HTO治疗，对照组采用传统方式截骨，研究组采用3D打印个体化截骨导板辅助截骨，比较两组术中出血量、手术时间、住院时间、手术前后Lysholm膝关节功能量表（LKS）评分、视觉模拟评分法（VAS）评分、下肢力线指标[胫骨近端内侧角（MPTA）、下肢负重线比率（WBLR）、股骨和胫骨关节线夹角（JLCA）]水平及术后并发症发生率。结果：研究组手术时间、住院时间均短于对照组，术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（<0.05）；术后，研究组MPTA、WBLR值及LKS评分均高于对照组，JLCA值、VAS评分均低于对照组，差异有统计学意义（<0.05）；研究组术后并发症发生率为13.33%（6/30），低于对照组的36.67%（11/30），差异有统计学意义（<0.05）。结论：3D打印个体化截骨导板辅助HTO治疗膝骨关节炎患者能够提高截骨精度，纠正下肢力线，还能减轻手术创伤和关节疼痛，缩短手术时间和住院时间，提高术后膝关节功能，降低术后并发症发生率，效果优于传统截骨方式。

　　【关键词】3D打印,截骨导板,胫骨高位截骨术,膝骨关节炎,膝关节功能

　　【Abstract】Objective:To investigate effects of 3D-printing individualized osteotomy guide plate-assisted high tibial osteotomy(HTO)in treatment of patients with knee osteoarthritis.Methods:A prospective study was conducted on 60 patients with knee osteoarthritis admitted to this hospital from January 2021 to February 2023.They were divided into study group and control group according to the random number table method,30 cases in each.Both groups were treated with HTO.The control group was treated with traditional osteotomy,while the study group was treated with 3D-printing individualized osteotomy guide plate assisted-osteotomy.The intraoperative blood loss,the operation time,the hospitalization time,the Lysholm knee function scale(LKS)score before and after the surgery,the visual analogue scale(VAS)score,the lower limb alignment index[medial proximal tibial angle(MPTA),lower limb weight-bearing line ratio(WBLR),femoral and tibial joint line convergence angle(JLCA)],and the incidence of postoperative complications were compared between the two groups.Results:The operation time and the hospitalization time of the study group were shorter than those of the control group,the intraoperative blood loss was less than that of the control group,and the differences were statistically significant(<0.05).After the surgery,the MPTA,WBLR value and LKS score of the study group were higher than those of the control group,the JLCA value and VAS score were lower than those of the control group,and the differences were statistically significant(<0.05).Further,the incidence of postoperative complications in the study group was 13.33%(6/30),which was lower than 36.67%(11/30)in the control group,and the difference was statistically significant(<0.05).Conclusions:3D-printing individualized osteotomy guide plate-assisted HTO in the treatment of the patients with knee osteoarthritis can improve the accuracy of osteotomy,correct the lower limb force line,reduce the surgical trauma and the joint pain,shorten the operation time and the hospitalization time,improve the postoperative knee joint function,and reduce the incidence of postoperative complications.Moreover,it is superior to traditional osteotomy.

　　【Keywords】3D-printing;Osteotomy guide plate;High tibial osteotomy;Knee osteoarthritis;Knee joint function

　　膝骨关节炎属于退行性关节病，主要临床表现为关节疼痛、僵硬、变形及活动受限等症状，严重影响患者运动功能及生活能力，甚至引起残疾[1]。严重的膝骨关节炎需要进行关节置换，但膝关节置换手术创伤较大，且费用昂贵。胫骨高位截骨术（HTO）是一种保膝手术，其通过胫骨近端截骨，能够将力线从磨损严重的间室转移至对侧正常间室，以此延长膝关节使用寿命，适用于单间室磨损严重的患者[2]。但传统截骨方式不够精确，术后力线不在中立位，容易引发脊柱侧弯、踝外翻和骨筋膜间室综合征等并发症[3]。3D打印个体化截骨导板可提高截骨精度，其通过计算机辅助设计（CAD）软件建立下肢3D模型，设计截骨位置、骨块大小及内固定方式，并使用3D打印技术制作截骨导板，在导板引导下截取骨块，可增加手术精准性，纠正下肢负重力线，降低并发症发生风险，改善术后膝关节功能[4]。本文探讨3D打印个体化截骨导板辅助HTO治疗膝骨关节炎患者的效果。

　　1资料与方法

　　1.1一般资料选取2021年1月至2023年2月本院收治的60例膝骨关节炎患者进行前瞻性研究。纳入标准：符合《骨关节炎诊疗指南（2018年版）》中膝骨关节炎诊断标准[5]；内侧单间室患病，膝关节内翻；符合HTO适应证；膝关节屈伸活动范围>90°。排除标准：软骨丢失严重；合并风湿或类风湿性关节炎；有下肢手术史；合并重要脏器严重病变；伴有意识障碍或智力障碍。患者及家属均签署知情同意书，且本研究经本院医学伦理委员会批准通过（批准文号：190028）。按照随机数字表法将患者分为研究组和对照组各30例。对照组男6例，女24例；年龄42~60岁，平均（49.60±4.40）岁；膝骨关节炎分期：中期17例，晚期13例；病程2~14年，平均（9.32±1.22）年。研究组男8例，女22例；年龄41~59岁，平均（49.52±4.37）岁；膝骨关节炎分期：中期19例，晚期11例；病程2~18年，平均（9.29±1.24）年。两组一般资料比较，差异无统计学意义（>0.05），有可比性。

　　1.2方法对照组采用传统截骨方法行HTO治疗。术前拍摄患者标准站立位下的双下肢全长X线片，根据关节内翻角度、关节磨损程度设计目标力线、截骨位置及骨块大小。术中患者取平卧位，行腰硬联合麻醉，在患肢大腿根部绑扎止血带，充气加压至60 kPa。在胫骨近端外侧作3 cm切口，逐层分离肌肉、骨膜，暴露膝关节，清除骨赘，在胫骨外侧、关节面下2 cm处切割胫骨，截取楔形骨块，深度至对侧皮质内面，缓慢对合上下截骨面，确认无明显回弹后，使用克氏针固定。在C型臂下透视下肢力线，确认力线合适后置入锁定加压钢板，用螺钉固定，冲洗伤口，放置引流管，缝合切口。研究组采用3D打印个体化截骨导板辅助HTO治疗。（1）制备3D打印截骨导板：术前采用CT、磁共振成像获取下肢3D影像，导入CAD软件对下肢骨骼进行建模，确定目标力线及矫正角度，设计合页点、截骨线及截骨角度，设计截骨导板并进行3D打印。（2）HTO：患者体位、麻醉方式、切口位置及大小等同对照组。暴露膝关节、清除骨赘后，将消毒过的截骨导板置于胫骨外侧表面，沿着截骨导板截取楔形骨块，取出导板，在C型臂X线下透视确认下肢力线合理，对合上下截骨面，使用2枚克氏针固定，完成后行锁定加压钢板内固定，使用生理盐水冲洗切口，放置负压引流管，逐层缝合切口。两组术后常规镇痛24~48 h，卧床2周后可拄拐行走，术后1个月开始逐步增加负重，直至截骨面愈合可完全负重。

　　1.3观察指标（1）比较两组术中出血量、手术时间和住院时间。（2）比较两组手术前后膝关节功能评分。分别于术前、术后12周采用Lysholm膝关节功能量表（LKS）评估，包括疼痛、肿胀、松弛、锁定、步态、健康、日常活动及锻炼等8个方面，满分100分，分数越高表示膝关节功能越好。（3）比较两组手术前后下肢力线指标水平。分别于术前、术后6周对患者进行双下肢全长负重位X线检查，测量患者胫骨近端内侧角（MPTA）、下肢负重线比率（WBLR）、股骨和胫骨关节线夹角（JLCA）。（4）比较两组手术前后疼痛评分。分别于术前、术后3 d、术后3周采用视觉模拟评分法（VAS）评估，分值0~10分，评分越高表示疼痛越严重。（5）比较两组术后并发症发生率。

　　1.4统计学方法采用SPSS 22.0统计学软件处理数据，计量资料以（±s）表示，采用t检验，计数资料以率（%）表示，采用χ2检验，以<0.05为差异有统计学意义。

　　2结果

　　2.1两组围术期指标水平比较研究组手术时间、住院时间均短于对照组，术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（<0.05）。见表1。

　　2.3两组手术前后膝关节功能评分比较术前，两组LKS评分比较，差异无统计学意义（>0.05）；术后12周，两组LKS评分均高于术前，且研究组高于对照组，差异有统计学意义（<0.05）。见表3。

　　2.4两组手术前后疼痛评分比较术前，两组VAS评分比较，差异无统计学意义（>0.05）；术后3 d、3周时，两组VAS评分均低于术前，且研究组低于对照组，差异有统计学意义（<0.05）。见表4。

　　2.5两组术后并发症发生率比较研究组术后并发症发生率为13.33%（6/30），低于对照组的36.67（11/30），差异有统计学意义（<0.05）。见表5。

      3讨论

　　膝骨关节炎患者以膝关节软骨退变、骨质增生等为病理特征，且多伴有关节内翻、外翻畸形，严重者需进行人工关节置换手术治疗，但该手术创伤较大[6]。HTO属于保膝手术，可通过截断胫骨近端矫正下肢负重力线，减轻膝关节软骨磨损，增加关节稳定性，延缓病情进展[7]。传统的截骨手术虽然也能通过术前CT扫描设计截骨方案，但实际操作时依赖术者经验，需反复调试使力线达到目标位置，会延长手术时间，增加出血量，而且一旦截骨过度，还会导致继发性骨折、外翻畸形等并发症[8]。

　　3D打印个体化截骨导板是指通过3D扫描及CAD技术，设计骨块大小、位置，模拟下肢负重力线，并打印截骨导板，术中直接按照导板截骨，可提高截骨精度，减轻手术创伤，有利于术后下肢力线的纠正和膝关节功能的恢复[9]。本研究结果显示，研究组手术时间、住院时间均短于对照组，术中出血量少于对照组，术后MPTA、WBLR值及LKS评分均高于对照组，JLCA值、VAS评分及并发症发生率均低于对照组。分析原因为传统的截骨手术依赖术者经验，截取骨块很难保证一步到位，反复X线透视不仅增加患者受到的辐射损伤，还会延长手术时间，增加出血量。而且截骨不足或多度会影响下肢负重力线的矫正，引起软骨、筋膜损伤，导致筋膜间隙综合征，延长住院时间[10]。而3D打印个体化截骨导板可大幅提高手术精度，使下肢力线快速达到术前模拟位置，减轻患者骨骼、神经、血管损伤，缩短手术时间及住院时间，减少出血量，同时下肢负重力线的纠正有助于患者膝关节恢复，使其更快下地行走，且减少膝关节内侧软骨磨损，延长膝关节使用寿命，提高LKS评分，减轻远期疼痛[11-12]。

　　综上所述，3D打印个体化截骨导板辅助HTO治疗膝骨关节炎患者能够提高截骨精度，纠正下肢力线，还能减轻手术创伤，缩短手术时间和住院时间，减轻关节疼痛，提高术后膝关节功能，同时降低术后并发症发生率，效果优于传统截骨方式。

　　参考文献

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