文献报道髋关节翻修术中3D打印金

文章来源：中国修复重建外科杂志作者：张钟元，赵锦伟，黄相杰，江和训，徐梓耀导读髋臼翻修手术的目的是要获得牢固的假体固定和持久的关节活动能力。手术的重点在于修复骨缺损、恢复髋臼骨量、增大假体与髋臼骨质的接触面积以提供假体固定所需的初始稳定性；同时要保证髋臼假体的安装角度，尽可能恢复正常的髋臼旋转中心。最近发表在中国修复重建外科杂志上的一篇随访文献向我们详细的介绍了基于3DACT技术平台研发生产的翻修补块重建系统在临床的中的应用及使用方法。摘要目的探讨髋关节翻修术中采用3D打印金属骨小梁垫块修复PaproskyⅢ型髋臼骨缺损、重建髋臼的近期疗效。方法年8月—年12月，于5例初次髋关节翻修术中采用3D打印金属骨小梁垫块修复PaproskyⅢ型髋臼骨缺损、重建髋臼环形结构。男3例，女2例；年龄50～72岁，平均66岁。初次置换至翻修术时间为10～18年，平均14.4年。初次置换假体类型：非骨水泥型3例，骨水泥型2例。髋臼骨缺损分型：PaproskyⅢA型3例、ⅢB型2例。术前Harris评分为（34.23±11.67）分。患髋旋转中心高度为（38.17±8.87）mm、水平位置为（35.62±9.12）mm。结果手术时间～min，平均min；术中出血量～mL，平均mL。5例患者均获随访，随访时间18～24个月，平均21个月。末次随访时，髋关节Harris评分为（79.82±8.70）分，较术前明显提高（t=16.，P=0.）。术后1周X线片测量髋臼杯外展角为38～42°，平均39.4°；前倾角为13～18°，平均14.6°。患侧髋关节旋转中心高度为（22.08±8.33）mm、水平位置为（29.03±6.28）mm，与术前比较差异均有统计学意义（P0.05）；与健侧髋关节（28.62±7.73）、（27.29±4.22）mm比较，差异均无统计学意义（P0.05）。随访期间均无假体松动、脱位及假体周围骨折等并发症发生。结论髋关节翻修术中应用3D打印金属骨小梁垫块修复PaproskyⅢ型髋臼骨缺损，可重建髋臼环形结构，为髋臼杯提供稳定支撑结构，重建相对正常的髋关节旋转中心，避免医源性骨量丢失，髋关节功能恢复满意，远期疗效有待进一步随访。前言随着人工髋关节置换术的广泛开展，髋关节翻修患者也在逐年递增。骨溶解、假体周围感染侵蚀等造成的髋臼骨缺损是翻修术中面临的挑战，其中PaproskyⅢ型骨缺损患者髋臼环支撑结构被破坏，通常需修复骨缺损、重建髋臼环或支撑点，以获得髋臼稳定结构。目前修复髋臼骨缺损方法很多，主要包括结构性植骨、多孔金属垫块、髋臼加强环、Jumbo臼杯、双杯髋臼假体等，但存在骨来源有限、植骨吸收、机械失效、医源性加重骨缺损等不足。近年来临床开始采用骨小梁臼杯联合钽金属骨小梁垫块修复复杂髋臼骨缺损，以重建髋关节旋转中心，恢复髋关节正常生物力学，但普通金属骨小梁垫块外形常与缺损不匹配。如何安全、有效修复复杂髋臼骨缺损、重建髋臼，实现稳定的初始固定和长效生物学稳定，是临床需解决的难题。利用3D打印技术构建髋臼骨缺损模型，定制个性化垫块、臼杯，同时行术前模拟固定进行验证，为复杂髋关节翻修术中骨缺损的修复重建提供了一种新方法。年8月-年12月，我们在5例髋关节翻修术中应用3D打印金属骨小梁垫块修复PaproskyⅢ型骨缺损、重建髋臼，取得满意疗效。报告如下。1.临床资料1.1一般资料本组男3例，女2例；年龄50～72岁，平均66岁。患者均为初次单侧翻修；初次置换至翻修术时间为10～18年，平均14.4年。初次置换原因：股骨头缺血性坏死2例，髋关节发育不良并骨关节炎2例，股骨颈骨折1例。假体类型：非骨水泥型3例，骨水泥型2例。无假体周围感染患者。髋臼骨缺损分型：PaproskyⅢA型3例、ⅢB型2例。术前Harris评分为（34.23±11.67）分。术前常规摄髋关节正侧位X线片及CT，测量患髋旋转中心高度为（38.17±8.87）mm，旋转中心水平位置为（35.62±9.12）mm。1.2术前处理术前行双侧髋关节CT扫描，层厚0.mm，将数据以DICOM格式导入至Mimics10.0软件，重建患侧髋关节髋臼并转换成三维数字模型；导入至Magics15.0软件进行后处理，重建患侧髋关节髋臼骨缺损三维模型；导入3D打印机中，采用ABS树脂按照1∶1比例打印髋臼骨缺损模型，评估骨缺损类型，设计金属骨小梁垫块和手术方案，建立垫块三维数字模型，设置孔隙率和孔径等参数后，使用电子束熔融金属3D打印机采用钛合金粉末打印金属骨小梁垫块，用于修复髋臼骨缺损。1.3手术方法全麻下，患者取健侧卧位。取髋关节后外侧入路，切开关节囊，显露髋关节假体，充分显露髋臼缘，取出原假体，彻底清除残留骨水泥及髋臼填充结缔组织，充分暴露髋臼骨性结构，再次评估髋臼骨缺损情况。彻底清除髋臼处溶解灶，定位髋臼旋转中心，使用髋臼锉磨锉髋臼和骨缺损处骨质至表面渗血。根据术前规划安放3D打印金属骨小梁垫块，螺钉辅助固定。安放臼杯至合适位置，拧入固定螺钉。垫块与垫块之间、垫块与臼杯之间涂抹少量骨水泥，以增大垫块之间、垫块与臼杯之间的接触；垫块与宿主骨间以及臼杯与宿主骨间的空隙均植入骨屑。术中根据股骨侧松动情况决定是否更换股骨假体，本组3例更换股骨假体。X线透视检查翻修假体安放位置准确后，常规放置引流并关闭切口。1.4术后处理及疗效评价指标术后常规抗感染、预防下肢深静脉血栓形成治疗，24h后拔除引流。患者麻醉清醒后即开始踝关节主动跖屈、背伸活动，股四头肌和小腿三头肌舒缩功能锻炼，第2天开始下地扶拐部分负重行走，2周后根据患者康复情况逐渐改为负重行走。记录手术时间、术中出血量及输血量。术后1、3、6、12个月及以后每年1次门诊复查。采用Harris评分评价关节功能。复查X线片评估假体位置、有无松动以及髋关节旋转中心位置，于术后1周X线片测量髋臼杯外展角、前倾角以及双髋旋转中心高度（旋转中心至双侧泪滴连线的垂直离）、旋转中心水平位置（旋转中心至通过泪滴下缘并垂直于双侧泪滴连线的直线距离）。1.5统计学方法采用SPSS16.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。2.结果本组手术时间～min，平均min；术中出血量～mL，平均mL。术中均行自体血回输，回输量～mL，平均mL；同时输血～mL，平均mL。5例患者均获随访，随访时间18～24个月，平均21个月。末次随访时，患者步态基本正常，髋关节屈伸功能恢复良好，能完成日常行走、下蹲等活动。髋关节Harris评分为（79.82±8.70）分，较术前明显提高，差异有统计学意义（t=16.，P=0.）。术后1周，X线片测量髋臼杯外展角为38～42°，平均39.4°；前倾角为13～18°，平均14.6°。患侧髋关节旋转中心高度为（22.08±8.33）mm，较术前明显下降（t=6.，P=0.），与健侧髋关节（28.62±7.73）mm比较差异无统计学意义（t=?3.，P=0.）；患侧髋关节旋转中心水平位置为（29.03±6.28）mm，较术前明显减小（t=4.，P=0.），与健侧髋关节（27.29±4.22）mm比较差异无统计学意义（t=1.，P=0.）。随访期间均无假体松动、脱位及假体周围骨折等并发症发生。见图1。患者详细资料见表1。图1患者，男，50岁，人工全髋关节置换术后17年发生假体松动行翻修术a.术前正侧位X线片显示假体松动，髋臼严重骨缺损；b.三维重建髋臼骨缺损模型并模拟垫块植入；c.3D打印金属骨小梁垫块实物；d.术中植入金属骨小梁垫块及臼杯；.术后6个月正侧位X线片Fig.3.讨论髋关节翻修术的主要目标是有效填充骨缺损、稳定的假体植入以及恢复髋关节旋转中心，最终恢复髋关节功能。PaproskyⅢ型髋臼骨缺损的修复是翻修术中难点，由于患者假体型号不同、骨缺损形状不规则，增大了手术难度。随着3D打印技术趋于成熟，个性化精准治疗成为可能。杨龙等认为应用3D打印技术能准确显示髋关节解剖形态，有效帮助医生进行手术规划，并进行精准的人工髋关节置换术。刘曦明等认为3D打印技术可辅助医生进行骨盆髋臼骨折术前诊断、术前规划和术中导航，并能制作个体化植入物。个性化导航模块及术前规划能有效缩短手术时间和减少骨量丢失，使软组织损伤降至最低，减少感染等手术并发症的发生。赵星等认为该技术具有精确性、个性化、直观化等优点，并将3D打印技术与传统手术方式相结合，有效地解决了肱骨远端骨缺损修复建问题。目前，髋关节翻修手术不断追求假体个性化、精确化，因此3D打印技术在翻修术中的应用获得了巨大

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