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3D打印定制化截骨导板辅助胫骨畸形一期截骨+全膝...-1

2022.1.23
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

3D打印定制化截骨导板辅助胫骨畸形一期截骨+全膝关节置换诊疗分析

骨骨折的2%~12%,患者常出现下肢力线偏移现象。而胫骨畸形和力线不良会改变患者的膝、踝关节的负荷传导,导致患者出现下肢疼痛、关节功能障碍等不适症状,进而加速下肢关节骨关节炎进展,严重影响患者的生活质量。为了矫正畸形、缓解疼痛、防止继发性骨关节炎的发生,骨科医生尝试了多种外科手术方式,如截骨矫形术、髓内钉或钢板固定、关节置换等,而截骨矫形是改善下肢力线的主要方式,能大幅减小复杂关节置换的困难程度。为了能准确纠正畸形,精确的术前规划必不可少。传统的截骨矫形术,多由高年资医生按照二维的X线片测量,凭借其临床经验进行操作,受主观因素的影响较大,可能会出现截骨角度、方向的失误,难以实现解剖重建的最优化。此外,由于骨骼畸形的性质是三维的、多平面的,因此,基于传统的二维X线片制定的术前规划已被证实无法满足对骨骼三维畸形的观察,难以实现精确的术前规划,截骨准确性难以保证。而术前CT三维重建技术能够提供更加直观的骨性解剖标志,和分析畸形程度,但难以在三维空间内为多平面的复杂畸形提供准确的量化评估,同时不能为保证术前规划在术中精准实施。


近年来,3D打印技术在骨科领域得到了迅猛的发展。3D打印模型可协助医生对复杂畸形有更直观的了解,并允许在模型上进行术前模拟。基于3D打印制造的个性化截骨导板可确保术中的矫正位置,实现术前规划的准确术中复制,保证截骨的精确性。多项国外研究表明,基于3D打印规划的截骨矫形术在治疗桡骨远端复杂畸形、股骨畸形、踝关节畸形、胫骨平台畸形等方面均取得了较好的临床效果,具有非常广阔的应用前景。而国内借助3D打印技术设计个性化截骨导板辅助治疗胫骨畸形的研究尚处于探索阶段。本研究采用3D打印技术治疗1例合并复合严重胫骨畸形的膝骨关节炎患者,行一期胫骨截骨+全膝关节置换术,取得良好疗效,现将其临床资料和治疗过程报告如下。


资料与方法


病例资料    65岁女性患者,因“双胫骨术后50年,双膝疼痛10年,加重3年”入院。患者50年前因“双膝关节疼痛”在外院行“双侧胫骨上段截骨矫形内固定术”,术后双膝关节疼痛缓解,正常行走。10年前患者无诱因出现行走时双膝部疼痛,活动受限,诉“双侧小腿逐渐变形”,保守治疗效果不佳。近3年来上述症状明显加重,以右膝为重,严重影响生活质量。患者进一步来我院就诊,门诊以“双膝骨关节炎、双侧胫骨畸性”收入院。查体:生命体征平稳,心肺腹查体阴性,双膝关节呈内翻、反屈、骨性肥大畸形,以右膝为重,双膝关节内外侧间隙压痛明显。左右膝关节活动度-10°~110°,双侧髌骨研磨试验(+),浮髌试验(-)。双足趾活动正常,双下肢皮肤感觉正常,末梢血运良好。辅助检查:双膝X线片示双膝关节呈严重退行性改变,内翻畸形,关节周围骨质增生,见骨赘形成,双侧胫骨平台呈前倾畸形,双膝关节呈矢状位反屈畸形,冠状位内翻畸形,门型钉植入物在体内未取出(见图1)。患者无明显手术禁忌证,完善术前检查。


图1.png


术前准备 术前应用Philips CT对患者双下肢全长进行扫描,扫描条件:电压120kV,层厚0.625mm,电流30mA。将CT扫描数据以DICOM格式保存并导入到昕健Arigin3DPro三维重构软件V5.0(著作权号:2017SR56650)中,运用软件的阈值分割功能将骨与软组织区分开,提取出骨组织。再通过区域增长操作将膝关节、胫骨从其他骨组织中分离出来,对病骨进行三维重建,获得相应的三维模型,并以stl.格式保存。将stl.格式的3D模型数据导入昕健Ari-gin3D手术导板自动设计软件V4.0(著作权号:2017SR584553)中。在手术医生的全程参与下,于该软件的术前方案设计中,标记三维模型上的胫骨平台切线、胫骨内外侧线、旋转中心和截骨线,以确定截骨位置和截骨平面;通过下肢力线、股骨机械轴线、胫骨机械轴线确定矫正角度,并根据实际情况调整该角度。通过截骨平面构建截骨刀槽,患者骨骼模型创建导板贴合部件,通过软件算法对模型进行整合和优化,该软件自动生成个性化截骨导板模型(见图2),最后通过3D打印机执行打印命令,制作出个性化截骨导板实体(见图3~4)。



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