孫保飛，　張敬東，　劉欣偉，　華政哲，　王　宇，　劉　銘，　王　寧，　韓文鋒

沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 骨科 全軍重癥戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中心，遼寧 沈陽　110016

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應(yīng)用3D打印個性化截骨模具行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后失血量臨床研究

孫保飛，張敬東，劉欣偉，華政哲，王宇，劉銘，王寧，韓文鋒

沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 骨科 全軍重癥戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中心，遼寧 沈陽110016

摘要：目的評價3D打印個性化截骨模具輔助下行全膝關(guān)節(jié)置換(TKA)術(shù)后失血量。方法收集2014年4月至2016年4月沈陽軍區(qū)總醫(yī)院骨科收治的14例(18膝)應(yīng)用3D打印個性化截骨模具行TKA患者為研究組，14例(17膝)應(yīng)用傳統(tǒng)截骨器械行TKA為對照組。2組患者均在術(shù)后12 h給予口服利伐沙班片(10 mg/d)預(yù)防下肢靜脈血栓形成，術(shù)后48 h拔除患膝負壓引流管。分別記錄兩組患者的手術(shù)時間、術(shù)后48 h引流量，根據(jù)公式計算術(shù)后總失血量。結(jié)果研究組患者手術(shù)時間為(57.0±7.3)min，對照組為(58.0±8.1)min，兩組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。研究組患者術(shù)后48 h引流量為(373.33±199.18)ml，對照組為(414.12±255.71)ml，兩組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。研究組患者術(shù)后48 h總失血量為(522.86±317.73)ml，對照組為(789.99±355.82)ml，兩組間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論3D打印個性化截骨模具輔助完成TKA與傳統(tǒng)器械行TKA比較，可以明顯減少術(shù)后總失血量，對TKA后快速康復(fù)可以起到良好的輔助作用。

關(guān)鍵詞：全膝關(guān)節(jié)置換；3D打?。豢偸а?/p>

DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2016.04.04

3D打印技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)中有良好的應(yīng)用前景。TKA的療效與術(shù)中截骨量以及假體安裝的位置、角度有很大關(guān)系[1-3]。研究表明，應(yīng)用計算機CT三維重建技術(shù)評估骨科內(nèi)植物安裝的位置及內(nèi)置物大小的可行性和準確性較高[4]。在這一研究成果的基礎(chǔ)上，通過CT檢查獲取患者的膝關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，在計算機軟件輔助下將其轉(zhuǎn)化為三維模型，再應(yīng)用3D打印技術(shù)制作3D打印個性化截骨模具，對TKA術(shù)中精確截骨、減少術(shù)后引流量及總失血量有很大幫助。本研究采用隨機對照方法，探討3D打印個性化截骨模具對TKA手術(shù)患者術(shù)后總失血量的影響?，F(xiàn)報道如下。

1　資料與方法

1.1一般資料收集2014年4月至2016年4月沈陽軍區(qū)總醫(yī)院收治的14例(18膝)應(yīng)用3D打印個性化截骨模具行TKA患者為研究組，14例(17膝)應(yīng)用傳統(tǒng)截骨器械行TKA為對照組。研究組中，男性4例，女性10例；年齡57～79歲，平均年齡(65.71±7.69)歲。2例患者Ⅰ期行雙膝關(guān)節(jié)置換，2例患者Ⅱ期行TKA；所有患者均為初次膝關(guān)節(jié)置換；均無手術(shù)禁忌證。對照組中，男性3例，女性11例；年齡56～77歲，平均年齡(66.71±6.27)歲。1例患者Ⅰ期行雙膝關(guān)節(jié)置換，1例患者分Ⅱ期行雙膝關(guān)節(jié)置換，3例患者Ⅱ期行TKA；所有患者均為初次膝關(guān)節(jié)置換；均無手術(shù)禁忌證。兩組患者一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。所有患者在術(shù)前均取得知情同意并簽署手術(shù)知情同意書。

1.2術(shù)前準備患者常規(guī)行膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線、髕骨軸位X線、站立位雙下肢全長正位X線(自髖關(guān)節(jié)至踝關(guān)節(jié))、膝關(guān)節(jié)CT檢查。CT掃描參數(shù)：以膝關(guān)節(jié)為中心，上至髖關(guān)節(jié)、下至踝關(guān)節(jié)，層厚為0.625 mm。將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，應(yīng)用計算機軟件將數(shù)據(jù)進行三維重建，并測定股骨外旋角及外翻角，脛骨平臺后傾角，預(yù)估術(shù)中股骨側(cè)及脛骨側(cè)使用假體的型號，確定術(shù)中股骨及脛骨的截骨量及截骨角度。所有患者術(shù)前常規(guī)行心電圖、胸部X線影像、心臟彩超、下肢動靜脈血管彩超及血生化、凝血功能、術(shù)前免疫等檢查，了解患者重要臟器功能及有無手術(shù)禁忌證。

1.3手術(shù)方法兩組患者均由同一醫(yī)療小組完成，并且由同一醫(yī)師主刀。所有患者均不做髕骨置換。

1.3.1研究組全麻后，患者取仰臥位，縛氣囊止血帶。碘酒、酒精消毒下肢術(shù)區(qū)皮膚，鋪無菌手術(shù)單，敷皮膚保護膜?；贾?qū)血后氣囊止血帶充氣，作膝關(guān)節(jié)正中切口，長約15 cm，逐層切開皮膚、皮下、淺筋膜，沿髕骨內(nèi)緣切開關(guān)節(jié)囊，將髕骨向外側(cè)翻開，屈曲膝關(guān)節(jié)顯露關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)。切除內(nèi)外側(cè)殘留半月板、前后交叉韌帶及關(guān)節(jié)邊緣骨贅。刮除股骨髁負重區(qū)軟骨，應(yīng)用股骨側(cè)3D打印個性化截骨模具作股骨髁截骨，無需打開髓腔進行股骨髓腔定位。屈膝位顯露脛骨平臺，刮除軟骨后應(yīng)用脛骨側(cè)3D打印個性化截骨模具作脛骨截骨。安裝膝關(guān)節(jié)試模，評估并平衡伸膝、屈膝間隙，大量生理鹽水脈沖沖洗術(shù)區(qū)，于截骨表面及假體內(nèi)側(cè)分別涂抹骨水泥，選擇合適的脛骨基座、脛骨墊片及股骨髁假體，快速安裝各假體，骨水泥固化后清除多余骨水泥，咬除髕骨邊緣骨贅，修整髕骨關(guān)節(jié)面，髕周去神經(jīng)處理。再次脈沖沖洗術(shù)區(qū)，于關(guān)節(jié)腔內(nèi)留置負壓引流管，逐層連續(xù)縫合至皮膚。無菌敷料包扎。術(shù)畢。典型病例見圖1。

1.3.2對照組傳統(tǒng)TKA手術(shù)暴露過程與3D打印個性化截骨模具組相同，術(shù)中使用常規(guī)截骨器械進行截骨，行股骨側(cè)截骨過程中需打開髓腔。

1.4術(shù)后處理所有患者術(shù)后12 h常規(guī)使用利伐沙班(10 mg/d)抗凝，預(yù)防下肢深靜脈血栓形成；預(yù)防性使用抗生素；術(shù)后48 h拔除引流管。

1.5評價指標記錄兩組患者年齡、身高、體質(zhì)量、術(shù)后48 h引流量，計算術(shù)后總失血量。所有患者術(shù)前及術(shù)后24、72 h行血常規(guī)檢查；對術(shù)后血紅蛋白<80 g/L患者予以輸血治療，分別記錄兩組患者輸血例數(shù)。術(shù)后引流量即為負壓引流球內(nèi)液體量。根據(jù)術(shù)前測量的患者的身高和體重計算出術(shù)前血容量(patient blood volume, PBV)。

圖1患者女性，65歲，雙膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(a.雙膝退行性改變，內(nèi)側(cè)間隙變窄，且合并內(nèi)翻畸形；b.術(shù)中3D打印個性化截骨模具的安裝；c.該患者術(shù)后X線影像可見假體角度及位置良好，下肢力線恢復(fù)滿意)

PBV=k1×H3+k2×W+k3

其中，PBV為術(shù)前血容量(L)，H為身高(m)，W為體質(zhì)量(kg)；常數(shù)項男性患者k1=0.366 9，k2=0.032 19，k3=0.604 1；女性患者k1=0.356 1，k2=0.033 08，k3=0.183 3。通過術(shù)前血容量結(jié)合血細胞容積，根據(jù)以下公式計算總失血量[5]：總失血量即紅細胞總丟失量(red blood cell loss, RBC loss)。如果有輸血，需將輸血量加上[6]。

RBC loss =PBV×(術(shù)前血細胞容積-術(shù)后血細胞容積)

2　結(jié)果

2.1兩組患者圍術(shù)期一般情況比較兩組患者術(shù)中操作及術(shù)后康復(fù)順利，術(shù)后觀察12 d；術(shù)后均未出現(xiàn)并發(fā)癥，術(shù)中及術(shù)后均未給予輸血治療；均在術(shù)后48 h拔除引流管，術(shù)后12 d拆線。兩組患者術(shù)前血紅蛋白、出血時間、術(shù)前血漿凝血酶原時間、術(shù)前活化部分凝血活酶時間、術(shù)前血小板計數(shù)及輸血率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

2.2兩組患者手術(shù)時間、術(shù)后引流量、術(shù)后總失血量比較研究組患者手術(shù)時間為(57.0±7.3)min，對照組為(58.0±8.1)min，兩組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。研究組患者術(shù)后48 h引流量為(373.33±199.18)ml，對照組為(414.12±255.71)ml，兩組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。研究組患者術(shù)后總失血量為(522.86±317.73)ml，對照組為(789.99±355.82)ml，兩組間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表2　兩組患者手術(shù)時間、術(shù)后引流量、術(shù)后總失血量比較

3　討論

TKA手術(shù)是目前治療膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎成功的手術(shù)方式之一，但TKA手術(shù)仍存在許多并發(fā)癥，如術(shù)后感染、失血、假體松動等[7]，其中術(shù)后失血量是影響患者術(shù)后康復(fù)的最大因素。研究表明，單側(cè)TKA手術(shù)能造成大量失血，術(shù)中出血量為100～500 ml，術(shù)后引流量為300～800 ml，隱性失血量為500～800 ml[8]，總失血量可高達1 500 ml[9]。很多患者需術(shù)后輸血，而輸血存在感染血液傳播疾病、輸血后不良反應(yīng)等潛在風(fēng)險[10-13]。自體輸血雖無這些潛在風(fēng)險，但其花費較大，多數(shù)患者難以接受。TKA手術(shù)行股骨截骨時需打開股骨髓腔進行股骨髓腔定位，這一操作中可損傷松質(zhì)骨及髓內(nèi)血管，造成髓腔大量滲血，從而導(dǎo)致術(shù)中、術(shù)后失血量增加[14-15]。

隨著科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用到TKA手術(shù)中，其中應(yīng)用3D打印個性化截骨模具輔助行TKA手術(shù)是目前較為成熟的技術(shù)。術(shù)前采集患者膝關(guān)節(jié)CT影像學(xué)數(shù)據(jù)，并將其輸入計算機，經(jīng)計算機軟件進行CT三維重建，測量股骨外旋及外翻角、脛骨平臺后傾角，預(yù)估術(shù)中所用假體型號及截骨量、截骨角度[16]，簡化了手術(shù)操作，減少了手術(shù)時間。最重要的是，應(yīng)用3D打印個性化截骨模具輔助行TKA手術(shù)行股骨遠端截骨時無需行股骨開髓腔，這將大大減少術(shù)中及術(shù)后股骨髓腔出血。本研究中將應(yīng)用3D打印個性化截骨模具輔助行TKA手術(shù)與傳統(tǒng)TKA手術(shù)術(shù)后失血量進行對照研究后發(fā)現(xiàn)，前者術(shù)總失血量明顯少于后者，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

目前，3D打印技術(shù)應(yīng)用在TKA手術(shù)中尚未在臨床普及，國內(nèi)文獻也鮮有報道。本研究證明，與傳統(tǒng)TKA手術(shù)相比，應(yīng)用3D打印個性化截骨模具輔助行TKA手術(shù)能顯著減少術(shù)后總失血量，為患者術(shù)后快速康復(fù)提供了保障。本研究的不足之處在于納入病例較少，研究組僅有14例患者；其次，應(yīng)用3D打印個性化截骨模具輔助行TKA手術(shù)的長期療效因本研究未做隨訪尚不明確。因此，本研究結(jié)果還需要大樣本及長期對照研究來證實。

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基金項目：遼寧省科學(xué)技術(shù)計劃項目面上項目(2015020446)

通信作者：韓文鋒，E-mail：hanwenfeng@medmail.com.cn

文章編號：2095-5561(2016)04-0204-04 中圖分類號：R687.4

文獻標志碼：A

收稿日期：2016-06-05

Clinical study on the changes of blood loss volume in total knee arthroplasty using 3D printing individualized osteotomy mold

SUN Bao-fei,ZHANG Jing-dong,LIU Xin-wei,HUA Zheng-zhe,WANG Yu,LIU Ming,WANG Ning,HAN Wen-feng

(Department of Orthopedics,The General Hospital of Shenyang Military Command,Shenyang 110016,China)

Abstract：ObjectiveTo explore the blood loss volume after 3D printing individualized osteotomy mold assisted total knee arthroplasty(TKA).MethodsA retrospective study was performed on 28 cases of patients that received TKA in the General Hospital of Shenyang Military Command from April 2014 to April 2016.Among the patients,14 patients(18 knees)received TKA that were aided by customized 3D printing individualized osteotomy mold were in the treatment group,another 14 patients(17 knees)that were treated with traditional TKA were in control group.The patients in both groups were given the oral anticoagulation(Rivaroxaban 10 mg/day)12 hours after the surgery to prevent the deep vein thrombosis of lower limb,the drainage tube was removed 48 hours after the surgery.The operation time and the volume of postoperative 48 hours drainage were recorded to calculate the total blood loss according to the formula.ResultsThe operation time was(57.0±7.3)minutes in the treatment group and(58.0±8.1)minutes in the control group,there was no significant difference between the two groups(P>0.05).The volume of postoperative 48 hours drainage was(373.33±199.18)ml in the treatment group and(414.12±255.71)ml in the control group,there was no statistically significant difference between the two groups(P>0.05).The total blood loss was(522.86±317.73)ml in the treatment group and(789.99±355.82)ml in the control group,there were statistically significant differences between the two groups(P<0.05).ConclusionCompared with the traditional TKA,3D printing individualized osteotomy mold assisted TKA plays a good supporting role in postoperative of rapid rehabilitation,with significantly reducing trauma and total blood loss.

Key words:Total knee arthroplasty;3D printing;Total blood loss

第一作者：孫保飛(1988-)，男，河北衡水人，醫(yī)師，碩士