膝關節(jié)CT結合下肢負重位力線片構建膝關節(jié)置換個性化截骨導板的臨床應用研究.pdf

1、第一部分兩種不同設計思路3D打印截骨導板在全膝關節(jié)置換模型預手術的應用對比
　　目的:比較兩種不同思路設計的3D打印截骨導板在人工全膝關節(jié)置換（TKA）模型預手術中的優(yōu)劣。
　　方法:選取于2015年6月在貴州省人民醫(yī)院骨科行人工全膝關節(jié)置換術（TKA）的患者共15例.入院后行層厚為1毫米的膝關節(jié)CT薄層掃描以及帶標定器的下肢全長負重功能位X線正、側位片。男性患者共6例，女性患者共9例；年齡范圍53～86歲，平均67.8歲；

2、其中左側膝關節(jié)置換術7例，右側膝關節(jié)置換術8例。利用統(tǒng)計學形狀模型（SSM）技術及二維三維配準技術建立下肢立體空間三維模型，在此基礎上進行數(shù)字化模擬手術，確定截骨角度及位置。根據(jù)模擬手術確定的截骨方案，用兩種思路設計截骨導向器，分別為截骨槽組（鋸片直接套入導向器上的截骨槽進行截骨）及定位釘組（導向器確定無頭定位釘位置，根據(jù)無頭定位釘位置確定金屬截骨模塊位置），將設計完成的兩種截骨導向器模型及由薄層CT重建的膝關節(jié)3D模型用聚乳酸（PLA

3、）材料3D打印成實物。在打印的膝關節(jié)模型上進行預手術，觀察兩種截骨導板的優(yōu)劣。
　　結果:截骨時間：截骨槽組和定位釘組分別為(36.5±6.2)、(27.8±4.3) min，導板斷裂率分別為26.7％（8/30）、0，截骨片厚度與手術規(guī)劃厚度偏差分別為（3.4±2.5）、（1.6±1.7） mm，上述項目在兩組間有具備統(tǒng)計學意義的差異。截骨槽組和定位釘組3D打印導板所消耗時間分別為（307±28） min、（302±25） mi

4、n，組間差異無統(tǒng)計學意義。
　　結論:在用聚乳酸材料3D打印膝關節(jié)模型上進行的人工全膝關節(jié)置換預手術中，確定無頭定位釘?shù)慕毓菍О灞葞Ы毓遣鄣慕毓菍О褰毓菚r間更短、所得截骨片厚度更接近術前規(guī)劃、截骨面的平整度更好、截骨導板的斷裂率更低，但三維打印時間相當。
　　第二部分數(shù)字化模擬技術在全膝關節(jié)置換術前假體尺寸預測的臨床研究
　　目的：比較數(shù)字化模擬技術與傳統(tǒng)膠片模板在全膝關節(jié)置換術前假體尺寸預測的優(yōu)劣性。
　　方法

5、：選取2015年1月-6月在貴州省人民醫(yī)院骨科行全膝關節(jié)置換術患者60例，隨機數(shù)字表法分為兩組，數(shù)字化模擬測量組及傳統(tǒng)膠片測量組。數(shù)字化模擬測量組術前采用數(shù)字技術模擬手術截骨及假體置放選定假體尺寸型號，傳統(tǒng)膠片組術前使用傳統(tǒng)膠片模板在同樣放大率的X片上進行比對從而選定假體尺寸型號。比較兩組預測準確率。
　　結果：數(shù)字化模擬測量組股骨假體相差1號者2例，相差2號1例，傳統(tǒng)膠片組相差1號7例，相差2號2例，型號測量準確性分別為90.0

6、%和70.0%；數(shù)字化模擬測量組脛骨假體相差1號2例，傳統(tǒng)膠片組相差1號8例，相差2號2例，型號測量準確性分別為93.3%和66.7%。兩組差異都有顯著統(tǒng)計學意義。
　　結論：數(shù)字化模擬測量技術預測全膝關節(jié)置換術假體尺寸大小精確度較高，給下一步術前規(guī)劃及術前假體型號準備提供基礎。
　　第三部分膝關節(jié)CT結合下肢負重位力線片構建膝關節(jié)置換個性化截骨導板的臨床對比研究
　　目的：研究使用統(tǒng)計學形狀模型（SSM）及二維三維配

7、準技術，結合膝關節(jié)CT圖像及帶標定器的下肢負重功能位X光力線片，設計制作膝關節(jié)置換個性化截骨導板，并驗證臨床使用該導板的效果。
　　方法：采集貴州省人民醫(yī)院骨科(2014年10月至2015年6月)42例膝關節(jié)置換患者，通過隨機數(shù)字表法分為導板組（21例）和傳統(tǒng)手術組（21例），導板組術前行膝關節(jié)1毫米薄層CT及帶標定器的雙下肢負重功能位全長正側位X光片，利用simpleware7.0軟件重建出骨性膝關節(jié)三維模型；采用統(tǒng)計學形狀模型

8、（SSM）技術將雙下肢帶標定器的負重位全長正側位片擬合出膝關節(jié)骨三維模型；利用數(shù)字化的二維三維配準技術使得重建膝關節(jié)三維模型與擬合出的膝關節(jié)模型配準得到負重位下肢立體空間三維模型；在雙平面X片上選取髖及踝關節(jié)中心點，可得到兩中心點與膝關節(jié)三維模型的相對空間位置關系。利用Geomagic軟件進行術前測量、手術規(guī)劃，模擬手術截骨及假體（3D掃描獲得）置放，使得下肢力線得到完美重建及確定假體大小，逆向及正向設計截骨導板，快速成型技術制作導板實

9、物用于手術操作。傳統(tǒng)手術組采用器械公司提供的髓內及髓外定位裝置行手術截骨。術后影像學復查及短期隨訪，評估兩種手術方式的療效。
　　結果：手術時間：導板組為49±10.5min，傳統(tǒng)手術組為62±9.7min，有統(tǒng)計學差異；導板組假體冠狀股骨角、假體冠狀脛骨角、脛骨平臺后傾角及股骨前后髁截骨面與外科髁上軸線夾角角度分別為：89.2士1.7、89.0±1．1、6.6±1.4、0.9±0.3,傳統(tǒng)手術組分別為86.7土2.9、87.6±