人工膝关节翻修严重骨缺损手术

借助个性化金属3D打印技术获得成功!


一筹莫展:坎坎坷坷手术路

        今年76岁的田世明是咸阳人。3年前因为膝盖疼痛,入院经检查才知道是老年退行性改变。2014年10月,他接受了人工全膝表面置换术。“术后3个月,膝盖就不疼了,我以为我已经好了。但是3个月之后,腿又开始疼了,上个卫生间得扶墙走,疼得钻心”田大爷说。不料,这竟是术后感染的表现,他的心一下子紧张起来。

        疼痛难忍,2015年10月,田大爷又接受了第二次手术,感染旷置术,即在关节内放置抗生素骨水泥间隔器。这第二次手术倒是治好了感染,可田大爷却不能走路了,还造成了更大的骨缺损。他说:“老伴有糖尿病,腿不好,得坐轮椅。没想到我也站不起来了,儿女工作也忙,还得分身照顾我们两个,太辛苦孩子们了。”

3D打印模型显示骨缺损状态

        这两年以来,田大爷基本不能行走,生活多是坐和躺,本以为就会这么绝望的过完一生。意外的是,亲戚朋友给他带来了好消息,给他推荐了西安市红会医院。近日,抱着一丝希望的田大爷慕名来到西安市红会医院就诊,关节病医院膝关节病区马建兵主任接诊了田大爷。入院时,田大爷由于多次手术造成严重骨缺损,下肢已经严重畸形,基本丧失行动能力。

        姚舒馨副主任医师介绍说:“全膝关节置换术是治疗终末期膝关节疾病的最有效的方法,可以减轻疼痛,恢复关节功能,但是术后感染是最为严重的并发症之一,感染后需要再做两次甚至两次以上手术,会对关节周围骨质造成大量骨缺损。由于缺乏能修补巨大骨缺损的合适材料,以往的异体骨植骨往往会因为排异反应和后期的骨吸收导致手术失败。”

魏威护士长叮嘱田大爷注意事项

另辟蹊径,金属3D打印实现“私人定制”

        “巨大骨缺损这种情况,在3D金属打印出现之前,我们只有用骨水泥这些原始的方法去做补充、填充,但可能只维持几年就又得重新做,我们不想患者承受这样反复的痛苦”马建兵主任说。

        马建兵主任带领姚舒馨副主任医师和张维杰博士组成医疗组,针对田大爷的特殊病情,决定采用目前最先进的金属3D打印技术为患者量身打造替代缺损的骨头,也就是“私人订制”。

3D打印胫骨、股骨缺损模型

3D打印金属补块预手术

        “通过对田大爷进行精准的三维CT扫描获得骨骼正常和缺损的数据,然后与目前国内唯一通过国家CFDA审批并临床应用的北京爱康宜诚医疗公司合作,依托膝关节病区原有数字骨科实验室已经开展的3D打印模拟临床经验,根据田大爷术前骨骼缺损状态及医工协作的讨论方案,3D打印重建出骨骼模型。通过‘ITI(Image To mplant)’医生-工程师的医工交互平台反复修改设计方案,为田大爷量身定制出修补严重骨缺损的3D打印金属垫块,并进行了模拟膝关节翻修手术演练,大大提高了手术的成功率”马建兵主任介绍说。



3D打印金属垫块

术前7-8次方案修改,术中金属与骨头紧密结合

        2017年11月1日,手术按预期设计方案顺利完成。医工合作为田大爷量身定制的金属3D打印金属垫块确保了骨缺损后假体植入的初始稳定性,表面金属骨小梁的孔隙设计可以使二期金属与自体骨紧密结合。

手术设计:胫骨侧A方案


手术设计:胫骨侧B方案


术前模拟安装:定制金属3D打印垫块

        手术的操作流程大大简化,手术时间仅用1个半小时,手术并发症减少,假体植入后的长期稳定性也得到有效保证。在术后第3天,田大爷已经可以自行下地行走开始康复训练。

田大爷术后恢复良好


        此例个性化金属3D打印膝关节垫块植入物的设计和植入人体的成功治疗过程凝聚了临床医生和工程师的大量心血。借助高科技3D金属打印技术修补骨缺损,与传统植骨等治疗方法相比更有优势,为复杂膝关节翻修术中严重骨缺损处理提供了新的治疗理念。未来3D打印技术必将加速革新,更广泛地应用到医疗领域,成为未来精准化骨科治疗领域的发展方向,造福广大患者。