切换至 "中华医学电子期刊资源库"
高级检索
中华关节外科杂志(电子版)

中华关节外科杂志(电子版) ›› 2021, Vol. 15 ›› Issue (02) : 143 -150. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2021.02.003

所属专题： 文献；

临床论著

3D打印微孔钛人工腕关节的设计与临床应用
徐永清1,†(), 宋慕国1, 范新宇1, 蔡兴博1, 王腾1, 林玮1, 李川1, 何晓清1, 崔轶1, 李霞1, 黄有军2, 周思远2   
  1. 1. 650032　昆明，联勤保障部队第九二〇医院全军创伤骨科研究所
    2. 215000　苏州微创关节医疗科技有限公司
  • 收稿日期:2021-01-22 出版日期:2021-04-01
  • 通信作者: 徐永清
  • 基金资助:
    云南省创伤骨科临床医学中心(ZX20191001); 云南省重点新产品开发计划(2015BC004); 3D打印微孔钛人工腕关节临床试验前研究(2020YGB04)

Design and clinical application of 3D printed microporous titanium artificial wrist joint

Yongqing Xu1,†(), Muguo Song1, Xinyu Fan1, Xingbo Cai1, Teng Wang1, Wei Lin1, Chuan Li1, Xiaoqing He1, Yi Cui1, Xia Li1, Youjun Huang2, Siyuan Zhou2   

  1. 1. Institute of Orthopaedic Trauma, 920th Hospital of Joint Logistics Support Force, Kunming 650032, China
    2. Suzhou minimally invasive joint medical technology limited company, Suzhou 215000, China
  • Received:2021-01-22 Published:2021-04-01
  • Corresponding author: Yongqing Xu
全文 ( ) 下载PDF ( ) 导出引用
引用本文：

徐永清, 宋慕国, 范新宇, 蔡兴博, 王腾, 林玮, 李川, 何晓清, 崔轶, 李霞, 黄有军, 周思远. 3D打印微孔钛人工腕关节的设计与临床应用[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2021, 15(02): 143-150.

Yongqing Xu, Muguo Song, Xinyu Fan, Xingbo Cai, Teng Wang, Wei Lin, Chuan Li, Xiaoqing He, Yi Cui, Xia Li, Youjun Huang, Siyuan Zhou. Design and clinical application of 3D printed microporous titanium artificial wrist joint[J]. Chinese Journal of Joint Surgery(Electronic Edition), 2021, 15(02): 143-150.

目的

自行设计3D打印微孔钛人工腕关节，经医院伦理委员会批准后，观察临床效果。

方法

自2019年2月至2020年11月，收治类风湿性腕关节炎4例，枪伤致腕关节开放性部分缺损1例，骨性腕关节炎1例，均采用个性化3D打印微孔钛人工腕关节置换术治疗。纳入标准：腕关节炎疼痛明显，需要行全腕关节融合，腕骨严重缺血坏死、塌陷。排除标准：腕关节结核或化脓性感染，全身情况差，合并严重并发症。术前、术后评估测量腕关节疼痛(VAS)评分，腕关节活动度(屈伸、尺桡偏、旋转活动度)以及握力，采用配对资料比较的秩和检验进行统计学分析。

结果

患者均获随访，时间12.5(2.7，19.5)个月。末次随访时：VAS评分由术前的47.5(45.0，60.0)分减少为0(0，2.5)分(Z＝-2.232，P<0.05)；握力由术前的7.00(3.0，9.0)kg增加到术后17.5(11.5，20.0)kg(Z＝-2.201, P<0.05)；腕关节活动度中屈曲、尺偏和桡偏较术前明显改善(Z＝-2.214，-2.041，-2.333，均为P<0.05)，背伸、旋前和旋后改善不明显(P>0.05)。关节假体均无松动及脱位。

结论

3D打印微孔钛人工腕关节治疗重度腕关节疾病初期临床观察效果良好，病人满意。

关键词: 腕关节, 关节炎, 关节成形术, 打印, 三维, 假体和植入物
Objective

To design the method of 3D printing microporous titanium artificial wrist joint by ourselves, and observe the clinical effect after approval by the ethics committee of the hospital.

Methods

From February 2019 to November 2020, four cases of rheumatoid carpal arthritis, one case of open part defect of carpal joint caused by gunshot wound, and one case of osteoarthritis of carpal joint were treated with individualized 3D printing microporous titanium artificial wrist joint replacement. Inclusion criteria: obvious pain in carpal arthritis, complete wrist joint fusion, severe ischemic necrosis and collapse of carpal bone. Exclusion criteria: wrist tuberculosis or suppurative infection, poor systemic condition, combined with serious complications. Preoperative and postoperative assessments measured wrist pain using visual analogue scale(VAS), wrist range of motion (flexion and extension, radioulnar deviation, and rotational range of motion), and grip strength.The paired data were compared by rank sum test for statistical analysis.

Results

The postoperative follow-up period was 12.5(2.7, 19.5)months. VAS score decreased from 47.5(45.0, 60.0) to 0(0, 2.5)(Z=-2.232, P<0.05). The preoperative grip strength increased from 7.0(3.0, 9.0) kg to 17.5(11.5, 20.0) kg(Z=-2.201, P<0.05) after operation. Flexion, ulnar deviation and radial deviation of wrist range of motion were significantly improved (Z =-2.214, -2.041, -2.333, all P <0.05), but dorsiflexion, pronation and supination were not significantly improved (P>0.05). There was no loosening or dislocation of the prosthesis.

Conclusion

The clinical effect of 3D printing microporous titanium artificial wrist joint is good and the patients are satisfied.

Key words: Wrist joint, Arthritis, Arthroplasty, Printing, three-dimensional, Prostheses and implants
图1 人工腕关节示意图
图2 人工腕关节实物图
表1 患者腕关节疼痛、握力及腕关节活动度情况[n＝6，M(P25，P75)]
时间 疼痛评分(分) 握力(kg) 腕关节活动度(°)
屈曲 背伸 尺偏 桡偏 旋前 旋后
术前 47.5(45.0，60.0) 7.0(3.0，9.0) 0 45.0(7.5，52.5) 10.0(0，22.5) 0 85.0(62.5，90.0) 90.0(62.5，90.0)
术后 0(0，2.5) 17.5(11.5，20.0) 25.0(10.0，32.5) 25.0(20.0，62.5) 20.0(13.7，26.3) 10.0(10.0，11.3) 90.0(85.0，90.0) 90.0(82.5，90.0)
Z值 -2.232 -2.201 -2.214 0.000 -2.041 -2.333 -1.633 -1.342
P值 0.026 0.028 0.027 1.000 0.041 0.020 0.102 0.180
图3 典型病例1左腕类风湿性关节炎行个体化3D打印微孔钛人工腕关节置换术前、术中和术后情况。图A为左腕关节术前正侧位X线片，示腕关节间隙变窄，部分关节间隙消失，关节软骨面破坏明显；图B为术前握力检测，健侧32 kg，患侧8 kg；图C为术前患者腕关节屈曲0°和背伸40°；图D为术中切口位置；图E为个体化人工腕关节；图F为术中植入人工关节后，关节稳定，活动范围满意；图G为术后18个月左腕关节正侧位X线片，示假体位置佳；图H为术后18个月握力检测，健侧32 kg，患侧15 kg；图I为术后18个月腕关节屈曲40°和背伸20°
图4 典型病例2右腕创伤性关节炎行个体化3D打印微孔钛人工腕关节置换术前和术后情况。图A为右腕关节术前正侧位X线片，示腕关节间隙明显变窄，局部囊性变，月骨塌陷，关节软骨面破坏；图B为术前握力检测，健侧28 kg，患侧6 kg；图C为术前腕关节屈曲0°和背伸50°；图D为术后6个月右腕关节正侧位X线片，示假体位置佳；图E为术后6个月腕关节屈曲10°和背伸70°；图F为术后6个月握力检测，健侧28 kg，患侧20 kg
图5 典型病例3左腕类风湿性关节炎行个体化3D打印微孔钛人工腕关节置换术前、术中和术后情况。图A为左腕关节术前正侧位X线片，示腕关节间隙变窄，部分关节间隙消失，关节软骨面破坏明显；图B为术前握力检测，健侧18 kg，患侧8 kg；图C为术前腕关节屈曲0°和背伸60°；图D为术中切口位置；图E为术中植入人工关节后，关节稳定，活动范围满意；图F为术后14个月左腕关节正侧位X线片，示假体位置佳；图G为术后14个月握力检测，健侧18 kg，患侧20 kg；图H为术后14个月腕关节屈曲10°和背伸60°
图6 3D打印微孔钛人工腕关节CAD示意图
[1]
Cooney W, Manuel J, Froelich J, et al. Total wrist replacement: a retrospective comparative study[J]. J Wrist Surg, 2012, 1(2): 165-172.
[2]
Srnec JJ, Wagner ER, Rizzo M. Total wrist arthroplasty[J/OL]. JBJS Rev, 2018, 6(6): e9-e16. doi: 10.2106/JBJS.RVW.17.00123.
[3]
Herzberg G, Boeckstyns M, Sorensen AI, et al. " Remotion" total wrist arthroplasty: preliminary results of a prospective international multicenter study of 215 cases[J]. J Wrist Surg, 2012, 1(1): 17-22.
[4]
Boeckstyns MH, Herzberg G, Merser S. Favorable results after total wrist arthroplasty 65 wrists in 60 patients followed for 5-9 years[J]. Acta Orthop, 2013, 84(4): 415-419.
[5]
蔡兴博，丁晶，徐永清．人工腕关节假体研究进展[J]．中国修复重建外科杂志，2018,32(4):501-504.
[6]
蔡兴博，杨俊宇，丁晶，等．倒刺型记忆合金人工腕关节假体的生物力学测试[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2018,12(2):203-208.
[7]
杨俊宇，徐永清．人工腕关节研究进展[J]．国际骨科学杂志，2017,38(1):17-21.
[8]
杨俊宇，徐永清，蔡兴博，等．新型外卡式人工全腕关节假体的设计与活动范围研究[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2018,12(1):46-51.
[9]
宋慕国，蔡兴博，徐永清．全腕关节假体的研究进展[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2016,10(1):73-76.
[10]
蔡兴博，丁晶，徐永清．镍钛记忆合金在骨科临床中的应用[J]．国际骨科学杂志，2017,38(6):364-367.
[11]
Reigstad O, Røkkum M. Wrist arthroplasty using prosthesis as an alternative to arthrodesis: design, outcomes and future[J]. J Hand Surg Eur Vol, 2018, 43(7): 689-699.
[12]
Berber O, Garagnani L, Gidwani S. Systematic review of total wrist arthroplasty and arthrodesis in wrist arthritis[J]. J Wrist Surg, 2018, 7(5): 424-440.
[13]
Elbuluk AM, Milone MT, Capo JT, et al. Trends and demographics in the utilization of total wrist arthroplasty[J]. J Hand Surg Asian Pac Vol, 2018, 23(4): 501-505.
[14]
Bidwai AS, Cashin F, Richards A, et al. Short to medium results using the remotion total wrist replacement for rheumatoid arthritis[J]. Hand Surg, 2013, 18(2): 175-178.
[15]
Sagerfors M, Gupta A, Brus O, et al. Total wrist arthroplasty: a single-center study of 219 cases with 5-year follow-up[J]. J Hand Surg Am, 2015, 40(12): 2380-2387.
[16]
赵敏超，黄燕，袁伟健，等.3D打印金属内植物在骨科的应用特点[J]．中国组织工程研究，2018,22(31):5027-5033.
[17]
Mishra S, Knothe TM. Effect of lacunocanalicular architecture on hydraulic conductance in bone tissue: implications for bone health and evolution[J]. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol, 2003, 273(2): 752-762.
[18]
Kujala S, Ryhänen J, Danilov A, et al. Effect of porosity on the osteointegration and bone ingrowth of a weight-bearing nickel-titanium bone graft substitute[J]. Biomaterials, 2003, 24(25): 4691-4697.
[19]
Li G, Wang L, Pan W, et al. In vitro and in vivo study of additive manufactured porous Ti6Al4V scaffolds for repairing bone defects[J/OL]. Sci Rep, 2016, 6(9): 34072. doi: 10.1038/srep34072.
[20]
Lu M X, Li Y J, Luo Y, et al. Uncemented three-dimensional-printed prosthetic reconstruction for massive bone defects of the proximal tibia[J]. World J Surg Oncol, 2018, 16(1): 47-55.
[21]
夏志勇，马康康，李凯，等.3D打印钛合金骨小梁金属臼杯、垫块在全髋关节置换翻修术中的应用[J]．中国骨与关节损伤杂志，2017,32(2):121-124.
[22]
Ni J, Ling H, Zhang S, et al. Three-dimensional printing of metals for biomedical applications[J/OL]. Mater Today Bio, 2019, 3(6): 100024. doi: 10.1016/j.mtbio.2019.100024.
[23]
高志祥，龙能吉，张少云，等．髋关节翻修术应用3D打印植入物的研究进展[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2019,13(6):731-735.
[24]
Brumfield RH, Champoux JA. A biomechanical study of normal functional wrist motion[J]. Clin Orthop Relat Res, 1984, 187(187): 23-25.
[25]
Palmer AK, Werner FW, Murphy D, et al. Functional wrist motion: a biomechanical study[J]. J Hand Surg Am, 1985, 10(1): 39-46.
[1] 刘丹妮, 敖梦, 冉海涛, 李世玉, 秦芳. 三维超声心动图及二维斑点追踪成像对持续性心房颤动复律后双心房逆向重构的评估[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023, 20(08): 827-835.
[2] 林文, 王雨萱, 许嘉悦, 王矜群, 王睿娜, 何董源, 樊沛. 人工关节置换登记系统的研究进展[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 834-841.
[3] 闫文, 谢兴文, 顾玉彪, 雷宁波, 马成, 于文霞, 高亚雄, 张磊. 微小RNA与全膝关节置换术后深静脉血栓的研究进展[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 842-846.
[4] 樊绪国, 赵永刚, 杨砚伟. 腓骨在膝骨关节炎作用的研究观点[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 855-859.
[5] 贺敬龙, 尚宏喜, 郝敏, 谢伟, 高明宏, 孙炜, 刘安庆. 重度类风湿关节炎患者行多关节置换术的临床手术疗效[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 860-864.
[6] 孟繁宇, 周新社, 赵志, 裴立家, 刘犇. 侧位直接前方入路髋关节置换治疗偏瘫肢体股骨颈骨折[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 865-870.
[7] 王宏宇. 固定与活动平台假体在全膝关节置换术中的应用价值[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 871-876.
[8] 李善武, 叶永杰, 王兵, 王子呓, 银毅, 孙官军, 张大刚. 胫骨高位截骨与单髁置换的早期疗效比较[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 882-888.
[9] 李辉, 吴奇, 张子琦, 张晗, 王仿, 许鹏. 日间全膝关节置换术早期疗效及标准化流程探索[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 889-892.
[10] 金鑫, 谢卯, 刘芸, 杨操, 杨述华, 许伟华. 个性化股骨导向器辅助初次全髋关节置换的随机对照研究[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 780-787.
[11] 陈山林, 魏绮珮, 刘畅. 腕关节假体：路在何方？[J]. 中华损伤与修复杂志(电子版), 2023, 18(06): 469-475.
[12] 刘竹影, 周年苟, 李泳祺, 周丽斌. 空心环钻联合手术导板用于自体牙移植牙槽窝备洞[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2023, 17(06): 418-423.
[13] 唐浩, 梁平, 徐小江, 曾凯, 文拨辉. 三维重建指导下腹腔镜右半肝加尾状叶切除治疗Bismuth Ⅲa型肝门部胆管癌的临床研究[J]. 中华普外科手术学杂志(电子版), 2023, 17(06): 688-692.
[14] 李三祥, 李佳, 刘俊峰, 吕东晨, 方晖东, 谭朝晖, 刘杰, 潘佐, 乔建坤. 基于CT影像的三维重建成像技术在腹腔镜大肾上腺肿瘤切除术中的应用[J]. 中华腔镜泌尿外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 570-574.
[15] 王旭, 师绍敏, 毛燕, 季上, 刘亚玲. 肝酶代谢与骨关节炎相关性的研究进展[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(06): 379-384.
阅读次数
全文


摘要

版权所有 中华医学会 中华医学电子音像出版社有限责任公司  京ICP备14006079号-1  网络出版服务许可证：(署)网出证(京)字第075号