3D打印钽金属髋臼盖治疗发育性髋关节发育不良

  • 文:髋关节及显微修复科
  • 日期:2018-03-06

发育性髋关节发育不良(DDH)是髋关节外科的常见病,由于发育异常,髋臼发育延迟或停滞,导致髋臼与股骨头接触面积减少,继而受力面积减小,出现应力集中,最终形成骨关节炎。(图1)


传统治疗治疗方法主要分为三大类。第一类为截骨术,包括Chiari骨盆内移截骨术、Staheli髋臼扩大手术、Ganz髋臼周围截骨术、髋臼旋转截骨术等,原理为通过旋转髋臼,增加髋臼对股骨头的覆盖。此类手术的共同特点是手术创伤大、风险高,髋臼旋转角度不易控制,术后需长时间卧床,易出现卧床并发症,卧床期间生活不能自理、生活质量低,手术难度高,学习曲线长。(图2)

第二类为取自体髂骨髋臼加盖术,原理为取自体髂骨置于髋臼顶,补充髋臼缺损部分,增加对股骨头的覆盖。此类手术的特点是取骨区术后易出现血肿、疼痛、感染等并发症,同时髂骨形态无法与股骨头较好的匹配,应力分布不均时易出现螺钉松动或髂骨被吸收,导致手术失败,术后早期需扶拐部分负重。(图3)


第三类手术为人工关节置换术,将已损坏的关节更换为人工假体关节。此类手术适用于60岁以上伴有严重骨性关节炎的患者,年轻患者如行关节置换将面临二次翻修的问题。(图4)

那么,对于年轻的DDH患者,能否有一种简单有效、对患者创伤小、恢复快、费用低的治疗方案呢?我院髋关节外科赵德伟院长带领的团队设计了3D打印钽金属髋臼盖,针对每个DDH患者进行量身定做,无需截骨、无需取自体骨,手术方法简单、安全有效。

3D打印钽金属髋臼盖设计理念及方法

原理:利用计算机模拟与3D打印技术制作的多孔钽金属髋臼盖模块可以精准的填补髋臼缺损部分,最大程度的增加髋臼对股骨头的包容,有效地增加两者之间的接触面积。从而延缓或终止髋关节骨性关节炎的进展。

具体步骤:

1、计算机软件精准处理得到需要填补的髋臼盖模型;

2、对其进行多孔化及优化处理;

3、有限元分析,确保修复后髋关节的应力分布均匀;

4、将设计的髋臼盖三维模型以钛金属为原料快速成型打印出多孔钛金属模块;

5、体外模拟手术,确认模型的匹配度及准确性;

6、行喷砂、高温处理、钽金属喷涂、超声波清洗、环氧乙烷消毒;

7、应用于临床。

优点:

1、计算机精准设计,使填补的髋臼盖与股骨头的匹配度达到最佳,甚至优于髋臼旋转截骨的匹配度;

2、多孔结构设计及钽金属涂层有利于骨长入到填补的模块中,使其远期也能够具有较好的稳定性;多孔结构也有利于臀中肌长入,有利于臀中肌力量早期恢复。

3、手术操作简单,无需截骨、取髂骨,减少对患者的损伤,术后可以早期下床活动,避免卧床并发症。

典型病例一:

1、病例资料:33岁女性,主诉:右髋关节疼痛伴活动受限半年。查体:右侧腹股沟中点下2cm处压痛阳性,右髋关节活动度:屈曲90°;外旋20°;内旋0°。4字试验阳性,内旋挤压试验阳性。诊断:右侧发育性髋关节发育不良

2、术前X线提示右侧发育性髋关节发育不良,如下图。


3、术前CT可见左侧髋臼对股骨头覆盖不足,以前外侧为主,髋臼侧可见囊性改变,关节间隙略变窄,如下图。


4、应用计算机软件设计、个体化3D打印的钽金属髋臼盖,如下图。


5、术后CT可见髋臼缺损部被钽金属髋臼盖填充,填充的髋臼盖与自身骨质非常匹配,无缝隙,同时股骨头被充分覆盖。患者术后2天便可下床活动,髋关节疼痛消失。


典型病例二:

1、病例资料:45岁女性,主诉:双髋关节疼痛伴活动受限4年,加重1个月。查体:双侧腹股沟中点下1.5cm处压痛阳性,双髋关节活动度:屈曲70°;外旋10°;内旋0°。4字试验阳性,内旋挤压试验阳性。诊断:双侧发育性髋关节发育不良。

2、术前CT可见双侧髋臼对股骨头的覆盖不足,关节间隙变窄,出现骨性关节炎,如下图。


3、术后CT见髋臼缺损部分被3D打印钽金属髋臼盖覆盖,髋臼盖与髋臼、股骨头匹配度极佳。术后早期便可下床活动,疼痛消失。


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