臨床資料
病例1患者女性，65歲，18年前因左髖疾病在外院行左髖人工關節置換術，13年前開始出現左側髖關節疼痛，無外傷，疼痛一般，間歇性發病，活動行走時癥狀加重，休息臥床時癥狀減輕。近1個月來，患者因髖關節持續性疼痛到上海市第六人民醫院關節外科門診就診。
體格檢查:左側髖關節屈曲攣縮畸形，左髖部外側見一長約25CM的手術疤痕，局部皮膚無竇道、分泌物，髖關節壓痛點位于左髖前側、外側，雙下肢長度相差3CM，髖關節活動受限。X線攝片提示左髖人工關節置換術后假體松動伴股骨假體斷裂，髖臼周圍骨質缺損。患者有高血壓病史二十余年，一直服用降血壓藥控制良好，無低熱、盜汗、高熱等癥狀獲得醫院倫理委員會批準3D個性化打印墊塊后，告知患者并與患者簽署知情同意書。主研與產品設計及加工工廠(相應產品生產資格證均已取得)共同完成個體化人工墊塊的設計和制作。采用金屬去偽影技術，手術前對患者的全骨盆進行層厚1mm的多層螺旋CT(西門子，德國)掃描。
應用交互式醫學影像控制系統(Materialise，比利時)軟件將骨盆CT掃描圖像重建出患側髖臼3D模型并轉換成三維數字模型，將建立的三維模型導入工業設計軟件UG(西門子，美國)軟件中進行修改完善，導入到電子束熔融(EBM)金屬3D打印機(ArcamA1，瑞典)主程序中進行分層切片處理，按照處理后建立的分層掃描程序打印出真人大小的半骨盆模型。手術醫生與工程師通過半骨盆模型評估骨盆缺損類型，設計出個性化人工墊塊(圖1)和手術方案。在UG軟件中建立出個性化人工墊塊的三維數字模型，設置好孔隙率和孔徑等參數后，最終使用電子束熔融金屬3D打印機采用鈦合金粉末(材料TC4鈦合金)打印出個性化人工墊塊，用于重建髖臼骨缺損(圖2)。最終制備出的墊塊的孔徑大小在500～600μm之間，孔隙率62%到72%，屈服強度910～940MPa，抗拉強度950～990MPa，彈性模量120GPa，并可在快速成型(RP)模型上進行驗證。
對該患者行全髖關節翻修術，髖臼骨缺損按照Paprosky分型分為ⅢB型。術后臥床6周后部分負重、3個月后完全負重；指導患者功能鍛煉，避免禁忌動作。囑術后1、3、6、12個月定期復查攝片，進行Harris髖關節功能評分、視覺模擬(VAS)評分。運用CT片評估骨長入情況。
病例2患者男性，58歲，28年前因雙側髖關節疼痛，無外傷，疼痛一般，間歇性發病，活動行走時癥狀加重，休息臥床時癥狀減輕，同時伴有髖關節僵硬，髖關節有持續性疼痛，服用止痛藥有效，于當地醫院就診行雙側全髖關節置換術(分期)。2年前感左髖部疼痛復發且逐漸加重來上海市第六人民醫院關節外科門診就診。體格檢查:患側髖關節屈伸、內外旋活動受限，左髖部外側見一長約20CM的手術疤痕，局部皮膚無竇道、分泌物，髖關節壓痛點位于腹股溝中段。雙下肢長度相差2CM，髖關節活動范圍下降，Harris評分為35分。X線及CT示左髖關節置換術后假體松動，髖臼骨缺損。患者無低熱、盜汗、高熱等癥狀，有類風濕性關節炎病史。3D打印個性化墊塊的制備過程如病例1，設計出的個性化人工墊塊見圖3。對該患者行全髖關節翻修術，髖臼骨缺損按照Paprosky分型分為ⅢA型。術后臥床6周后部分負重、3個月后完全負重；指導患者功能鍛煉，避免禁忌動作。囑術后1、3、6、12個月定期復查攝片，進行Harris髖關節功能評分、視覺模擬(VAS)評分。運用CT片評估骨長入情況。
2例患者目前分別隨訪半年及1年，術中直視下及術后影像學評估均證實個體化人工墊塊與髖臼面骨缺損完美匹配，髖臼假體安放、螺釘置入角度及位置均理想，髖臼正常旋轉中心恢復。術后切口均Ⅰ期愈合。術后半年(圖4)CT片示臼杯及墊塊周圍骨組織融合生長良好，術后半年及1年X線片顯示臼杯及墊塊周圍無進行性透明線出現(圖5，6)。沒有出現假體松動、螺釘斷裂、神經軟組織損傷等并發癥。兩名患者末次隨訪Harris評分分別為95分和90分，較術前明顯提高；VAS評分分別為1分和0分，較術前明顯下降(表1)。
討論
在全髖關節翻修手術(THR)中，由于關節不穩、感染、假體周圍骨溶解和假體松動，髖臼側骨缺損非常多見。一項涉及1094例髖關節研究的文獻回顧顯示，盡管嚴重的髖臼骨缺損僅占髖關節翻修手術量的17%，但相應的手術失敗率卻高達30%。骨性結構缺損的重建是否有效，直接影響翻修手術的成敗。由于不同患者骨質缺損的程度不同、形態各異，傳統的人工墊塊與骨缺損匹配不完全，造成術中骨質磋磨過多或者殘留無法填充的缺損間隙，不僅增加手術難度，而且影響假體的穩定性及使用壽命。近年來，3D打印(3DP)技術為個性化人工關節墊塊的設計帶來了曙光。基于CT三維重建髖臼側骨質的缺損形態，計算機輔助設計(CAD)個性化人工墊塊可以實現骨缺損的有效重建。