3D打印個性化膝關節(jié)矯形器有效治療早期膝骨關節(jié)炎

來源:九院3D打印中心王金武團隊

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎是一種以膝關節(jié)軟骨的變性、破壞及骨質(zhì)增生為特性的慢性退行性骨關節(jié)疾病，主要表現(xiàn)為關節(jié)疼痛、腫脹、變形及功能障礙。一些患者在形成骨性關節(jié)炎的同時，由于半月板受到長時間的摩擦和擠壓，會逐漸產(chǎn)生退行性變及損傷，這種骨性關節(jié)炎伴有半月板損傷的病人在中老年患者中最為常見，俗話說，人老腿先老，主要是隨著年齡增長，膝關節(jié)受到積累性的損傷造成，且隨著我國人口老齡化發(fā)展，其發(fā)病率呈上升趨勢。

原發(fā)性膝骨關節(jié)炎的危險因素主要是年齡、肥胖、關節(jié)過度使用和關節(jié)畸形，并不是年輕就不會得關節(jié)炎，相反，現(xiàn)在膝關節(jié)炎有逐漸年輕化的趨勢。肥胖和關節(jié)過度使用等生物力學因素是常見的影響因素。

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的矯形器治療
骨關節(jié)炎患者通常需要藥物治療和康復理療結合，在必要時進行手術干預。在非藥物治療方式中，應用膝關節(jié)矯形器治療早中期膝骨關節(jié)炎是手術之前很長一段時間最重要的治療手段。

上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院骨科戴尅戎院士、王金武教授團隊在整體減荷式矯形原理的基礎上提出了改進的單（雙）側(cè)減荷式矯形原理，設計了單（雙）側(cè)減荷式膝關節(jié)矯形器。通過對膝關節(jié)兩側(cè)分別施加大小不等的軸向拉伸力，根據(jù)作用力與反作用力原理、杠桿平衡原理及力的分解原理，產(chǎn)生一個向力較小側(cè)方向的矯正力矩，在矯正力線、減輕患者患側(cè)負荷的同時，對單側(cè)（雙側(cè)）進行局部減荷，從而避免加劇軟骨的磨損。

在此基礎上，團隊還將3D打印技術運用在了膝關節(jié)矯形器的設計制造中，研發(fā)了新型個性化3D打印單（雙）側(cè)減荷式膝關節(jié)矯形器，在個性化治療的同時還減輕了矯形矯形器的重量，大幅度提升了患者佩戴矯形器時的舒適度。

膝關節(jié)矯形器的治療效果及案例
團隊對膝關節(jié)矯形器的治療效果展開分析，力學分析結果證明單（雙）側(cè)減荷原理可有效減少膝關節(jié)內(nèi)外側(cè)負荷和膝關節(jié)內(nèi)外收力矩；步態(tài)生物力學實驗結果證明所設計的膝關節(jié)矯形器可有效減小患側(cè)關節(jié)負荷，且對佩戴者正常步行運動無顯著影響?；颊吲宕鞒C形器后減緩了膝關節(jié)疼痛，走路輕松，甚至能進行爬山運動。分析結果及患者佩戴效果證明單（雙）側(cè)減荷式矯形原理和所設計的3D打印個性化膝關節(jié)矯形器對治療單（雙）髁性膝骨關節(jié)炎有效！

△患者佩戴膝關節(jié)矯形器后膝關節(jié)間隙被撐開