有文獻報道，前交叉韌帶 (anterior cruciate ligament，ACL) 重建的失敗率為 10%～40%，主要表現(xiàn)為短期術(shù)后膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)和旋轉(zhuǎn)松弛

，長期為半月板、軟骨的損壞以及關(guān)節(jié)炎。究其原因主要是股骨、脛骨隧道非解剖重建及移植物問題。Jaecker 等

通過一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)77.2% 的 ACL 重建失敗患者股骨隧道位于非解剖性股骨隧道位置，40.1% 的患者脛骨隧道為非解剖性脛骨隧道位置?？梢姸ㄎ?ACL 足印區(qū)并不容易，而 3D 打印和計算機導(dǎo)航的出現(xiàn)可為 ACL 重建提供精準的定位，以便提供更好的膝關(guān)節(jié)功能活動及穩(wěn)定性。筆者綜述了 3D 打印和計算機導(dǎo)航系統(tǒng)在 ACL 重建方面的優(yōu)勢，以期為臨床決策提供參考。

一、3D 打印技術(shù)在 ACL 重建中的應(yīng)用

1.3D 打印的優(yōu)勢：3D 打印技術(shù)具有操作簡單，術(shù)中不受體位影響，手術(shù)操作時間短，手術(shù)精準性和安全性高，術(shù)中副損傷和出血少等優(yōu)勢。對于初學(xué)者而言，大大減少了學(xué)習(xí)時間，可加深初學(xué)者對手術(shù)的理解，促進醫(yī)院及新技術(shù)的發(fā)展。隨著 3D 打印技術(shù)的逐漸成熟，3D 打印在 ACL 重建中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 3D打印導(dǎo)板進行 ACL 股骨及脛骨隧道的解剖定位；(2) 3D打印導(dǎo)板進行個體化重建；(3) 3D 打印導(dǎo)板技術(shù)調(diào)整隧道長度及方向促進腱骨愈合；(4) 3D 打印制作界面螺釘、固定支架骨。

2.3D 打印導(dǎo)板技術(shù)應(yīng)用于 ACL 重建的原理及過程：患者術(shù)前進行患側(cè)膝關(guān)節(jié) MRI、CT 平掃檢查，使用 3D 打印重建軟件分析，并在合適的膝關(guān)節(jié)屈曲角度下精確定位ACL 解剖止點及隧道出口，以便獲得安全的隧道長度及方向，然后模擬 ACL 重建手術(shù)過程，加以調(diào)整，綜合分析設(shè)計股骨及脛骨導(dǎo)板，導(dǎo)出相關(guān)信息，利用 3D 打印機打印膝關(guān)節(jié)模型及導(dǎo)板，再次進行預(yù)實驗，嚴格消毒后，用于術(shù)中 ACL 重建

。

冬天氣溫低，溫差變化大，易發(fā)生風(fēng)疹、流感等病毒性傳染病，孕媽媽若感染此類病毒，會對胎兒造成不同程度的損害。因此孕媽媽注意不要與患病人員接觸，并且自己要注意衣著和起居，室溫力求穩(wěn)定。寒潮來臨時要多加些衣服，外出時要注意保暖，以防著涼受寒，切不可到疾病流行的公共場合，包括公共廁所。

3.3D 打印導(dǎo)板進行 ACL 股骨及脛骨隧道的解剖定位：

4.3D 打印導(dǎo)板進行個體化重建：Hofbauer 等

提出了個體化解剖重建概念，目的是使重建的 ACL 恢復(fù)到最接近自身解剖和功能的程度，指出個體化手術(shù)會促進長期臨床效果的改善。Liu 等

采用隨機對照研究將 ACL 重建患者分為常規(guī)組和 3D 組，患者術(shù)前行 MRI 檢查，評估患膝ACL 重建股骨與脛骨的解剖止點，ACL 重建長度、寬度、足印區(qū)形狀、面積大小及髁間窩大小等，及時修整狹窄的髁間窩，結(jié)合 3D 打印，設(shè)計個性化導(dǎo)航模板輔助 ACL 重建。結(jié)果顯示，3D 打印個體化導(dǎo)航模板的使用較傳統(tǒng)的ACL 重建手術(shù)方法相比提高了定位精度，縮短了術(shù)中定位時間，手術(shù)早期效果有明顯改善，但是長期結(jié)果須要進一步隨訪。劉銘等

、劉欣偉等

利用 3D 打印技術(shù)制備個體化股骨導(dǎo)板，應(yīng)用膝關(guān)節(jié)前內(nèi)側(cè)入路對兩組患者進行ACL 重建，結(jié)果表明，3D 打印個體化導(dǎo)板技術(shù)可精準定位股骨解剖止點，術(shù)后早期膝關(guān)節(jié)評分較前明顯升高。

(2) 3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在 ACL 脛骨側(cè)的定位應(yīng)用：脛骨隧道常通過外口軟組織、外側(cè)半月板前角、ACL 殘端等標記綜合評估，但外口軟組織的個體差異，陳舊性 ACL損傷中殘端的吸收使得 ACL 的足印區(qū)更加難以辨別。Kim等

認為脛骨隧道的中心更接近 ACL 的后內(nèi)側(cè)束，位于ACL 的中心偏后。而周波等

提出，脛骨隧道內(nèi)口位于ACL 殘端中心、外側(cè)半月板滑膜緣、后交叉韌帶前方約7 mm，此位置結(jié)合適合的角度可大大降低韌帶松弛率及髁間撞擊率。Riboh 等

則認為 ACL 中心作為脛骨隧道內(nèi)口時可獲得更好的功能，但并沒有通過生物力學(xué)進一步說明。隨著研究的進一步加深，現(xiàn)今有學(xué)者被認為是 ACL重建中脛骨側(cè)最好的定位方法

，陳廣超等

利用此法選取 20 具膝關(guān)節(jié)標本，采用 3D 打印技術(shù)制備脛骨側(cè)導(dǎo)板，將術(shù)前模擬的隧道與術(shù)中實際做出的隧道作比較，結(jié)果顯示，應(yīng)用 3D 打印技術(shù)可準確地制備 ACL 脛骨隧道。陳國立等

同樣采用此技術(shù)打印脛骨側(cè)導(dǎo)板，證明 3D 打印組手術(shù)時間明顯短于常規(guī)組，且脛骨隧道準確性提高。

4.計算機導(dǎo)航進行保殘重建：解剖學(xué)證明 ACL 及周圍的滑膜富含神經(jīng)及血管，導(dǎo)致術(shù)后膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定及本體感覺的下降。近年來，有學(xué)者提出將股骨、脛骨兩側(cè)殘留的 ACL 斷端術(shù)中保留重建，目的是為了實現(xiàn)移植物血運及周圍本體感覺的恢復(fù) (即保留重建)。然而，關(guān)節(jié)鏡視覺差異化增加了保殘重建的難度。利用計算機導(dǎo)航系統(tǒng)可重建成三維圖像，排除 ACL 殘端的阻礙，可視化股骨外側(cè)髁、髁間窩及附近骨面，將虛擬股隧道與重建的 3D圖像實時重疊，進而放置導(dǎo)向器。Taketomi 等

通過此項導(dǎo)航系統(tǒng)對 47 例患者進行保殘重建，證實計算機導(dǎo)航可創(chuàng)建出保殘重建所需要的韌帶止點。缺點是目前為止并沒有分析使用導(dǎo)航系統(tǒng)進行保留殘 ACL 重建術(shù)的臨床結(jié)果，須要進一步的長期隨訪。

由上式可知，當(dāng)P2=0時，Q=0，當(dāng)P2=P1時，Q=0，故在0

Plaweski 等

通過對 52 例失敗的 ACL 重建進行翻修，術(shù)中采用計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)評估新舊隧道的位置以及術(shù)中的松弛程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，約 64% 的患者通過 X 線片確定了脛骨隧道的正確位置，48% 的患者確定了股骨隧道的正確位置，因此，傳統(tǒng)放射學(xué)標準明顯降低移植物的生物力學(xué)特性，而計算機導(dǎo)航明確提高了精準度。Taketomi 等

同樣在翻修手術(shù)中使用計算機導(dǎo)航進行隧道定位和運動學(xué)評估，術(shù)后沒有觀察到隧道定位錯誤。

(1) 3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在 ACL 股骨側(cè)的定位應(yīng)用：在ACL 重建中，不理想的股骨隧道位置是 ACL 重建手術(shù)失敗的主要原因之一。因此重建 ACL 時要盡量實現(xiàn)韌帶的解剖重建，尤其是股骨側(cè)隧道，以減少韌帶的“蹦極效應(yīng)”和“雨刷效應(yīng)”，從而減少失敗率。Rankin 等

通過膝關(guān)節(jié) MRI 掃描，利用 3D 打印導(dǎo)板原理建立股骨隧道模型，并將該模型與 MRI 掃描相比較，結(jié)果顯示，與術(shù)前相比，經(jīng)導(dǎo)板打印的股骨隧道模型足跡中心的大小和位置無明顯差異，證實了 3D 打印技術(shù)的確能提高定位股骨足印區(qū)的準確性。王宇等

認為，3D 打印可以根據(jù)關(guān)節(jié)腔內(nèi)結(jié)構(gòu)進行定位，不必清理 ACL 殘端，運用此思路并結(jié)合 3D 打印設(shè)計股骨側(cè)定位器，利用 LARS (ligament augmentation and reconstruction system) 韌帶行 ACL 重建，結(jié)果顯示，3D 打印組手術(shù)時間明顯縮短，術(shù)后 1 周膝關(guān)節(jié)評分顯示 3D 打印組高于常規(guī)組，術(shù)后 3 個月兩組評分無明顯差異，結(jié)論表明 3D 打印導(dǎo)板技術(shù)可準確定位隧道位置，縮短手術(shù)時間。羅樹林等

、張旭騰等

將經(jīng)治療的膝關(guān)節(jié) ACL 損傷患者分為 3D 打印組與常規(guī)組，數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，應(yīng)用關(guān)節(jié)鏡聯(lián)合 3D 導(dǎo)板定位法可以準確定位股骨側(cè)隧道止點，縮短定位時間，加快手術(shù)進程，且術(shù)后患者 Lysholm 評分、IKDC (international knee documentation committee knee uation form) 評分、股骨側(cè)定位情況與常規(guī)組并無差異。

初支、二襯及管片采用服從彈性模型的實體單元模擬，參數(shù)取值見表2，管片接縫利用等效剛度折減法[12]實現(xiàn)。隧道臨時支撐(I22a型鋼)采用Shell結(jié)構(gòu)單元模擬[13]，鎖腳錨管(DN25中空鋼管)用Cable桿件單元模擬[14]。

5.3D 打印導(dǎo)板技術(shù)用來調(diào)整隧道長度及方向促進腱骨愈合：術(shù)后腱骨融合是 ACL 重建成功與否的重要衡量標準，足夠的肌腱長度是腱骨融合的基礎(chǔ)。有研究稱，不同的膝關(guān)節(jié)屈曲角度影響重建過程中股骨隧道的長短，進而影響腱骨愈合率及手術(shù)成功率

。一般認為，股骨隧道內(nèi)移植物 20 mm 的長度對腱骨融合是安全的

。Choi等

通過研究膝關(guān)節(jié)屈曲角對股骨隧道的影響，得出屈曲角 120

作為股骨隧道定位的最佳狀態(tài)，而 Osaki 等

認為股骨隧道出口位于軟組織下，在 135° 屈曲的情況下鉆孔比在 120° 更可取。Gali 等

則通過尸體制備股骨隧道，發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)的屈曲角度與股骨隧道出口的方向密切相關(guān)，在利用前內(nèi)側(cè)入路法制備股骨隧道時，指出膝關(guān)節(jié)屈曲角度至少要達到 110° 才能獲得相對安全的股骨隧道長度及合適的隧道方向，這和多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相符合

。因此，合適的膝關(guān)節(jié)屈曲角度是保證隧道長度合適的關(guān)鍵因素之一，而且可能對術(shù)后膝關(guān)節(jié)力學(xué)產(chǎn)生重要影響

。3D 打印個性化導(dǎo)板法可以于術(shù)前模擬骨隧道位置及長度，多角度調(diào)整方向，以便謀求合適的隧道長度進行預(yù)手術(shù)，為術(shù)中移植物在股骨隧道中的長度方向提供參考，這樣既提高了腱骨愈合的成功率，也增加了骨隧道的成形率

，從而提高手術(shù)成功率。

Eggerding 等

在一項前瞻性、隨機、雙盲研究中比較了利用計算機導(dǎo)航和傳統(tǒng)方法進行 ACL 重建，術(shù)后行三維 CT 檢查評估準確性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是隧道放置的準確性還是精確度，兩組之間都沒有顯著差異。此研究的缺陷在于樣本量小和短期隨訪。洪磊等

同樣通過計算機導(dǎo)航與常規(guī)關(guān)節(jié)鏡下重建 ACL 對比，利用術(shù)后 X 線測量雙側(cè)骨隧道的位置并作統(tǒng)計學(xué)分析，認為計算機導(dǎo)航可以提高骨隧道準確性。但綜合國內(nèi)外大量關(guān)于 ACL 重建定位的研究結(jié)果，目前尚沒有任何證據(jù)支持在 ACL 重建中需常規(guī)使用計算機導(dǎo)航進行定位。

“先鋒列車”還在繼續(xù)向前開，先鋒車站的每一名成員都在努力地推動這輛列車前進，車上將有更多的故事，這將成為孩子們這一年美好的回憶。

二、計算機導(dǎo)航在 ACL 重建中的應(yīng)用

1.計算機導(dǎo)航的發(fā)展歷史：計算機導(dǎo)航技術(shù)重建 ACL已有 20 多年的歷史。計算機導(dǎo)航系統(tǒng)最初的應(yīng)用目的主要是為了提高股骨及脛骨隧道的精準度，用于更好的重建ACL。近年來，導(dǎo)航系統(tǒng)被廣泛用于評估 ACL 重建前后的運動學(xué)及穩(wěn)定性

。現(xiàn)主要應(yīng)用于以下 3 個方面

：(1)移植物的定位；(2) ACL 重建過程中的運動學(xué)評估；(3)進行保殘重建。

2.計算機導(dǎo)航在 ACL 移植物定位的應(yīng)用：移植物精確定位被認為是 ACL 重建成功的關(guān)鍵因素之一

。部分研究表明，計算機導(dǎo)航是減少手術(shù)失敗的有用工具。Cho等

認為，股骨隧道是影響 ACL 重建失敗的重要因素，使用基于 MRI 的導(dǎo)航系統(tǒng)輔助 ACL 重建，以評估股骨隧道位置的準確性。結(jié)果顯示，每次使用基于 MRI 的導(dǎo)航系統(tǒng)進行機器人輔助 ACL 重建時，股骨隧道位置的準確性都會提高。Schep 等

通過臨床研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)導(dǎo)航重建的股骨隧道放置的準確性更高，而脛骨隧道定位的準確性在兩組之間沒有差異。術(shù)后長期隨訪中，兩組患者的Lachman 測試、IKDC 評分和 Lysholm 評分均無差異。關(guān)于脛骨隧道定位準確性方面，Hart 等

、Nakagawa 等

利用計算機導(dǎo)航得出了和 Schep 相似的結(jié)果。

定義1 [3，4]設(shè)H是 Hilbert空間，G:H→2H 是極大單調(diào)映射，對常數(shù) ρ＞0，定義映射 JG:H→H 為:JG(u)=(1+ρG)-1(u)，u∈H 稱為 G 的預(yù)解算子，其中 I是H上的恒等映射。

邱洪九等

將收治的 ACL 急性斷裂的患者分為 3D 打印組 (50 例) 和傳統(tǒng)手術(shù)組 (50 例)。手術(shù)前后評估患者膝關(guān)節(jié) Lysholm 評分、Tegner 評分，結(jié)果顯示，3D 打印導(dǎo)板輔助關(guān)節(jié)鏡下進行 ACL 重建定位的股骨脛骨隧道口位置比傳統(tǒng)方法下進行 ACL 重建的隧道口位置更接近 ACL 解剖學(xué)位置，且兩組患者術(shù)后評分及關(guān)節(jié)活動度無差異。

6.3D 打印界面螺釘及支架用于 ACL 重建：羥基磷灰石 (hydroxyapatite，HA) 能提高骨傳導(dǎo)性和細胞黏附性，間充質(zhì)干細胞 (mesenchymal stem cells，MSCs) 因其高增殖能力和產(chǎn)生膠原而被稱為最理想的韌帶再生細胞來源之一。Liu 等

利用 3D 打印制作螺絲狀支架，負載 MSCs、HA，利用兔子模型進行 ACL 重建，組織學(xué)檢查顯示，12 周后在骨隧道和肌腱移植的交界處新骨形成增加。Park等

用 3D 打印材料制作支架套筒，在移植肌腱置于支架套筒之前，將 MSCs 涂在支架套筒內(nèi)表面，放置于脛骨及股骨隧道中。12 周時，組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)治療組 3D 打印支架套筒已經(jīng)降解，并且在骨隧道及移植肌腱交界處同樣有新骨生成，因此，他認為 3D 打印材料是安全的，未來該技術(shù)的臨床應(yīng)用可能會讓患者更快地康復(fù)和更早地恢復(fù)運動。但目前看來，應(yīng)用于人體還有很長的一段路要走。

3.計算機導(dǎo)航在 ACL 重建中的運動學(xué)評估：自計算機導(dǎo)航應(yīng)用于 ACL 重建以來，外科醫(yī)師致力于運用這項技術(shù)評估 ACL 重建后脛骨移動及固定角度下脛骨的內(nèi)外旋及松弛度，Klos

認為此技術(shù)也有利于 ACL 雙束重建。Nakamae 等

通過對 15 例患者行雙束 ACL 重建。利用導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)測量膝關(guān)節(jié)屈曲幅度在 20°～60° 時、在前抽屜應(yīng)力相同、外旋和內(nèi)旋相同扭矩下，測量兩束韌帶分別固定時脛骨旋轉(zhuǎn)的范圍。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前內(nèi)側(cè)束和后外側(cè)束在整個活動范圍內(nèi)對控制膝關(guān)節(jié)前松弛有不同的作用。當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲 20° 時，前內(nèi)側(cè)束和后外側(cè)束的功能在控制脛股旋轉(zhuǎn)方面是相似的。這與 Zaffagnini 等

的實驗結(jié)果相近。Lee 等

利用同樣的導(dǎo)航系統(tǒng)評估單束和雙束交叉韌帶重建前后旋轉(zhuǎn)松弛度及功能情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ACL 雙束重建明顯改善旋轉(zhuǎn)松弛問題，隨訪 2 年，雙束重建和單束重建的功能沒有差異。可見膝關(guān)節(jié) ACL 雙束重建能提高膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，有利于改善患者膝關(guān)節(jié)術(shù)后活動質(zhì)量。

(3) 3D 打印導(dǎo)板技術(shù)在 ACL 雙側(cè)骨隧道的定位應(yīng)用：為了論證 3D 打印導(dǎo)板對 ACL 重建的股骨及脛骨隧道位置準確性明顯提高，Ni 等

通過對 20 具尸體進行 CT掃描，術(shù)前定位股骨及脛骨的解剖止點，利用尸體操作，將實際鉆孔點與術(shù)前定位點進行統(tǒng)計學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)股骨隧道平均偏差 0.57 mm，脛骨隧道平均偏差 0.58 mm，從而驗證了 3D 打印技術(shù)能提高 ACL 重建隧道位置的準確性。

5.計算機導(dǎo)航的不足：Margier 等

在一項前瞻性多中心開放對照研究中，對 214 例接受 ACL 重建手術(shù)的患者在計算機輔助和非計算機輔助下進行了重建手術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)重建 ACL 比傳統(tǒng)手術(shù)更昂貴，手術(shù)時間延長，而且并沒有改善臨床效果。1 篇納入 5 個隨機對照試驗的 Meta

分析同樣發(fā)現(xiàn)，運用計算機導(dǎo)航系統(tǒng)進行 ACL 重建增加了手術(shù)時間 (8～17 min)。而且在短期隨訪中，兩組患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和功能評估方面沒有顯著差異。

三、3D 打印及計算機導(dǎo)航兩者優(yōu)勢及不足

3D 打印導(dǎo)板技術(shù)提高隧道準確性，有利于醫(yī)師進行解剖、個體化重建及 ACL 翻修，縮短了手術(shù)時間，但依賴于嚴格術(shù)前規(guī)劃及準備，其經(jīng)濟的特點使得容易接受。而計算機導(dǎo)航在各種準確度面前同樣令人信服，僅須術(shù)中的操作可完成 ACL 重建，較 3D 打印而言，能進行術(shù)前、術(shù)后的運動學(xué)評估，提取重要的運動學(xué)數(shù)據(jù)，便于觀察及改進。但是依賴科室及醫(yī)院的資源投入，臨床應(yīng)用較為受限。

為了解決石油供應(yīng)緊張的問題，德國試圖以武力奪取其他帝國主義國家的石油基地。德國企圖把羅馬尼亞以前分屬于英國、荷蘭、法國和羅馬尼亞的企業(yè)重新組合，把它們作為自己的石油供應(yīng)基地。1914年，德國與土耳其奧斯曼帝國結(jié)盟以后，出兵攻占英國控制下的伊朗阿巴丹煉油廠。

四、總結(jié)

目前來看，ACL 斷裂最好的處理方式是進行 ACL 重建，而解剖重建則是較為符合正常人生理狀態(tài)的重建方式，也是目前比較流行的重建方式，但 ACL 解剖止點的確定并不容易。

3D 打印及計算機導(dǎo)航能提高 ACL 隧道準確性。3D 打印技術(shù)的術(shù)前規(guī)劃及計算機導(dǎo)航的術(shù)中觀察可使得股骨髁變得直觀，從而更容易找到解剖止點，使得解剖重建變得簡單快速，ACL 接近生理狀態(tài)。同時，3D 打印生物材料的投入及研究可加大骨與肌腱的愈合率，甚至有可能創(chuàng)造出組織架構(gòu)與 ACL 相仿的生物材料，更利于重建。而計算機導(dǎo)航還可收集患者手術(shù)前后運動學(xué)數(shù)據(jù)，加以對比，從而更好地重建 ACL，在術(shù)后康復(fù)中做到及時反饋，恢復(fù)患者的術(shù)后運動及鍛煉。

然而，多數(shù)文獻雖然說明了 3D 打印及計算機導(dǎo)航在定位 ACL 解剖止點的優(yōu)越性，術(shù)后早期的有效性以及計算機導(dǎo)航在評估運動學(xué)數(shù)據(jù)的先進性，但是兩者都缺乏長期的隨訪，并且沒有在理論上提出一種較為肯定的定位模式以為更佳準確的制備骨隧道提供參考。筆者主要闡述3D 打印及計算機導(dǎo)航在 ACL 重建方面的應(yīng)用優(yōu)勢，并將兩者進行比較，以期能夠?qū)ρ芯空哂兴鶐椭?。但本綜述存在局限性，缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)進一步說明。

總之，人工智能醫(yī)學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)有利于更好地進行解剖性 ACL 重建，一定程度上降低了 ACL 重建失敗率，縮短手術(shù)時間，提高患者活動滿意度，同時反饋的運動學(xué)數(shù)據(jù)有利于術(shù)后康復(fù)。但智能醫(yī)學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)時間尚短，其帶來的技術(shù)問題及費用問題有待考慮，最重要的是，智能醫(yī)學(xué)帶來的術(shù)后長期臨床效果有待進一步搜集證據(jù)并加以論證。

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