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文：柳毅浩

編輯：王彩萍

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎（osteoarthritis , OA）是一種以膝關節(jié)軟骨的變性、破壞及骨質增生為特性的慢性退行性骨關節(jié)疾病，由年齡增長、勞損、肥胖、創(chuàng)傷等多種原因引起，臨床表現多為緩慢進展的關節(jié)疼痛、腫脹、活動受限甚至畸形的退行性病變。多見于65歲以上老面人，是影響人類健康的最常見的關節(jié)疾病之一，全球各類骨關節(jié)炎患者約3.6億，我國患者已超過1億。

X線檢查:普通X線片檢查在臨床最常用，根據關節(jié)間隙的改變來間接判斷軟骨的受損情況。骨硬化、關節(jié)面下囊性變和骨贅形成具有特征性，關節(jié)間隙狹窄表明關節(jié)軟骨已開始變薄。

下肢生物力學

在全身各大關節(jié)中，膝關節(jié)承受了身體大部分的重量，進而導致膝骨關節(jié)炎的發(fā)病率居各關節(jié)之首。

正常的下肢力線經過膝關節(jié)中心，膝關節(jié)炎患者出現畸形的軸向對線。膝骨關節(jié)炎的發(fā)生與發(fā)展中，下肢生物力學因素有著非常關鍵的作用，就診患者多為僅內髁或外髁一側受累的單髁性病變。由于人體在一個完整步態(tài)周期中所承受約為70%的地面反作用力是經由膝關節(jié)內側間室向身體進行傳遞，由此相較于外側間室，內側間室較常受累。內側間室型膝關節(jié)炎最為常見，其發(fā)病率約為外側間室型的10倍。

常見治療方式比較

臨床上常見的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎治療包括物理治療、藥物治療、手術治療及生物力學治療。物理治療及藥物治療雖可有效地幫助患者減輕患側關節(jié)的疼痛，但由于不能矯正畸形的膝關節(jié)軸向對線，故而長期效果不甚理想；又由于手術治療費用高昂且創(chuàng)傷較大難以被患者普遍接受。而生物力學治療的膝關節(jié)矯形器作為一種新型的治療模式，因其花費較低,無創(chuàng)傷，且能有效地減輕疼痛，目前正被廣泛地運用于膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的治療中。

膝關節(jié)矯形器是治療膝骨性關節(jié)炎的可靠方法，可有效改善臨床癥狀和提高膝關節(jié)的穩(wěn)定性，并對常規(guī)治療無效及由于各種原因不能接受手術治療的膝骨性關節(jié)炎及其不穩(wěn)者也有較好療效。常見膝關節(jié)矯形器包括三（四）點力式與整體免荷式。

三（四）點力式與整體免荷式矯形原理

三（四）點力式膝關節(jié)矯形器，依靠三點力學受理原理平衡部分膝關節(jié)力矩降低單側軟骨的壓力，矯正下肢力線，減輕疼痛。這種免荷方式增大患側髁間隙，減小負荷；但同時也增加了對側髁的負荷，對側腔室的間隙減小，對側軟骨承受的壓力增大，軟骨磨損增大。

整體免荷式膝關節(jié)矯形器通過矯形器分擔部分股骨對脛骨的壓力，通過增大整個膝關節(jié)間室間隙，減小膝關節(jié)的整體負荷和關節(jié)軟骨及骨的摩擦。雖然減少膝關節(jié)負荷，卻未能從根本矯正下肢力線。

生物力學單側減荷式膝關節(jié)矯形器

上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院骨科王金武教授團隊，綜合了三（四）點力式原理和整體免荷式矯形原理的特點，在整體免荷式矯形原理的基礎上提出了改進的單側減荷式矯形原理，設計了單側減荷式膝關節(jié)矯形支具。

通過對膝關節(jié)兩側分別施加大小不等的軸向拉伸力，根據作用力與反作用力原理、杠桿平衡原理及力的分解原理，產生一個向力較小側方向的矯正力矩，在矯正力線，減輕患者患側負荷的同時，對對側進行局部減荷，從而避免加劇對側的磨損。

在此基礎上，王金武教授團隊還將3D打印技術運用在了膝關節(jié)矯形支具的設計制造中，研發(fā)了新型個性化3D打印單側減荷式膝關節(jié)支具，在個性化治療的同時還減輕了矯形支具的重量，大幅度提升了患者佩戴矯形支具時的舒適度。

就診流程

個性化3D打印單側減荷式膝關節(jié)支具，不同于傳統(tǒng)的使用石膏取模的方式，通過光學掃描儀獲得體表信息，結合患者下肢CT數據通過計算機精準設計，部分或全部3D打印工藝制作完成?；颊哌m配精準調整后佩戴矯形器拍攝X光片，做到精準矯正與治療。

3D打印個性化膝關節(jié)矯形器掃描過程干凈衛(wèi)生高效，穿戴方便、快捷、安全美觀、與人體高度貼合；計算機設計矯正的精準度高，提高患者的就診體驗。

同時矯形器的正確佩戴位置影響矯形效果，應使矯形器雙側活動關節(jié)處于膝關節(jié)內外側中間位置。為保證治療效果，佩戴時注意繃帶合適的松緊度，以確保矯形器位置穩(wěn)定，同時，也切忌因佩戴過緊而影響下肢的血供。

可以通過以下幾種方法自行判斷下肢血供情況：

1. 佩戴時，綁帶與皮膚間距離以一指為宜

2. 佩戴后若感覺佩戴支具一側下肢發(fā)麻或發(fā)冷，提示血供出現阻礙

3. 脫去鞋襪，若佩戴支具一側足背較另一側足背發(fā)白，應放松綁帶恢復血供

4. 按壓腳趾甲約1-2秒后放松，血供正常時可見腳趾甲由白迅速變紅，可通過比較雙腳進行判斷

5. 觸摸足背，感知動脈搏動，若血供正常則搏動明顯且有力，可通過對比雙腳進行判斷

治療效果

患者未佩戴（左）和佩戴（右）新型矯形支具負重位下肢全長X線片

患者佩戴矯形器行走，并通過步態(tài)實驗對佩戴支具前后的步態(tài)數據進行測算、分析。實驗數據結果初步證明，受試者佩戴膝關節(jié)內側減壓矯形器后，支撐相后期（膝關節(jié)承重的重要周期）膝關節(jié)外翻角增大，膝關節(jié)內側力線向外側轉移，膝關節(jié)內側壓力降低。

對于早、中期的膝骨關節(jié)炎患者，佩戴合理設計的膝關節(jié)矯形支具能夠矯正下肢力線，從而減輕患髁受力，減輕疼痛、改善患處功能并增加膝關節(jié)穩(wěn)定性。

全國首個科研機構獲批醫(yī)療器械注冊證

2019年1月初，首個由科研機構申報的第二類醫(yī)療器械“定制式增材制造膝關節(jié)矯形器”獲批上市，上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院、上海交通大學獲得國內第一個3D打印醫(yī)療器械注冊證，也是注冊人制度下科研機構申請到的國內首張醫(yī)療器械注冊證。

2019年3月7日科技部生物中心華玉濤處長、龔艷、李治等赴上海調研“醫(yī)療器械上市許可人制度試點工作情況”，上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院、上海交通大學作為注冊人制度下首個科研機構獲批醫(yī)療器械注冊證，王金武主任醫(yī)師代表戴院士團隊出席現場調研及專題研討，科技部領導針對上海醫(yī)療器械MAH制度試點以來的情況與科技成果創(chuàng)新轉化提出了建設性意見與建議。

2019年4月9日上午，全國人大常委會副委員長、農工黨中央主席、中國紅十字會會長陳竺率調研組以“優(yōu)化營商環(huán)境，推動健康產業(yè)高質量、發(fā)展”為主題來到上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院浦東科教園3D打印中心開展重點考察調研活動，戴尅戎院士又介紹了國內第一個3D打印骨關節(jié)醫(yī)療器械注冊證獲批與科研成果轉化的情況。

專家介紹

王金武 主任醫(yī)師

醫(yī)學博士，主任醫(yī)師，教授，博導。現任上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師，上海交通大學生物醫(yī)學工程學院教授，民政部智能控制與康復技術重點實驗室副主任，上海市衛(wèi)計委骨與關節(jié)康復醫(yī)學科重點學科帶頭人，上海交通大學康復輔具創(chuàng)新中心主任，十三五科技部國家重點研發(fā)計劃首席科學家，上海市優(yōu)秀技術帶頭人計劃。先后承擔了包括科技部重點研發(fā)計劃（生物3D打?。?、科技部“863”（高精度3D打印裝備制造）與“973”（多級微納骨修復生物材料）子課題、國家自然基金在內的國家級課題7項，省部級課題16項；同時領銜民政部3D打印康復輔具標準研究課題和上海市人民政府康復輔具產業(yè)發(fā)展策略研究課題各一項，參編專著10部（副主編3部），在上海交大設立數字醫(yī)學與3D打印前沿醫(yī)工交叉轉化研究生課程，第一作者發(fā)表包括SCI論文60余篇（其中Nature與Science旗下子刊共3篇）。

在戴尅戎院士的指導與支持下，率先申請到國內第一個3D打印醫(yī)療器械注冊證，也是注冊人制度下科研機構申請到的國內首張醫(yī)療器械注冊證。

專長：復雜的肩關節(jié)周圍骨折的微創(chuàng)治療；肩關節(jié)鏡下肩袖損傷與肩關節(jié)不穩(wěn)的微創(chuàng)治療；肩肘關節(jié)置換；3D打印康復輔具與骨關節(jié)內植物3D打印的臨床轉化，通過顯微外科和定制式人工關節(jié)技術進行肩關節(jié)腫瘤的保肢治療。

門診時間

周二、周四上午， 3D打印門診

黃浦區(qū)制作局路639號  九院10號樓5樓3D打印中心

周四下午， 專家門診

黃浦區(qū)瞿溪路500號    九院新門診大樓3樓1號診室