TKA(全膝关节置换)人工关节置换可以说是20世纪治疗各种晚期骨关节病最有效的方法之一，其在缓解关节疼痛、改善关节功能、提高患者生活治疗取得巨大成功。什么是关节置换呢？顾名思义，就是用人工关节替代受损的关节，从而恢复关节的运动功能。目前，关节置换涉及到肩关节、肘关节、髋关节、膝关节、踝关节、腕关节和手指关节。膝关节置换的数量呈现出逐年增加的趋势，给越来越多的患者带来福音。
在传统TKA（TotalKneeArthroplasty）全膝关节置换手术中，成功的主要因素取决于术前准备和手术操作。TKA作为骨科科室的大手术且往往股骨远端和胫骨平台的截骨量和截骨角度需要在手术中，通过传统器械通过体外的骨性标记点，寻找力线然后加以判断。这种方式，花费的手术时间比较长准确度也稍待改进。在有些特别的案例中，病人膝关节可能会畸变，髓内定位杆难以精确定位，这时，3D设计就显得尤为重要。
近年来研究表明，通过计算机CT三维重建并预测骨骼内的植入物大小和位置准确性的做法可行性较高。基于此，医院在获得了病人的膝关节数据后，通过软件得到了数字三维模型，再通过3D打印的手段设计制作手术导板。这将会是减少TKA手术时间，减少出血量和提高关节功能和假体生存率的有效方式。
图1膝关节置换手术效果
测量和设计依据在设计之前，需要CT数据获得病人模型后，做一些测量和分析，并且依照传统TKA手术的力线寻找方法，找到截骨平面等重要参考体。
图2下肢医疗器械的参考设计依据
设计过程-1通过CT建模获得病人人体骨骼数据，利用软件算法找到诸如股骨头中心等重要参考点和位置，再经医生确认之后找到接骨面。
图3通过软件获得病人数据找到参考面
设计过程-2我们再通过3D扫描对各个型号尺寸的假体进行试模，并模拟匹配。以便我们前期设计中就确定好大小并且模拟匹配,进而减少术中时间。
图4扫描假体试模
设计过程-3找到了截骨面后，我们把数据导入到工程软件中，做精确设计。参考病人骨骼数据提供的表面，提前设计出贴合病人股骨和胫骨的个性化、参数化的截骨工具。同时，也能预留出克氏针孔方便固定。然后再此基础上做优化去除尖锐部避免对病人造成损伤。
图5工程设计软件中设计
设计过程-4完成设计，结果如下图
打印后装配和手术安装通过使用符合医学标准规范的3d打印机进行3d打印。打印出来后，我们先在体外进行装配实验，并最后用于人体，取得了比较好的治疗效果。
3D打印结果图
安装后术后效果
结论：
通过水平高超的医生和经验丰富的三的部落工程师的联合努力，结合3D扫描、3D打印的TKA导板，证明了未来医学将会向精准化和个性化水平持续发展。（三的部落MR.XU）
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