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目的探讨数字化膝关节辅助系统在全膝关节置换(TKA)中的应用与研究进展,分析对比不同的TKA辅助数字化技术的应用现状,研究目前3D打印导板设计的不同方法,并比较3D打印个性化膝关节导板辅助人工全膝关节置换(PSI-TKA)和iASSIST膝关节系统辅助人工全膝关节置换(iASSIST-TKA)的临床应用效果。方法在数字医学研究的基础上,探讨膝关节置换的模拟操作与设计,结合现代影像学、图像处理和骨科学,研究三维空间下肢相关轴线的客观、精确定位,提出一种新型的无解剖标志下基于质心原理确定下肢力线的方法,和其他方法进行精确性的对比,设计个性化截骨导板。同时采用回顾式研究方法,选取2016年1月至9月采用TKA手术治疗90例膝骨性关节炎患者,其中男性36例,女性54例,年龄49～88岁,平均(69.6±7.7)岁。随机分为常规手术组、PSI-TKA组和iASSIST-TKA组,其中常规手术组29例,iASSIST-TKA组31例,PSI-TKA组30例。分别两两比较术后冠状面髋-膝-踝(HKA)角、冠状面股骨组件角(FFC)角、冠状面胫骨组件(FTC)角、矢状面股骨组件屈曲(LFF)角、矢状面胫骨组件(LTC)角的偏移值评估手术的精确性;比较三组的手术时间、术中出血量、术后引流量和平均住院时间,比较术后1天、1周、2周、1个月、3个月、6个月的视觉模拟评分(VAS)与膝关节评分(临床评分和功能评分)(KSS)。计量资料组间两两比较采用q检验,计数资料组间比较采用Fisher确切概论检验或χ2检验,配对设计差值及等级资料采用秩和检验。结果采用提出的无解剖标志下基于质心确定力线辅助设计的3D打印个性化截骨导板,重合度高,准确度好。PSI-TKA组和iASSIST-TKA组两组患者术后下肢力线的HKA、FFC、FTC、LFF、LTC角的偏移值均<3°,两组间各测量角的偏移值差异无显著性差异(Z=-1.78～0,P=0.43～1),和常规手术组术后下肢力线偏差相比都有显著性差异(Z=6.63-9.69,P=0.01-0.02)。手术时间iASSIST-TKA组长于PSI-TKA组(t=15.5,P=0.00),术中出血量(t=0.24,P=0.81)和平均住院时间(t=0.65,P=0.515)两组间差异无显著性差异,术后引流量iASSIST组多于PST组(t=8.29 P=0.00)。术后引流量、术后1天、1周的VAS及KSS评分PSI组优于iASSIST组,统计有显著性差异(t=-11～7.25,P=0.00～0.96),和传统手术相比,以上指标都有显著性差异(t=7.73～56.81,P=0.00～0.02);三组之间比较术后2周、1月、3月、6月的VAS及KSS评分无显著性差异(t=-1.22～3.23,P=0.05～0.30)。结论使用本文提出无解剖标志下基于质心原理确定下肢力线,设计的3D打印个性化截骨导板,效果较为精确,术后力线恢复好,可以作为辅助设计膝关节截骨导板的参考。相比于传统TKA手术,iASSIST-TKA及PSI-TKA技术均可以获得良好的手术精度,其中iASSIST-TKA技术需要更长的手术时间,术后的早期恢复慢于PSI-TKA技术,但PSI-TKA技术需要更长的住院时间,术前影像数据采集需要接受更多的射线剂量,两种技术的远期疗效尚需要进一步研究。