康建平， 肖硯斌， 董蘇偉， 李文忠， 張漾杰， 李彩蓉

3D打印技術(shù)又稱增材制造(additive manufacturing，AM)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將粉末狀塑料或金屬等可黏合材料，通過逐層打印方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，無需傳統(tǒng)加工機(jī)床和模具[1]。隨著3D打印技術(shù)快速興起與成熟，3D打印技術(shù)迅速應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是在骨科，應(yīng)用前景廣闊。目前3D打印技術(shù)在骨科應(yīng)用主要是以下幾種：①實(shí)物模型制作; ②骨科手術(shù)輔助材料打印;③骨科內(nèi)置物材料打印[2]。為了將 3D 技術(shù)與臨床骨腫瘤保肢治療更進(jìn)一步結(jié)合，云南省腫瘤醫(yī)院2017年8月對(duì)1例骨肉瘤患兒行保留骨骺3D打印假體置換術(shù)并獲成功，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 臨床資料

患兒，女，11歲，因右大腿下段疼痛伴腫脹3個(gè)月入院。入院體檢：右大腿下段可觸及直徑3 cm腫物，界不清，質(zhì)硬，固定，壓痛，皮溫正常。右側(cè)髕上周徑37.5 cm，左側(cè)髕上周徑33.6 cm，右膝關(guān)節(jié)活動(dòng)正常，右足背動(dòng)脈搏動(dòng)正常，心肺腹(-)。入院后行影像學(xué)檢查，X線片示：右股骨干下段骨質(zhì)密度減低，內(nèi)側(cè)緣骨皮質(zhì)不連續(xù)，局部突出伴骨膜反應(yīng)。CT增強(qiáng)片及MRI片示：右股骨下段溶骨性破壞，右側(cè)皮質(zhì)破壞明顯，局部形成軟組織腫塊，增強(qiáng)后腫塊不均勻強(qiáng)化，腫塊突破骨皮質(zhì)，累及軟組織(圖1)。診斷為右股骨下段骨肉瘤？入院后在全麻下行右股骨下段病灶開放取材活檢術(shù)，術(shù)后病檢診斷骨肉瘤，臨床分期G2T2M0。予以新輔助化療4個(gè)周期，期間予充分水化堿化、保肝護(hù)胃護(hù)腎、抑制消化道反應(yīng)、營養(yǎng)神經(jīng)和心肌等對(duì)癥支持治療，影像學(xué)復(fù)查(圖2)，見腫瘤鈣化明顯，軟組織腫塊縮小，具有保肢條件。

圖1 患兒入院后影像學(xué)檢查圖片1A：右股骨X線正側(cè)位片，右股骨干下段骨質(zhì)密度減低，內(nèi)側(cè)緣骨皮質(zhì)不連續(xù)，局部突出伴骨膜反應(yīng)；1B：右股骨CT增強(qiáng)軸位片，右股骨下段溶骨性破壞，右側(cè)皮質(zhì)破壞明顯，局部形成軟組織腫塊，局部皮質(zhì)不連續(xù)，增強(qiáng)后腫塊不均勻強(qiáng)化；1C：右股骨MRI增強(qiáng)冠狀位片，腫瘤突破骨皮質(zhì)，累及軟組織

圖2 新輔助化療4個(gè)周期后影像學(xué)檢查2A：右股骨X線正側(cè)位片，腫瘤周圍硬化帶形成；2B：矢狀位CT片，腫瘤周圍骨質(zhì)形成骨包殼；2C：右股骨MRI增強(qiáng)冠狀位片，腫瘤周圍水腫范圍縮小，邊緣較前清晰

2 手術(shù)方法及術(shù)后

術(shù)前根據(jù)患兒患肢CT數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)下模擬出與患兒等比例大小股骨模型，利用3D打印技術(shù)制作出精確截骨導(dǎo)板。假體設(shè)計(jì)方案：①一側(cè)鋼板與股骨遠(yuǎn)端假體做成一體；②為了保證假體與患兒股骨匹配同時(shí)兼顧手術(shù)安裝，將外側(cè)鋼板做成分體結(jié)構(gòu)，用鎖緊釘與股骨遠(yuǎn)端假體連接；③采用不同長度松質(zhì)骨釘與保留段股骨髁固定；④與股骨髁接觸面采用骨小梁多孔結(jié)構(gòu)生物穩(wěn)定。依上打印出與患兒患肢高度匹配假體(圖3)。術(shù)中患兒取仰臥位，患肢以海綿墊墊高30°。常規(guī)消毒鋪巾，取右大腿中下段前內(nèi)側(cè)長45.0 cm縱行手術(shù)切口，過膝關(guān)節(jié)后屈向脛骨結(jié)節(jié)附近，將原取材部位皮膚瘢痕及皮下組織一并切除。高頻電刀切開皮膚及皮下組織，沿股直肌和股內(nèi)側(cè)肌間隙銳性分離，直至股骨。見腫瘤位于股骨下段，向內(nèi)側(cè)突出骨皮質(zhì)，6.0 cm×6.0 cm×6.0 cm大小，質(zhì)韌、固定。沿骨膜外細(xì)致游離病灶，以C臂透視再次定位病灶。置入股骨骨骺上截骨模具，在股骨下端關(guān)節(jié)上4 cm處截?cái)喙晒?，留取股骨殘端骨髓組織送病檢，在距股骨下端關(guān)節(jié)面18 cm處截?cái)喙晒歉桑瑢⒘龆渭?xì)致分離，術(shù)中保護(hù)腘動(dòng)靜脈，將瘤段切除，從瘤段截取3 cm骨段，行煮沸滅活20 min，修整滅活骨段，將滅活骨段和半膝關(guān)節(jié)假體模具置入，大小合適，隨后以碘伏鹽水反復(fù)沖洗創(chuàng)腔，股骨髓腔內(nèi)置入骨水泥，置入3D打印右股骨半膝關(guān)節(jié)假體(圖4)。假體下方以螺釘將股骨干骺端固定在假體上，徹底止血后，以碘伏鹽水反復(fù)沖洗創(chuàng)面，留置負(fù)壓引流管一根，以可吸收線逐層縫合術(shù)區(qū)，標(biāo)本送檢。術(shù)中出血約300 ml，術(shù)后予以抗感染、活血化瘀及對(duì)癥支持等治療。患兒完全按照術(shù)前計(jì)劃完整切除并成功完成保留骨骺的3D打印假體置換。手術(shù)后1周X線影像(圖5)可見殘端骨組織與假體匹配完好，未見假體松動(dòng)及骨溶解；術(shù)后3周雙下肢外觀見圖6，行國際保肢學(xué)會(huì)(ISLOS)標(biāo)準(zhǔn)功能評(píng)分為21分?，F(xiàn)在4～6個(gè)周期化療中。

圖3 3D打印假體3A：與患兒等比例大小股骨模型；3B：截骨導(dǎo)板；3C：外側(cè)鋼板做成分體結(jié)構(gòu)，用鎖緊釘與股骨遠(yuǎn)端假體連接； 3D：骨小梁的多孔結(jié)構(gòu)

圖4 3D打印右股骨半膝關(guān)節(jié)假體置入圖

圖5 手術(shù)后1周X線正側(cè)位片

圖6 術(shù)后3周雙下肢外觀6A：臥位；6B：直立位

3 討論

骨肉瘤(osteosarcoma)是一種起源于間葉組織惡性腫瘤，占原發(fā)惡性骨腫瘤20%，是青少年常見原發(fā)惡性骨腫瘤，70%～80%患者發(fā)病年齡在10～25歲，年發(fā)病率約1～3/100萬人[3]。在20世紀(jì)70年代化療出現(xiàn)之前，肢體骨肉瘤治療以截肢為主，患者不但承受肢體殘缺和巨大心理創(chuàng)傷，80%患者仍不可避免地死于肺轉(zhuǎn)移[4-8]。當(dāng)新輔助化療出現(xiàn)后，術(shù)前化療→手術(shù)→術(shù)后化療這一模式使骨肉瘤5年生存率明顯提高。有報(bào)道由不到20%升高到50%～60%，且超過90%的肢體骨肉瘤患者可行保肢治療[9]。本例患兒經(jīng)新輔助化療后評(píng)估化療反應(yīng)佳，具有保肢條件，患兒年齡較小，考慮到日后患肢生長發(fā)育等問題，如何選擇合適術(shù)式以最大程度上減輕患兒日后患肢短縮畸形、采用何種假體進(jìn)行置換成為我們思考的問題。我們根據(jù)患兒術(shù)前CT數(shù)據(jù)，采用3D打印技術(shù)，打印出與患兒患肢完全匹配的個(gè)性化半膝關(guān)節(jié)假體，利用術(shù)前精確設(shè)計(jì)3D打印截骨導(dǎo)板，于患兒患肢骨骺上端截骨，最大程度上保留了骨骺端，最大程度減輕患兒日后肢體短縮畸形。同時(shí)，個(gè)性化3D打印假體不僅能達(dá)到簡單形態(tài)、尺寸適配，還能做到力學(xué)適配、生物適配。而只有進(jìn)一步考慮植入體與宿主組織相互生物力學(xué)與力生物學(xué)適配，才能達(dá)到真正的生理適配[10-15]。該3D打印假體表面設(shè)計(jì)有“超多孔界面”結(jié)構(gòu)，它類似天然骨組織內(nèi)部三位孔隙結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞長入。該結(jié)構(gòu)在促進(jìn)骨小梁長入、增強(qiáng)假體穩(wěn)定性方面有積極作用[16-18]。此外，3D打印假體制作時(shí)間較其他類型假體耗時(shí)短，縮短了患者等待時(shí)間，而假體與患肢高度匹配，因此手術(shù)操作過程相對(duì)簡單，手術(shù)時(shí)間也相對(duì)縮短[19]。

綜上所述，3D打印技術(shù)在骨腫瘤保肢治療中有著廣闊前景，但由于本例為云南省首例3D打印假體置換治療股骨下端骨肉瘤，遠(yuǎn)期效果有待進(jìn)一步觀察。

[1] 牛愛軍， 黨新安， 楊立軍. 快速成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其研究動(dòng)向[J].熱加工工藝，2008，37(5)：116-118.

[2] 蔣明輝， 蔡立宏， 雷青， 等. 3D打印技術(shù)在骨科臨床的應(yīng)用研究及展望[J].中華損傷與修復(fù)雜志(電子版)，2016，11(4)：288-290.

[3] Ritter J， Bielack SS. Osteosarcoma[J]. Ann Oncol， 2010，21Suppl 7：vii320-325.

[4] 燕太強(qiáng)， 梁偉民， 郭衛(wèi). 骨肉瘤的診療和研究進(jìn)展[J].中華臨床醫(yī)師雜志(電子版)，2012，6(17)：4988-4990.

[5] Portugal Gomes AC, Marques Ribeiro Naccarato C, Marchiori E. Osteosarcoma: Lymphatic spread in the thorax[J]. Arch Bronconeumol, 2016, 52(9): 486.

[6] Yu C, Wang W. Relationship Between P15 Gene Mutation and Formation and Metastasis of Malignant Osteosarcoma[J]. Med Sci Monit, 2016, 22: 656-661.

[7] Liu B,Yang H, Servaes S, et al. Solitary Retroperitoneal Metastasis as the Initial Site of the Relapse of Osteosarcoma Revealed by FDG PET/CT[J]. Clin Nucl Med, 2015, 40(11): 892-894.

[8] Leukers B, Gülkan H, Irsen SH, et al. Hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering made by 3D printing[J]. J Mater Sci Mater Med, 2005, 16(12): 1121-1124.

[9] Wafa H， Grimer RJ. Surgical options and outcomes in bone sarcoma[J]. Expert Rev Anticancer Ther， 2006，6(2)：239-248.

[10] 蘇宏倫，李劍，莫中軍，等.個(gè)性化植入假體——骨修復(fù)、骨置換的未來趨勢[J].中國醫(yī)療器械信息，2017，23(7)：19-22，39.

[11] Radenkovic D,Solouk A,Seifalian A.Personalized development of human organs using 3D printing technology[J].Med Hypotheses, 2016, 87: 30-33.

[12] Komlev VS, Popov VK, Mironov AV, et al. 3D Printing of Octacalcium Phosphate Bone Substitutes[J]. Front Bioeng Biotechnol, 2015, 3: 81.

[13] Zhang W, Lian Q, Li D, et al. Cartilage repair and subchondral bone migration using 3D printing osteochondral composites: a one-year-period study in rabbit trochlea[J]. Biomed Res Int, 2014, 2014: 746138.

[14] Wang X, Schr?der HC, Müller WE. Enzymatically synthesized inorganic polymers as morphogenetically active bone scaffolds: application in regenerative medicine[J]. Int Rev Cell Mol Biol, 2014, 313: 27-77.

[15] Tarafder S,Balla VK,Davies NM,et al.Microwave-sintered 3D printed tricalcium phosphate scaffolds for bone tissue engineering[J]. J Tissue Eng Regen Med, 2013, 7(8): 631-641.

[16] Sillesen NH， Greene ME， Nebergall AK，et al.Three Year RSA Evaluation of Vitamin E Diffused Highly Cross-linked Polyethylene Liners and Cup Stability[J]. J Arthroplasty， 2015，30(7)：1260-1264.

[17] Wang X， Xu S， Zhou S， et al. Topological design and additive manufacturing of porous metals for bone scaffolds and orthopaedic implants： A review[J]. Biomaterials， 2016，83：127-141.

[18] Warnke PH, Seitz H, Warnke F, et al. Ceramic scaffolds produced by computer-assisted 3D printing and sintering: characterization and biocompatibility investigations[J]. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater, 2010, 93(1): 212-217.

[19] 王成林， 楊俊忠， 曹開學(xué). 3D打印技術(shù)在骨組織腫瘤患者重建骨結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志，2017，19(7)：49-51.