計算機輔助惡性骨腫瘤個性化切除與精確重建

丁煥文，涂 強，王 虹，劉輝亮，曾鎖林，劉 寶，沈健堅，易 燦，王迎軍，尹慶水

臨床研究

計算機輔助惡性骨腫瘤個性化切除與精確重建

丁煥文，涂 強，王 虹，劉輝亮，曾鎖林，劉 寶，沈健堅，易 燦，王迎軍，尹慶水

目的探討計算機輔助惡性骨腫瘤個性化切除與精確重建的新方法，評價計算機輔助技術(shù)在惡性骨腫瘤手術(shù)治療中的價值。方法2007年1月～2010年7月共收治13例惡性骨腫瘤患者。其中男7例，女6例，年齡19～46歲。Enneking分期ⅡA期8例，ⅡB期5例。所有患者均采用薄層CT掃描獲取病變部位的二維數(shù)據(jù)，重建三維解剖模型，運用計算機輔助設計（computer aided design，CAD）技術(shù)精確設計腫瘤切除范圍、個性化輔助手術(shù)模板以及個性化骨修復體，模擬骨缺損修復重建過程。術(shù)中按照CAD方案精確切除腫瘤組織，采用外形匹配的異體骨或異體骨＋個性化人工關(guān)節(jié)置換重建骨腫瘤切除后遺留骨缺損。隨訪期間采用骨與軟組織腫瘤學會（Musculoskeletal Tumor Society，MSTS）保肢評分系統(tǒng)對隨訪患者進行功能評價。結(jié)果13例患者均獲得隨訪，隨訪時間10～52個月，平均24.8個月。術(shù)后早期X線片顯示骨缺損區(qū)域結(jié)構(gòu)重建效果好，骨缺損區(qū)域解剖結(jié)構(gòu)獲得恢復。所有患者均存活，末次隨訪MSTS評分為17～27分，平均23.5分，其中優(yōu)7例，良4例，可2例。2例發(fā)生異體骨感染，1例異體骨不愈合，1例鋼板斷裂，2例異體骨吸收。1例髖臼腫瘤術(shù)后18個月局部復發(fā)，行腫瘤再切除治療。結(jié)論將計算機輔助技術(shù)用于骨惡性腫瘤的手術(shù)治療，可以正確設計腫瘤切除邊界、準確切除腫瘤并對病變區(qū)域的骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進行精確重建，從而將骨腫瘤手術(shù)治療提升到個性化外科手術(shù)的高度。

計算機輔助設計；治療，計算機輔助；骨腫瘤；假體和植入物；骨重建

近二十年來，隨著新輔助化療技術(shù)的推廣應用，骨腫瘤的治療效果大為改善，患者存活率、保肢成功率均有很大提高。保留肢體可提高患者的生活質(zhì)量，減少其在生活和工作中不必要的負擔，有利于患者重新回歸社會。保肢手術(shù)目前面臨的主要問題是切除腫瘤后遺留的大段骨缺損如何修復、如何盡可能恢復肢體功能等。而骨腫瘤的準確切除和骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的精確重建是骨腫瘤保肢手術(shù)最為重要的兩個方面。我科近十年在臨床上應用計算機輔助骨科手術(shù)的新方法[1-2]，并將該方法拓展至骨腫瘤手術(shù)治療，對2007年1月～2010年7月收治的13例惡性骨腫瘤患者進行計算機輔助骨腫瘤個性化切除與精確重建，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組13例，男7例，女6例。年齡19～46歲，平均30.3歲。腫瘤部位：骨盆4例，股骨上段1例，股骨下段3例，脛骨上段3例，肱骨下段1例，橈骨遠端1例。Enneking分期[3]ⅡA期8例，ⅡB期5例。13例術(shù)前均通過活檢病理結(jié)果確診，而后行CT掃描和MRI檢查，獲取病灶部位骨關(guān)節(jié)的二維CT、MRI圖像資料。

1.2 計算機模擬骨腫瘤個性化切除與重建

1.2.1 病變區(qū)域的三維重建 將CT薄層掃描的二維圖像數(shù)據(jù)導入Mimics，重建病變部位骨關(guān)節(jié)的三維解剖模型；將MRI薄層掃描的二維圖像數(shù)據(jù)導入Mimics，重建腫瘤侵潤范圍的三維模型，精確界定腫瘤范圍。將骨關(guān)節(jié)解剖模型、腫瘤侵潤范圍解剖模型在計算機上進行圖像配準、對齊。

1.2.2 腫瘤切除范圍的確定 運用計算機輔助技術(shù)分析腫瘤區(qū)域形狀和腫瘤侵潤范圍，根據(jù)腫瘤性質(zhì)確定正確的外科切除邊界，一般在腫瘤侵潤范圍基礎(chǔ)上再進一步切除交界區(qū)3～5 cm的正常骨組織。整個骨關(guān)節(jié)切除范圍包括腫瘤侵潤區(qū)+交界區(qū)切除的骨組織，根據(jù)腫瘤與關(guān)節(jié)面之間的距離來決定是否保留關(guān)節(jié)：如果距離＞5 cm，則采用外形匹配的大段異體骨+內(nèi)固定重建；如果距離≤5 cm，則采用外形匹配的大段異體骨+個性化人工關(guān)節(jié)重建骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。

1.2.3 計算機設計輔助手術(shù)模板 為了能夠按照計算機輔助設計（computer aided design，CAD）的區(qū)域準確切除腫瘤，我們根據(jù)病灶部位的解剖形狀設計外形陰陽互補的輔助腫瘤切除模板，并采用快速成型（rapid prototyping，RP）技術(shù)制作出來，用于術(shù)中引導準確切除腫瘤；此外，根據(jù)腫瘤部位訂購相同部位的異體骨（山西奧瑞生物材料有限公司），通過CT掃描三維重建建立異體骨解剖模型，設計異體骨修剪模板，并通過RP技術(shù)制作實物模板，以便于術(shù)中據(jù)此將異體骨修剪為與腫瘤切除后骨缺損一致的三維外形。

1.2.4 CAD個性化假體 根據(jù)腫瘤切除后骨缺損的位置、三維外形、骨干直徑、骨髓腔形狀等參數(shù)設計個性化假體，將修剪好的外形匹配的異體骨與個性化假體組合形成個性化骨缺損修復體，用于骨關(guān)節(jié)解剖及功能重建。

1.2.5 計算機模擬骨腫瘤切除重建過程 在計算機上仿真模擬骨腫瘤切除、異體骨修剪、個性化假體設計和制作、異體骨+個性化假體植入重建骨關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)等過程，驗證設計方案的可行性并進一步完善手術(shù)方案，最后建立骨腫瘤個性化切除與重建手術(shù)三維效果圖。

1.3 手術(shù)方法

1.3.1 腫瘤組織的切除 常規(guī)麻醉、消毒、鋪巾，充分顯露腫瘤病灶，安裝輔助腫瘤切除模板，引導腫瘤準確切除，手術(shù)區(qū)域以蒸餾水浸泡10 min。

1.3.2 術(shù)中個性化骨修復體制作 在異體骨修剪模板的輔助下，將術(shù)前訂購的異體大塊骨修剪為與腫瘤切除后骨缺損區(qū)域相匹配的三維外形，需要時將其與個性化制作的金屬假體組合，采用螺釘或骨水泥將二者固定為一個整體，形成個性化骨缺損修復體。

1.3.3 術(shù)中骨缺損的精確、穩(wěn)定重建 將個性化骨缺損修復體植入腫瘤切除后骨缺損區(qū)域，修復體與自體骨組織之間采用骨水泥、螺釘或骨長入型固定。

2 結(jié)果

13例患者均獲得隨訪，隨訪時間10～52個月，平均24.8個月。所有患者均存活，按骨與軟組織腫瘤學會（Musculoskeletal Tumor Society，MSTS）評分[4]，末次隨訪時為17～27分，平均23.5分。其中優(yōu)7例，良4例，可2例。2例發(fā)生異體骨感染，1例異體骨不愈合，1例鋼板斷裂，2例異體骨吸收。1例髖臼腫瘤術(shù)后18個月局部復發(fā)，行腫瘤再切除治療。13例患者均采用外形匹配的大段異體骨+內(nèi)固定重建或大段異體骨+個性化人工關(guān)節(jié)重建骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，術(shù)后及隨訪期X線片證實骨缺損區(qū)域結(jié)構(gòu)外形重建滿意，雙側(cè)完全對稱，結(jié)構(gòu)重建穩(wěn)定，有良好的承重能力。

圖1 左股骨中下段X線片

圖2雙下肢三維重建

典型病例 李XX，女性，31歲?；颊?月前無任何誘因開始出現(xiàn)左膝關(guān)節(jié)疼痛、不適。X線片示左股骨下段髓腔內(nèi)骨質(zhì)破壞，向外側(cè)及后方穿破形成皮質(zhì)旁腫塊（圖1）。進一步的MRI檢查及病理活檢結(jié)果證實為左股骨下段皮質(zhì)旁骨肉瘤。臨床診斷：左股骨下段骨肉瘤，Enneking分期ⅡB。擬采用術(shù)前化療+手術(shù)+術(shù)后化療，手術(shù)方案為腫瘤根治性切除、保肢治療術(shù)，患肢股骨下段骨缺損采用異體骨+個性化人工全膝關(guān)節(jié)置換重建。具體步驟包括以下幾方面：

（1）通過雙下肢CT掃描、Mimics軟件三維重建建立雙側(cè)股骨、脛腓骨、髕骨解剖模型（圖2）。進一步MRI平掃+增強證實腫瘤侵入范圍（圖3），根據(jù)MRI增強掃描確定的腫瘤范圍，運用Mimics重建出骨腫瘤的三維外形。將根據(jù)MRI重建的骨腫瘤髓腔內(nèi)侵潤范圍的三維模型與根據(jù)CT掃描重建的股骨、脛骨模型輸入計算機，對模型進行配準、對齊。

（2）對圖像進行分析測量，測得左股骨遠端腫瘤髓腔內(nèi)病變近端最高點距股骨髁間的距離約為66.4 mm（圖4）。依據(jù)腫瘤根治性切除的標準需要切除5 cm長交界區(qū)域的正常骨干，加上腫瘤本身髓腔內(nèi)侵潤長度（66.4 mm），股骨遠端共需切除116.4 mm（圖5）。

（3）CAD輔助腫瘤切除模板，用于術(shù)中引導腫瘤的精確切除（圖6）。

（4）按骨缺損外形、截骨長度設計個性化股骨假體參數(shù)。如圖7所示，髓腔外長度116.4 mm，插入髓腔長度140 mm；股骨截骨部位骨干外直徑29 mm，髓腔內(nèi)接圓直徑17 mm，髓腔最狹窄部位內(nèi)直徑15 mm（圖8）。根據(jù)以上股骨遠端參數(shù)確定股骨遠端假體參數(shù)（圖9）：假體近端插入股骨殘段髓腔內(nèi)146.5 mm，圓錐形，尖端直徑13 mm，底端14.5 mm，采用骨長入型固定。股骨柄假體髓外部分為圓柱形，長度120.1 mm，直徑20 mm，大于截骨部位髓腔內(nèi)徑（直徑17 mm），小于骨干外徑（直徑29 mm）。

圖3 MRI平掃+增強掃描

圖4 左股骨遠端腫瘤髓腔內(nèi)病變近端距股骨髁間距離約為66.4 mm，紅色區(qū)域為腫瘤區(qū)域的三維外形

圖5 整個股骨遠端共切除116.4 mm

圖6 CAD輔助腫瘤切除模板

圖7 髓腔外長度116.4 mm，插入髓腔長度140 mm

圖8 股骨截骨部位骨干內(nèi)外徑

圖9 股骨假體有關(guān)參數(shù)

圖10 股骨假體CAD模型

圖11 訂購異體股骨下段圖

圖12 修剪為需要的大小外形

如圖10所示，CAD股骨假體由股骨髁（藍色）、連接件（灰色）、延長桿（藍色）和固定桿（黃色）組成，股骨髁和連接件之間有1個吊緊螺釘，連接件和延長桿之間以錐孔連接，帶抗旋轉(zhuǎn)鎖片，此3部分預先裝配后以骨水泥安裝于異體骨中，并長出5 mm。將固定桿按指示方向打入自體股骨（不可一起裝配后打入，否則會導致異體骨中骨水泥受震動后松動）后，再將兩部分通過錐孔連接。

訂購異體股骨下段150 mm，建立三維模型（圖11），計算機輔助設計異體股骨修剪模板，將異體股骨修剪為相應長度（圖12），再用異體骨遠端修剪模板修剪異體骨遠端，使其與個性化股骨假體遠端的5個截骨面相一致（圖13），而后套在個性化股骨假體柄髓外部分上，二者之間用骨水泥固定，組成股骨遠端修復體（圖14）。

（5）異體骨與自體殘存股骨界面設計為階梯狀（圖15），以增加接觸面積、減少應力遮擋及促進界面之間的相互愈合。在該部位外包異體骨塊，并用捆綁帶固定（圖16）。左脛骨近端常規(guī)假體置換，模擬股骨遠端、脛骨近端重建（圖17）。CAD異體股骨表面均勻鉆孔引導模板（圖18），引導在異體骨表面均勻鉆孔，每孔內(nèi)植入自體松質(zhì)骨粒，用以促進骨再生、替代。

圖13 修剪異體骨遠端，使其與股骨假體遠端5個截骨面相一致

圖14 修剪好的異體骨套在個性化金屬假體外面，形成個性化股骨修復體

圖15 交界部位呈階梯狀接觸

圖16 交界部位外包異體骨塊、捆綁帶固定

圖17 股骨遠端重建三維效果圖

圖18 CAD異體骨表面定位鉆孔模板

圖19 安裝輔助腫瘤切除模板

圖20 精確切除的腫瘤組織

圖21 安裝異體骨修剪模板

圖22 修剪好的異體骨

（6）術(shù)中常規(guī)顯露左股骨下段，安裝輔助腫瘤切除模板（圖19）以引導截骨，進行腫瘤的精確切除（圖20）。

在異體骨上安裝異體骨修剪模板（圖21），將異體骨修剪為與骨缺損區(qū)域匹配的三維外形（圖22），異體骨遠端兩側(cè)穿過異體肌腱組織進行側(cè)副韌帶重建（圖23），與個性化股骨假體組織組合，用骨水泥固定形成個性化骨缺損修復體（圖24）。

圖23 側(cè)副韌帶重建

圖24 修剪好的異體骨與假體組合

圖25 腫瘤切除后遺留骨缺損

圖26 股骨下段、脛骨上段重建

圖27 安裝異體骨表面鉆孔引導模板

圖28 在異體骨表面均勻鉆孔

圖29 交界部位外包異體骨塊，捆綁帶固定

圖30 異體骨孔內(nèi)點狀植入自體骨粒

右脛骨近端常規(guī)關(guān)節(jié)面下10 mm截骨，遺留大段骨缺損（圖25），將股骨個性化修復體植入股骨髓腔，脛骨平臺常規(guī)假體置換，重建骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)（圖26）。安裝異體骨表面鉆孔引導模板（圖27），引導在異體骨表面均勻鉆孔（圖28），自體與異體骨界面外包異體骨塊，捆綁帶固定（圖29），異體骨表面鉆孔內(nèi)植入自體骨顆粒以促進骨再生過程（圖30）。手術(shù)歷時5 h，失血量約600 mL，術(shù)后當天至第4天引流量分別為600、200、100和50 mL，予以拔出引流管。術(shù)后膝關(guān)節(jié)支具固定，當天行踝關(guān)節(jié)屈伸鍛煉，第3天開始屈髖屈膝鍛煉，第5天進行直腿抬高練習，10 d左右扶拐下床行走。術(shù)后X線片證實骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)重建非常精確，復合假體形狀匹配良好（圖31）。

3 討論

3.1 計算機輔助技術(shù)在骨腫瘤治療中的意義

3.1.1 三維重建解剖模型有助于確定正確的外科切除范圍和邊界 在惡性骨腫瘤的手術(shù)治療中，切除病變是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。手術(shù)的目的在于切除腫瘤，降低局部復發(fā)率和全身轉(zhuǎn)移的風險，因此只有徹底干凈地切除腫瘤組織，才能有效阻止腫瘤的復發(fā)和轉(zhuǎn)移。然而切除范圍過大將會增加骨關(guān)節(jié)重建難度，影響骨關(guān)節(jié)功能。因此手術(shù)切除的合適范圍或外科切除正確邊界的確定應該遵循的原則是在徹底切除腫瘤組織基礎(chǔ)上最大程度地保留正常骨組織結(jié)構(gòu)。大多數(shù)學者認為，應根據(jù)腫瘤的生物學行為、影像學表現(xiàn)、臨床轉(zhuǎn)歸等確定合適的外科切除邊界，而腫瘤根治性切除應包括腫瘤的實體、包膜、反應區(qū)及其周圍正常組織，需在正常組織中完整切除腫瘤，截骨平面應在腫瘤邊緣以外5～6 cm，軟組織切除范圍為反應區(qū)以外2～3 cm[5]。應用計算機技術(shù)可以對腫瘤侵潤范圍進行三維確定，同樣可以在三維空間上設計正確的外科切除邊界，從而精確切除腫瘤。

圖31 術(shù)后X線片

3.1.2 CAD手術(shù)模板有助于術(shù)中精確切除腫瘤 在準確界定合適的腫瘤切除邊界之后，如何保證術(shù)中能夠按照術(shù)前設計準確切除腫瘤，對手術(shù)效果有重要影響。以往憑借目測、尺子測量或手感切除腫瘤易造成實際切除范圍與術(shù)前設計范圍之間的差異。借助手術(shù)導航系統(tǒng)可以有效避免操作失誤和定位偏差，但存在成本高、操作復雜、費時等問題[6-7]；CAD輔助腫瘤切除模板對術(shù)中腫瘤的精確切除起到良好的輔助效果，術(shù)后影像學結(jié)果證實模板引導切除腫瘤非常精確，同時節(jié)省了手術(shù)時間。

3.1.3 CAD個性化假體有助于精確重建骨缺損區(qū)域 術(shù)前將用于修復骨缺損的異體骨塊進行CT掃描，建立其三維模型，之后對植入骨缺損區(qū)域的過程進行模擬，觀察骨缺損修復效果，根據(jù)骨缺損區(qū)形狀制成CAD輔助修剪模板，將異體骨修剪為匹配的三維外形，術(shù)中緊密地整體嵌合植入骨缺損區(qū)域，不僅有利于早期恢復局部的力學支撐，而且可以加快界面愈合速度，縮短手術(shù)時間。通過CAD個性化假體，將修剪好的外形匹配的異體骨與個性化金屬假體組合形成個性化骨修復體，它不僅具有金屬假體的強度，能夠早期承擔負重功能；其異體骨外套還具有改善軟組織附著、減輕假體負荷以及提高假體實用年限等作用。

3.1.4 計算機模擬骨腫瘤切除、重建有助于對實際手術(shù)的理解及健康教育 具體說來，主要有以下幾點：（1）通過模擬手術(shù)發(fā)現(xiàn)可能遇到的問題，事先考慮補救方法和預防措施。（2）通過手術(shù)模擬比較各方案的優(yōu)劣，從中找出最佳方案，并不斷加以完善。（3）術(shù)前手術(shù)組人員在計算機上反復預演、交流，為實際手術(shù)操作提供直接的感性認識，提高對手術(shù)方案的熟練程度，增強術(shù)中默契配合的能力。（4）術(shù)前為患者及其家屬進行模擬展示，可以直觀顯示手術(shù)方案和手術(shù)效果，加深患者及家屬對手術(shù)過程的理解，減輕患者心理負擔，增強患者康復的信心，從而更好地配合手術(shù)。

3.2 與傳統(tǒng)手術(shù)方式的比較

我們將醫(yī)學圖像處理、計算機輔助分析、CAD、計算機輔助制造、數(shù)控加工、先進制造技術(shù)、逆向工程、新型材料學等領(lǐng)域的新技術(shù)結(jié)合起來用于輔助骨腫瘤的切除和重建，術(shù)前可在三維空間中從整體和各個切面評估腫瘤侵蝕范圍，從而達到精確確定腫瘤切除范圍的目的，較之以往MRI、CT、X線片等二維影像學評估手段，能夠更精確地確定腫瘤侵潤范圍，設計更為可靠的腫瘤切除邊界。而計算機輔助設計與制作的個性化假體結(jié)合同種異體骨植入解決了傳統(tǒng)手術(shù)中遇到的問題，個體化假體與殘留骨質(zhì)匹配良好；一體化假體力學強度得到保證；術(shù)前計算機對假體的安裝以及每個螺釘?shù)墓潭ㄎ恢眠M行精確設計，同時模擬假體安裝的過程，避免可能造成手術(shù)操作困難的因素，使術(shù)中安裝變得簡單快捷。

目前有學者報道計算機輔助技術(shù)在骨腫瘤治療中的臨床應用[8-9]，但基本是基于CT掃描重建患者骨盆三維模型，通過RP技術(shù)制造與患者骨盆大小相同的實體模型，然后在實體模型上進行模擬手術(shù)與假體設計。我們采用完全數(shù)字化的手術(shù)模擬過程，模擬過程中可任意修改手術(shù)方案與假體設計方案，于確定最佳治療方案之后再依據(jù)設計方案定制個體化假體。同時術(shù)前由計算機設計制作的各種手術(shù)輔助模板為手術(shù)的成功提供極大幫助。需要指出的是，醫(yī)學CAD技術(shù)人員必須熟練掌握CAD軟件設計技術(shù)，同時需要具有豐富的臨床經(jīng)驗，而目前此類人才稀缺，從某種程度上影響了該技術(shù)的推廣。但我們?nèi)哉J為，計算機輔助技術(shù)在骨腫瘤切除重建中有廣闊的應用前景，它使骨腫瘤手術(shù)治療提升到個性化治療階段，使手術(shù)更加精確、可靠、方便，療效更佳。

3.3 有關(guān)大塊骨移植的成骨效果

為提高骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)重建的強度，改善周圍軟組織附著，我們在假體表面增加異體骨外套，將以往絞鏈式全膝置換轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏Ｒ?guī)的假體置換，手術(shù)效果得到提高。但大塊異體骨與自體骨界面的愈合、異體骨本身逐步爬行替代成為自體骨等過程尚需要長期觀察。術(shù)前CAD異體骨修剪模板使異體骨外形與骨缺損區(qū)緊密匹配，自體骨與異體骨界面緊密接觸，有利于兩者之間的生長融合，我們初步認為兩者之間可獲得良好愈合。但隨著術(shù)后時間的延長，大塊骨組織中央可明顯吸收，異體骨整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷、崩裂。為促進大塊骨再生，我們采用大塊骨中央均勻、點狀植骨的方法改善成骨效果，取得一定成效，但點狀植骨的最佳合適密度、最佳孔徑等尚需進一步研究。大段骨缺損再生一直是骨科臨床未能解決的難題，我們推測進一步采用以下方法可能會有所幫助：（1）在點狀植骨孔內(nèi)填塞成骨細胞凝膠；（2）在大塊異體骨表面增加“活”組織工程骨外套，力圖將大段骨缺損轉(zhuǎn)變?yōu)槟覡罟侨睋p，改善骨缺損的修復效果[10-11]。相信隨著組織修復技術(shù)以及組織工程技術(shù)[12-13]等的迅速發(fā)展，未來大段骨缺損修復的難題會逐步得到解決。

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Computer-assisted individual resection and precise reconstruction for malignant bone tumors

DING Huanwen*,TU Qiang,WANG Hong,LIU Huiliang,ZENG Suolin,LIU Bao,SHEN Jianjian,YI Can,WANG Yingjun,YIN Qingshui.*School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology, Guangzhou,Guangdong 510641,China;Department of Overseas Chinese,Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Command,Guangzhou,Guangdong 510010,China

Objective To explore new approaches of computer-assisted individual resection and accurate reconstruction and to evaluate the value of computer aided techniques in the surgical treatment for malignant bone tumors.Methods Thirteen cases with bone malignant tumors were treated surgically from January 2007 to July 2010.There were 7 males and 6 females,aging from 19 to 46 years.According to the Enneking System for Staging Benign and Malignant Musculoskeletal Tumors,8 cases were inⅡA and 5 cases inⅡB.2D images of lesion area of all patients were acquired by thin-section CT scanning,3D reconstruction of anatomical model were accomplished,tumor resection extent,individual surgical template and prosthesis were designed precisely as well as repair and reconstruction for bone lesions were simulated by computer aided design(CAD)techniques. During the operation,tumor tissue was precisely resected according to the preoperative CAD plan.Replacement of contour-matched bone allograft orallograft+customized individual prosthesis were applied to reconstruct bone defect after tumor resection.The Musculoskeletal Tumor Society(MSTS)score was used to evaluate the recovery of their corresponding functions during the follow-up.Results All patients were followed up from 10 to52 months,with average 24.8 months.The postoperative X-ray showed that structural reconstruction of bone defect area achieved good effect and the normal anatomic structure had recovered.During the follow-up,13 cases were all survived.The MSTS score was 17-27 with an average of 23.5 at the last follow-up.There were excellent in 7 cases,good in 4 cases and fair in 2 patients.As for the complications,bone allograft infection occurred in 2 cases,non-union in 1 case,plate rupture in 1 case,bone allograft absorption in 2 cases.Tumor resection was performed 18 months after the first operation in one case because of local recurrence.Conclusions Computer aided surgery for malignant bone tumors can help to design the excisional boundary of the bone tumor accurately,resect the tumor exactly and reconstruct bone and joint structure precisely.As a result,the level of bone tumor surgical treatment can be enhanced to individual surgery with computer aided techniques.

Computer-aided design;Therapy,computer-assisted;Bone neoplasms;Prosthesis and implants; Bone remodeling

R738.1，R687

A

1674-666X(2011)01-0034-08

2011-02-13；

2011-03-04）

（本文編輯 白朝暉）

10.3969/j.issn.1674-666X.2011.01.007

國家自然科學基金（30571897）；廣東省科技攻關(guān)項目（2002A3020205）；廣州市科技攻關(guān)項目（2008Z1-D131）；廣東省教育部產(chǎn)學研結(jié)合項目資助（2009B090300454）

510641廣州，華南理工大學材料科學與工程學院（丁煥文，王迎軍）；510010廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院（丁煥文，涂強，王虹，劉輝亮，曾鎖林，劉寶，沈健堅，易燦，王迎軍，尹慶水）

E-mail：dhuanwen123@yahoo.com.cn