3D打印技術(shù)在四肢長(zhǎng)骨骨腫瘤切除后大節(jié)段骨缺損的重建優(yōu)勢(shì)

【摘要】原發(fā)性骨腫瘤臨床較為罕見(jiàn)，其中手術(shù)切除為其主要治療手段，但四肢長(zhǎng)骨骨腫瘤切除后骨缺損重建是患者保肢手術(shù)治療過(guò)程中所面臨的難題。傳統(tǒng)自體骨與同種異體骨移植、骨誘導(dǎo)膜技術(shù)等存在不能及早負(fù)重、效果不理想等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和影像學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，3D打印技術(shù)已逐步應(yīng)用骨科手術(shù)中，也可為四肢長(zhǎng)骨骨腫瘤切除后骨缺損重建提供新的治療思路。本文通過(guò)分析解讀相關(guān)的臨床報(bào)道與臨床經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地定義長(zhǎng)骨骨缺損的不同程度，闡述3D打印技術(shù)的微觀設(shè)計(jì)與臨床應(yīng)用，體現(xiàn)其較所有重建方法在長(zhǎng)骨骨腫瘤切除后大節(jié)段或極限骨缺損重建中的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)目前假體材料的發(fā)現(xiàn)與嘗試的相關(guān)臨床研究，結(jié)合3D打印技術(shù)，提出復(fù)合材料用于骨腫瘤切除后大段骨缺損的重建治療的可行性。

【關(guān)鍵詞】骨腫瘤 ; 大段骨缺損 ; 3D打印 ; 缺損重建

【中圖分類號(hào)】R738.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2096-3718.2024.02.0109.06

DOI：10.3969/j.issn.2096-3718.2024.02.035

骨原發(fā)性惡性腫瘤指的是發(fā)生于骨骼或其附屬組織的腫瘤，常發(fā)生于四肢、盆骨、脊柱等部位，因其具有較高的侵襲性，常累及骨與周?chē)浗M織，且亞型復(fù)雜繁多，故治療過(guò)程復(fù)雜漫長(zhǎng)，且其在臨床較為罕見(jiàn)。20世紀(jì)中下葉，針對(duì)病發(fā)于四肢長(zhǎng)骨的原發(fā)性惡性腫瘤，多用截肢作為外科治療方法[1]。隨著新輔助化療、放療技術(shù)、精準(zhǔn)診斷技術(shù)的發(fā)展與臨床普及，逐漸應(yīng)用于骨原發(fā)性惡性腫瘤的診斷和治療中，為保肢手術(shù)的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)，目前瘤段切除與肢體重建的保肢手術(shù)取代了傳統(tǒng)的截肢術(shù)。保肢手術(shù)指肢體長(zhǎng)骨惡性骨腫瘤廣泛切除后，經(jīng)過(guò)重建技術(shù)恢復(fù)骨與關(guān)節(jié)功能的外科操作。術(shù)前新輔助化療能夠不同程度地滅活瘤變骨，控制原發(fā)灶，在消滅骨室中存在的跳躍灶的同時(shí)，也可盡早殺滅遠(yuǎn)處微小轉(zhuǎn)移灶，縮小腫瘤及周?chē)仔运[反應(yīng)區(qū)，利于后續(xù)的保肢手術(shù)，進(jìn)而保證了患者的功能活動(dòng)與生活質(zhì)量[2]。瘤段切除是骨腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療方法之一，重建腫瘤切除后的骨缺損尤為重要，其重建效果決定著肢體功能，然而腫瘤切除后骨缺損的重建面臨著諸多挑戰(zhàn)。骨缺損指因創(chuàng)傷、感染、生長(zhǎng)異常及腫瘤等因素導(dǎo)致骨組織的缺失，常用重建方法有自體骨與同種異體骨移植，瘤體滅活再植，骨搬運(yùn)，骨誘導(dǎo)膜技術(shù)以及髓內(nèi)釘聯(lián)合骨移植技術(shù)等，這些重建方法具有良好的骨誘導(dǎo)作用，可以基本滿足生物重建，但這些重建方法或多或少都有其不足，如手術(shù)復(fù)雜，早期強(qiáng)度不能保證，大段異體骨移植存在感染、骨延遲愈合風(fēng)險(xiǎn)，瘤骨滅活再植的適應(yīng)證有限，滅活的可靠性尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，供體多次手術(shù)及移植材料有限等問(wèn)題[3-4]。由于骨腫瘤具有異質(zhì)性，不同患者骨缺損形態(tài)不一，個(gè)體差異較大，不同程度的骨缺損的重建方法、難度及預(yù)后存在較大區(qū)別。目前尚無(wú)文獻(xiàn)明確提出不同骨缺損的具體概念及量化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于某些骨原發(fā)性惡性腫瘤引起的大段或極限骨缺損，不論是自體骨移植或其他常規(guī)方法，都難以滿足骨重建的需求。

隨著3D打印工程的發(fā)展及其基礎(chǔ)研究的不斷深入，運(yùn)用3D打印技術(shù)制備的復(fù)合材料具有可靠的生物相容性，可以實(shí)現(xiàn)臨床個(gè)體化治療原則，并迅速應(yīng)用在脊柱、腫瘤、創(chuàng)傷手術(shù)中。3D打印技術(shù)是一類通過(guò)數(shù)字化控制逐層構(gòu)建預(yù)定性狀零件的制造方法的總稱，其可能會(huì)為骨整合提供更好的解決方案，制造一個(gè)多孔的金屬表面，允許骨骼生長(zhǎng)，3D打印技術(shù)似乎是替代同種異體移植物重建的一種很有前途的方法，不僅有助于患者早期進(jìn)行功能鍛煉，還能減少與同種異體移植相關(guān)的并發(fā)癥?；诖?，本研究通過(guò)對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用于大段骨缺損的可行性進(jìn)行綜述，為臨床骨重建方案的選擇提供參考。

1 長(zhǎng)骨骨缺損的定義

骨代謝活動(dòng)是一個(gè)骨吸收與骨重建的動(dòng)態(tài)平衡，在這個(gè)過(guò)程中破骨細(xì)胞去除礦化的骨骼，而成骨細(xì)胞則會(huì)形成新的骨骼。因感染、創(chuàng)傷及部分骨良性腫瘤導(dǎo)致的骨缺損，往往因其缺損程度不大，可有一定的自愈性，采用自體骨及同種異體骨去彌補(bǔ)，即可很好地完成骨缺損的重建[5]。但大部分骨原發(fā)性惡性腫瘤，因?yàn)槟[瘤的切緣陰性“R0”切除原則，常常會(huì)引起大段的骨缺損。有臨床研究提出，將缺損程度超過(guò)長(zhǎng)骨干直徑的1.5倍骨缺損定義為臨界骨缺損[6]。一旦超過(guò)這個(gè)范圍，則缺損往往不能自發(fā)愈合，常常需要移植物來(lái)誘導(dǎo)骨長(zhǎng)入，重建局部的結(jié)構(gòu)支撐及功能重建。又有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)于家兔尺骨干建立不同節(jié)段骨缺損，提示1.6 cm可作為其臨界骨缺損，也可視作其接近長(zhǎng)骨直徑的1.5倍是處于臨界的骨缺損[7]。針對(duì)于臨界骨缺損，就需要常規(guī)自體骨或同種異體骨移植來(lái)進(jìn)行重建。通常將骨缺損長(zhǎng)度gt;4 cm的骨缺損稱為大段骨缺損，有臨床報(bào)道指出，針對(duì)4 cm以上的骨缺損，采用單純的松質(zhì)骨游離移植難以滿足重建的需求[8-9]。而自體骨移植的骨量無(wú)法滿足大于10 cm的骨缺損。因此，臨床認(rèn)為，針對(duì)于缺損長(zhǎng)度介于4～10 cm的四肢長(zhǎng)骨骨缺損，采用帶血管蒂腓骨移植、誘導(dǎo)膜技術(shù)、骨搬運(yùn)等方法基本可以滿足重建需求[10]。大于10 cm的缺損則視作大節(jié)段骨缺損，對(duì)于大節(jié)段骨缺損，或許可以考慮采用自體帶血管腓骨移植，骨搬運(yùn)，骨誘導(dǎo)膜技術(shù)等方法，來(lái)嘗試進(jìn)行缺損重建，但仍需考慮感染、骨折等相關(guān)并發(fā)癥[11-12]。有臨床研究提出，將缺損長(zhǎng)度gt;60%長(zhǎng)骨的缺損，視為超臨界骨缺損，或可將其稱為極限骨缺損[13]。當(dāng)瘤變臨近或侵及骨骺，則勢(shì)必需要考慮是否保留骨骺。若瘤變距骨骺大于1 cm，則可以在足量化療或大劑量化療前提下，嘗試保留骨骺[14]。但針對(duì)于僅保留關(guān)節(jié)囊周?chē)腔騼H保留生長(zhǎng)板，骨骺或一側(cè)骨端的情況，其缺損的重建與殘端的固定穩(wěn)定必然會(huì)變得困難。若瘤變侵及骨骺則不能保留骨骺或骨面，可行3D打印半關(guān)節(jié)假體以重建，但不能保證關(guān)節(jié)退變的進(jìn)展。而某些骨腫瘤患者，其瘤變長(zhǎng)骨會(huì)存在多處跳躍灶，則勢(shì)必不能保留整個(gè)長(zhǎng)骨。就以上幾種僅保留些許骨質(zhì)和不能保留一側(cè)病變長(zhǎng)骨的情況，其缺損長(zhǎng)度必然超過(guò)了90%長(zhǎng)骨，是需要在極限骨缺損的范圍中另行考慮，可以將其定義為超極限骨缺損。對(duì)于極限與超極限骨缺損的重建，不論是自體骨搬運(yùn)或自體腓骨移植，都難以滿足缺損重建與殘端的固定，而運(yùn)用3D打印移植物或可滿足重建需求[15]。

2 3D打印在大節(jié)段骨缺損重建的探索

骨原發(fā)性惡性腫瘤的治療周期漫長(zhǎng)，術(shù)中大節(jié)段骨缺損與某些極限骨缺損重建是亟需解決的難題。常規(guī)的骨缺損重建方法，或多或少都有其不足，3D打印技術(shù)則可及時(shí)準(zhǔn)確地定制符合原始解剖的假體，并通過(guò)設(shè)計(jì)術(shù)區(qū)的模型與導(dǎo)板，減少術(shù)中的誤差。其不同于傳統(tǒng)假體，可以很好地在微觀層次上控制適宜孔徑與孔隙率，為殘端骨細(xì)胞長(zhǎng)入提供合適的環(huán)境，滿足缺損重建的生物穩(wěn)定，體現(xiàn)了其個(gè)性化的長(zhǎng)處。

2.1 3D打印在重建骨缺損的微觀設(shè)計(jì) 骨原發(fā)惡性腫瘤，尤其是膝關(guān)節(jié)周?chē)墓悄[瘤，完整的切除及術(shù)后缺損的重建，需要用具有一定結(jié)構(gòu)支持與足夠的機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)度的骨誘導(dǎo)移植物來(lái)彌補(bǔ)。隨著影像學(xué)及相關(guān)生物制作技術(shù)的不斷改進(jìn)，3D打印技術(shù)在臨床中逐漸普及。根據(jù)術(shù)前病變CT，可完美地在三維結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)瘤體毗鄰的解剖關(guān)系，從而快速準(zhǔn)確定制符合術(shù)式需求的模型與假體。根據(jù)wolff定律可知，骨的生長(zhǎng)與骨動(dòng)態(tài)平衡的維持需要一定的應(yīng)力刺激，3D打印技術(shù)可在微觀結(jié)構(gòu)截骨接觸面上控制適宜的孔徑與孔隙率，控制適宜的應(yīng)力強(qiáng)度，有效地刺激骨長(zhǎng)入，也有利于細(xì)胞的滲透及物質(zhì)交換，為骨長(zhǎng)入提供條件。有實(shí)驗(yàn)證明，500～600 μm的孔徑及60%～70%的孔隙率的設(shè)計(jì)，符合人體松質(zhì)骨的孔徑與孔隙率，基本可以滿足骨細(xì)胞良好的長(zhǎng)入及在早期形成穩(wěn)定的接觸面[16-17]。骨原發(fā)性惡性腫瘤的骨重建往往是通過(guò)膜內(nèi)成骨的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同于軟骨內(nèi)成骨，膜內(nèi)成骨途徑的骨重建往往對(duì)血管有很大的依賴。針對(duì)于瘤體切除后截骨面的殘留骨細(xì)胞，若能為其提供血管的支持，確保氧氣的獲得，則更有利于其骨長(zhǎng)入的生長(zhǎng)。而3D打印技術(shù)去控制適宜孔徑的同時(shí)，也可在微觀結(jié)構(gòu)上模擬微孔結(jié)構(gòu)并可滿足彼此相通的多孔，既有利于微血管的新生，也可避免接觸骨面產(chǎn)生積液，為接觸骨面的長(zhǎng)入實(shí)現(xiàn)生物重建[18-19]。相較于傳統(tǒng)的假體，3D打印技術(shù)可通過(guò)不同接觸面的設(shè)計(jì)及形狀的個(gè)性化設(shè)計(jì)，來(lái)控制其質(zhì)量，在接觸骨面和不必要的減重區(qū)采用多孔設(shè)計(jì)，促進(jìn)骨長(zhǎng)入，在軟組織接觸面采用非孔設(shè)計(jì)，保持一定的實(shí)心結(jié)構(gòu)，為移植物提供一定的強(qiáng)度。個(gè)性化的定制設(shè)計(jì)，可以有選擇性地定制假體形態(tài)，可以在滿足力學(xué)的要求下，設(shè)計(jì)帶弧形的管道，有利于縫線的進(jìn)出，為局部結(jié)構(gòu)的牢固提供幫助，特別是膝關(guān)節(jié)等較復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，單純的假體貼合和螺釘?shù)墓潭?，在早期未完美骨融合時(shí)還無(wú)法保證完全的穩(wěn)定。而個(gè)性設(shè)計(jì)的管道設(shè)計(jì)可以將周?chē)浗M織緊密覆蓋于假體，在保證假體軟組織覆蓋充分的同時(shí)，又為接觸骨面的貼合提供又一助力。3D打印技術(shù)在微觀結(jié)構(gòu)上可以更大程度地滿足接觸骨面的長(zhǎng)入，對(duì)于四肢瘤體切除的大段甚至是極限骨缺損的重建具有較大的可行性。

2.2 3D打印假體組成材料的發(fā)現(xiàn)與嘗試 目前臨床生物重建大多采用鈦合金材料，因其具備良好生物誘導(dǎo)性，在骨腫瘤缺損的重建中也是首要選擇。鈦合金雖然有較高的力學(xué)強(qiáng)度與抗疲勞特性，但其耐腐蝕性較差，隨著移植時(shí)間延長(zhǎng)，不可避免地釋放金屬離子對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生毒性，這可能也會(huì)對(duì)重建的遠(yuǎn)期生物穩(wěn)定產(chǎn)生一定的離心力。但近些年，隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的金屬與合金被發(fā)掘并用于生物重建，無(wú)論是鉭或鉭合金都可以結(jié)合或替換鈦合金成為一種新的假體設(shè)計(jì)嘗試。臨床骨重建的假體移植物，其組成物應(yīng)與受體骨組織彈性模量相近，才能保持良好的應(yīng)力分布，從而保證骨的長(zhǎng)入。鉭作為稀有金屬，密度幾乎是鈦的4倍，提示其較鈦可以提供更多的質(zhì)量需求，且其彈性模量與正常骨組織接近，這表明如果通過(guò)設(shè)計(jì)適宜的孔徑結(jié)構(gòu)，定制鉭合金假體，其或許能夠保證良好的骨長(zhǎng)入，并提供良好的力學(xué)穩(wěn)定與強(qiáng)度。而且同為惰性金屬，鉭較鈦具備更好的耐腐蝕性，可以避免長(zhǎng)期的金屬解離損失。有研究表明，鉭合金或許能夠替代鈦合金行骨缺損的重建[20]。有臨床研究報(bào)道，多孔鉭合并多孔鈦復(fù)合假體運(yùn)用于骨缺損重建中，取得了良好的骨長(zhǎng)入[21]。在骨缺損重建的過(guò)程中，不可避免地在移植物與殘端骨面產(chǎn)生間隙。有動(dòng)物研究表明，可以通過(guò)在鈦合金表面植入帶孔徑的鉭，能夠很好地促進(jìn)在移植物與截骨面缺損處成骨，保證假體移植后早期骨整合[22]。

3 3D打印在臨床骨腫瘤切除后大段骨缺損重建的個(gè)性化體現(xiàn)

自體骨移植常因其具備良好的骨誘導(dǎo)性，而被視作缺損重建的“金標(biāo)準(zhǔn)”，在骨腫瘤大多數(shù)良性病變切除治療中，多采用自體骨移植或同種異體骨去彌補(bǔ)骨缺損。但其因供體材料有限，無(wú)法滿足大節(jié)段骨缺損的力學(xué)要求。在化療技術(shù)的普及后，骨惡性腫瘤多以保肢為首選治療方法。針對(duì)瘤體切除后的骨缺損重建，常用腫瘤性假體，可以滿足病變的切除。但隨著化療技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅有保肢和避免復(fù)發(fā)的基本要求，還要保證患者術(shù)后的功能重建。3D打印技術(shù)，因其能及時(shí)準(zhǔn)確地根據(jù)術(shù)區(qū)解剖定制個(gè)性化假體，而逐漸在骨腫瘤治療中普及。通過(guò)微觀環(huán)境的控制，給予骨長(zhǎng)入適宜的應(yīng)力刺激，更好地滿足缺損重建的生物穩(wěn)定需求。

3.1 3D打印在兒童骨惡性腫瘤保肢重建的優(yōu)勢(shì) 骨原發(fā)惡性腫瘤好發(fā)于青少年，盡管外科治療提倡保肢。但仍需綜合考慮患者的年齡，骨生長(zhǎng)成熟情況，家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)以及腫瘤病變位置，病變性質(zhì)等因素，以保證優(yōu)于截肢所帶來(lái)的預(yù)期效果。針對(duì)于骨惡性腫瘤患者的保留骨骺與否，首先需要保證避免復(fù)發(fā)與遠(yuǎn)期雙下肢不等長(zhǎng)。因此可以就外科保留骨骺手術(shù)，提出相應(yīng)適應(yīng)證：①腫瘤病發(fā)于骨干或干骺端，且瘤變骨骺板尚未閉合；②根據(jù)影像學(xué)及術(shù)中病理提示，瘤變未侵犯至骨骺；③腫瘤病變性質(zhì)對(duì)化療敏感，新輔助化療使用規(guī)范，且術(shù)前保證最大有效劑量。有臨床報(bào)道提出，當(dāng)瘤變骨Mirels評(píng)分（四肢長(zhǎng)骨病理性骨折評(píng)分）≤8分時(shí)建議采用生物重建，而對(duì)于Mirels評(píng)分gt;8分，特別是穿過(guò)骺板，侵犯骨骺的患者，建議采取機(jī)械重建。對(duì)于瘤變距骺板gt;2 cm，且Mierls評(píng)分lt;8分的病變，可以采用骨骺牽張，骨骺滅活再植，骨搬運(yùn)等生物重建方法，但骨搬運(yùn)重建需要求病變長(zhǎng)度lt;15 cm。而對(duì)于病變接觸或侵犯骨骺其并發(fā)病理性骨折的病變，若再采用生物重建，則其局部復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)提高[23-24]。有臨床報(bào)道指出，若對(duì)骺板保留至少5 mm，即可基本滿足再生長(zhǎng)的需求，且患者短縮與肢體功能基本可接受[25]。3D打印可以精準(zhǔn)地模擬病變解剖，在術(shù)中截骨面的病檢排除瘤侵的前提下，可以針對(duì)瘤變距骺板gt;1 cm或距關(guān)節(jié)面gt;1 cm的病變，精準(zhǔn)切除瘤變，保證骨骺或關(guān)節(jié)面的保留完整，還可還原瘤體切除后的缺損程度，快速定制出帶有多孔結(jié)構(gòu)的鈦合金假體，在長(zhǎng)徑設(shè)計(jì)上還原術(shù)前解剖，貼合殘留骨端，在橫徑設(shè)計(jì)方面適當(dāng)行縮小設(shè)計(jì)，以保證殘端植入處的適形匹配。而對(duì)于侵犯骨骺和關(guān)節(jié)面的瘤變或并發(fā)病理性骨折的患者，可以完整切除一側(cè)骨質(zhì)，行半關(guān)節(jié)假體置換，能夠保證另一側(cè)的骨面及骨骺的完整性，以盡最大努力保留非病變長(zhǎng)骨的再長(zhǎng)潛力，以盡量避免遠(yuǎn)期雙下肢不等長(zhǎng)的情況。不同于傳統(tǒng)的腫瘤型假體，3D打印假體不需在另一側(cè)放置植入物，可以最大程度地保留另一健側(cè)骨面與骨骺的完整性。同時(shí)可以保留關(guān)節(jié)囊周?chē)羌爸車(chē)浗M織和韌帶，推遲膝關(guān)節(jié)退變的時(shí)間，滿足假體的軟組織覆蓋，盡晚行人工關(guān)節(jié)置換，盡可能地實(shí)現(xiàn)生物重建，為青少年患者提供患肢再生長(zhǎng)潛力與重建后的生物穩(wěn)定。且傳統(tǒng)腫瘤型假體在設(shè)計(jì)時(shí)固定型號(hào)，有時(shí)不能滿足年齡過(guò)小的患者，重新定制則又耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，而3D打印假體可以根據(jù)術(shù)前影像快速設(shè)計(jì)出相應(yīng)解剖需求的假體。

針對(duì)好發(fā)膝關(guān)節(jié)周?chē)墓窃l(fā)惡性腫瘤，特別是青少年患者，設(shè)計(jì)假體時(shí)應(yīng)該更注重生物性的重建，以達(dá)到關(guān)節(jié)置換或截肢所沒(méi)有的預(yù)期功能效果。通過(guò)3D打印技術(shù)滿足個(gè)性化的結(jié)構(gòu)需求，結(jié)合髓腔的骨水泥植入，或在殘骨端行螺釘或側(cè)板固定，基本可以達(dá)到穩(wěn)定的效果，術(shù)后可按力線方向早期負(fù)重[26]。相較于傳統(tǒng)假體，3D打印技術(shù)可以通過(guò)在假體表面設(shè)計(jì)適宜的孔徑結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部設(shè)計(jì)多孔相連的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)殘留骨細(xì)胞向假體中心段長(zhǎng)入，讓骨細(xì)胞與具有生物性的多孔鈦合金假體形成“骨 - 植入物”復(fù)合體，在保肢功能重建的治療中，盡可能實(shí)現(xiàn)生物重建，使其盡早形成生物穩(wěn)定，盡可能地避免短期的機(jī)械松動(dòng)。

3.2 3D打印技術(shù)在極限骨缺損重建的可行性 骨原發(fā)惡性腫瘤導(dǎo)致的極限骨缺損，常常累及骨骺，關(guān)節(jié)面或整個(gè)長(zhǎng)骨。常規(guī)的骨缺損重建有許多可供選擇的重建方式，但對(duì)于極限骨缺損，臨床上尚未有定論。對(duì)于極限骨缺損重建，臨床中有生物重建，機(jī)械重建及復(fù)合重建。極限骨缺損的生物重建上，臨床采用自體帶血管腓骨移植、骨誘導(dǎo)膜技術(shù)等方法來(lái)嘗試生物重建。盡管其基本無(wú)排斥反應(yīng)，抗感染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但有手術(shù)創(chuàng)面過(guò)大，手術(shù)過(guò)程繁雜，且適形匹配容錯(cuò)小，移植長(zhǎng)度受限等不足。生物重建的早期穩(wěn)定，依賴于外固定架，骨整合所需時(shí)間又過(guò)長(zhǎng)，故易并發(fā)釘?shù)婪磻?yīng)，形成延遲愈合，對(duì)患者的日常活動(dòng)形成困擾[27]。3D打印技術(shù)，其適應(yīng)范圍較生物重建廣泛，可以針對(duì)不同部位腫瘤進(jìn)行重建，且可根據(jù)極限骨缺損后的形狀，行個(gè)性設(shè)計(jì)，以達(dá)適形匹配。臨床上通過(guò)在殘端假體部分，設(shè)計(jì)3D打印非骨水泥柄并給予螺釘或側(cè)板固定，在髓外采取常規(guī)假體設(shè)計(jì)來(lái)滿足穩(wěn)定。通過(guò)在骨接觸面設(shè)計(jì)3D打印多孔設(shè)計(jì)，模擬骨小梁結(jié)構(gòu)，內(nèi)部多孔相連通道，提供微血管的生長(zhǎng)，為骨長(zhǎng)入提供微觀環(huán)境，可以說(shuō)是通過(guò)個(gè)性設(shè)計(jì)，來(lái)模擬貼近生物性的重建。有臨床報(bào)道指出，在最短殘留骨端4 cm的重建中，通過(guò)3D打印設(shè)計(jì)非骨水泥生物性假體柄，并設(shè)計(jì)彎曲橢圓形狀，輔以螺釘，進(jìn)而滿足接觸面骨長(zhǎng)入，提供負(fù)重力學(xué)穩(wěn)定及一定抗旋能力，術(shù)后早期功能恢復(fù)良好[28]。采用3D打印設(shè)計(jì)極限骨缺損的假體，能夠適用于不同位置，不同節(jié)段的骨缺損重建，其通過(guò)微觀控制，設(shè)計(jì)模擬貼近人體結(jié)構(gòu)的骨小梁結(jié)構(gòu)，來(lái)滿足骨長(zhǎng)入，可以說(shuō)是機(jī)械重建中的生物性設(shè)計(jì)，既滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度穩(wěn)定，又為遠(yuǎn)期的骨整合提供支持。上述表明，3D打印技術(shù)，可以滿足長(zhǎng)骨大節(jié)段或極限或超極限缺損的重建，具有可觀的前景與可行性。

4 3D打印假體改進(jìn)的嘗試

目前臨床常規(guī)使用3D打印假體，取得不錯(cuò)的成效，但有些患者仍會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)期無(wú)菌性松動(dòng)、假體斷裂等并發(fā)癥。這表明3D打印假體較常規(guī)骨重建雖然有其明顯的優(yōu)勢(shì)，但也存在不足之處。針對(duì)骨腫瘤患者，臨床上常常通過(guò)在髓腔植入骨水泥保持即時(shí)的穩(wěn)定性，或在殘端骨質(zhì)植入假體處輔以螺釘或鋼板以增加短力臂的穩(wěn)定。但對(duì)于大節(jié)段和極限骨缺損的重建，單純應(yīng)用3D打印假體結(jié)合髓內(nèi)骨水泥的固定，常常會(huì)導(dǎo)致殘端的力臂過(guò)短。盡管3D打印微觀的多孔相連結(jié)構(gòu)，可以利于殘端骨細(xì)胞向移植物中心長(zhǎng)入，但在大節(jié)段骨缺損的重建中，很難完全保證截骨面的骨細(xì)胞能通過(guò)孔徑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)入到另一端或中心處，從而無(wú)法保證殘端短力臂長(zhǎng)期的生物穩(wěn)定。因此針對(duì)大節(jié)段缺損的重建，或許可以舍棄移植物部分中段的3D打印孔徑結(jié)構(gòu)，在髓腔植入假體部分采用孔徑結(jié)構(gòu)，在髓腔外的大部分處采用常規(guī)實(shí)心結(jié)構(gòu)。舍棄髓腔植入骨水泥的方式，通過(guò)對(duì)殘端行髓內(nèi)釘或側(cè)板固定，既能實(shí)現(xiàn)早期的穩(wěn)定；也能保證殘端髓腔內(nèi)的長(zhǎng)入，獲得生物穩(wěn)定，提供遠(yuǎn)期的疲勞穩(wěn)定[29-30]。在3D打印材料方面，也可以嘗試在髓腔帶孔徑假體部分應(yīng)用鈦合金 - 多孔鉭復(fù)合體結(jié)構(gòu)，為骨長(zhǎng)入提供有力條件[31-32]。有臨床報(bào)道，采用非骨水泥固定性股骨柄，可以獲得良好的早期與遠(yuǎn)期生物穩(wěn)定[33]。這提示或許在殘端髓腔部分采用的3D打印復(fù)合材料生物柄固定，是有一定可行性的。

新輔助化療為骨原發(fā)惡性腫瘤保肢提供支持，3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)，可以為微觀環(huán)境提供條件[34]。隨著科技的發(fā)展，可以對(duì)金屬材料及微觀結(jié)構(gòu)的改善，以更完善地進(jìn)行生物重建。利用3D打印內(nèi)部多孔相連結(jié)構(gòu)，將載有化療藥物順鉑的水凝膠填充其中，實(shí)現(xiàn)局部抑瘤作用同時(shí)，又能避免化療藥物釋放入體內(nèi)循環(huán)的損害[35-36]。3D打印多孔結(jié)構(gòu)在滿足骨長(zhǎng)入的同時(shí)，或許也可以嘗試搭載些許骨誘導(dǎo)或抑瘤材料等，以進(jìn)一步完善缺損的重建。

3D打印行骨重建的優(yōu)勢(shì)十分明顯，針對(duì)常規(guī)的缺損，既保證了骨腫瘤的個(gè)體化假體設(shè)計(jì)，滿足短期穩(wěn)定性和長(zhǎng)期生物力學(xué)穩(wěn)定性的要求，但針對(duì)極限缺損或全長(zhǎng)骨的重建，其仍存在不足之處，有待改進(jìn)?；蛟S臨床可以嘗試3D打印組配式假體，集眾家所長(zhǎng)，避免發(fā)生相關(guān)的并發(fā)癥，相信是有很大發(fā)展前景，也值得去嘗試探索。

5 小結(jié)與展望

自體骨移植因其具備良好的骨誘導(dǎo)性且無(wú)排斥，在臨床中普遍被認(rèn)為是骨缺損彌補(bǔ)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其數(shù)量有限，無(wú)法滿足大節(jié)段骨缺損。3D打印技術(shù)的即時(shí)準(zhǔn)確且具備個(gè)性化設(shè)計(jì)，使得其具備彌補(bǔ)大節(jié)段骨缺損的可行性，不同于傳統(tǒng)假體單純的力學(xué)穩(wěn)定，3D打印可即時(shí)精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)出具備與人體相近的生物性鈦合金假體，通過(guò)微觀控制適宜的孔徑及孔隙率，極大程度地避免應(yīng)力屏蔽，良好的刺激殘骨端的長(zhǎng)入；通過(guò)多孔相連的結(jié)構(gòu)，盡可能實(shí)現(xiàn)生物穩(wěn)定。通過(guò)臨床案例及相關(guān)動(dòng)物研究提示，可以認(rèn)為，3D打印技術(shù)在四肢長(zhǎng)骨骨腫瘤骨缺損中的可行性，可以替代自體或異體骨移植成為大段骨缺損重建的選擇。盡管3D打印設(shè)計(jì)的假體有其種種優(yōu)勢(shì)，但很多臨床案例報(bào)道中，仍可看到其具有遠(yuǎn)期無(wú)菌松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)于部分骨惡性腫瘤，在保肢原則前提下，保證瘤體的切除完整，這不可避免地導(dǎo)致術(shù)區(qū)的大節(jié)段骨缺損，特別是某些極限骨缺損，原本自然解剖結(jié)構(gòu)只能殘留些許骨質(zhì)，植入假體后，是否能保證力學(xué)的穩(wěn)定，滿足遠(yuǎn)期的疲勞穩(wěn)定，仍不能肯定。為保證缺損重建后的即時(shí)穩(wěn)定及疲勞穩(wěn)定，可以在殘端髓腔部分運(yùn)用復(fù)合材料非骨髓泥柄，結(jié)合殘端螺釘或側(cè)板固定，在髓腔外假體部分采用實(shí)心設(shè)計(jì)。既保留孔徑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)入優(yōu)勢(shì)，也大大提高了重建后的強(qiáng)度，盡可能地彌補(bǔ)單純3D打印假體的即時(shí)穩(wěn)定不足與遠(yuǎn)期松動(dòng)的不足，使得缺損的重建同時(shí)具備早期與遠(yuǎn)期的穩(wěn)定。也可以在材料選擇上嘗試新的骨誘導(dǎo)材料，或通過(guò)搭載些許抑瘤物質(zhì)，以完善骨缺損的重建?？傊ㄟ^(guò)許多臨床案例的報(bào)道與討論，認(rèn)為可以通過(guò)3D打印技術(shù)，或?qū)ζ溥M(jìn)行些許地改進(jìn)與補(bǔ)缺，進(jìn)一步滿足長(zhǎng)骨大節(jié)段骨缺損，特別是針對(duì)部分極限骨缺損的重建，但仍需要遠(yuǎn)期隨訪與大樣本的支持。

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