引用本文： 趙星, 余黎, 陶圣祥, 鄧玲瓏, 魏馳, 汪冰, 祝少博. 3D 打印技術在嚴重肱骨遠端骨缺損治療中的應用觀察. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(12): 1534-1539. doi: 10.7507/1002-1892.201803008 復制
隨著 3D 打印技術在醫學領域的應用，使用 3D 打印技術進行骨科手術的術前設計及模擬[1]、骨科植入物的個性化設計[2]都已成為現實，個體化定制已經基本實現[3-4]。長骨大段骨缺損的修復和功能重建一直是創傷領域的難題[5]，近年臨床常用的修復重建方法包括顯微外科植骨[6]、同種異體大塊骨植骨[7]、關節置換術[8]、骨組織工程技術[9]、Masquelet 技術[10]及骨外固定技術不植骨[11-12]。但是，對于肱骨遠端嚴重骨缺損，上述方法難以重建關節功能，即使利用腓骨頭重建肱橈關節，也存在關節匹配問題。通過 3D 打印個性化假體置換可以解決這一難題，而且具有允許早期持重、個體化設計、并發癥較少、肢體功能恢復滿意等優點[13-14]。2010 年 12 月—2015 年 12 月，我們應用 3D 打印技術個性化定制關節假體治療 5 例嚴重肱骨遠端骨缺損患者，獲得較好效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 軟組織損傷嚴重：創傷導致的大面積軟組織缺損，修復后瘢痕嚴重；② 高能量損傷引起的大面積骨缺損，并且無相應大小的假體匹配；③ 創傷部位無對應部位的內植物；④ 創傷為開放性損傷或合并感染者。排除標準：① 腫瘤引起的肱骨遠端骨缺損；② 不同意行假體個性化定制患者；③ 有效隨訪時間<12 個月。
1.2 一般資料
本組男 4 例，女 1 例；年齡 23～57 歲，平均 35 歲。左側 2 例，右側 3 例。致傷原因：機械砸傷 2 例，絞傷 3 例。均為 Gustilo Ⅲ 型。骨缺損長度 5～12 cm，平均 8 cm。合并橈骨骨折 2 例，尺神經損傷 1 例，橈神經損傷 3 例。受傷至一期手術時間為 6～18 h，平均 10 h。本研究中 3D 打印技術獲得武漢大學中南醫院倫理委員會批準，患者均簽署 3D 打印技術知情同意書。
1.3 手術方法
1.3.1 一期手術
5 例患者入院后均急診行清創探查血管、神經、肌腱吻合術，一期外固定架固定術穩定固定肘關節；術后 6 周改可活動肘關節的外固定架，開始肘關節活動度鍛煉。創面均采用封閉式負壓引流技術（vacuum sealing drainage，VSD）敷料覆蓋，定期更換 VSD 敷料至患者軟組織條件可、肉芽組織新鮮后植皮；待患者創面完全愈合后 3 個月再次入院，應用 3D 打印技術個性化定制關節假體治療。
1.3.2 二期手術
① 數據來源：對病變部位及對應的健側肘關節行 CT 掃描，層厚 0.625 mm，將數據以 Dicom 標準醫學圖像格式存儲；對于 CT 無法確定邊界的患者（本組 1 例），需要進一步行 MRI 掃描，將獲得數據存儲備用。② 患側及健側快速成型：將 Dicom 格式文件導入 Mimics15.0 軟件（Materialise 公司，比利時），導入過程中需選擇照片為無損格式，選取“閾值劃分”及“局部增長”后進行三維重建，獲得初步三維重建模型；使用網格化和平滑處理工具，對初步生成的三維重建模型進行精細化處理；將精細化模型進行旋轉，觀察解剖模型特征，無缺失、無遺漏后保存重建模型，完成三維重建。然后，利用 Mimics15.0 軟件的 Mirror 功能獲得健側文件的鏡像文件，最后將健側鏡像文件及患側文件以 STL 格式輸出保存。③ 術前設計及內植物的定制：將 Mimics15.0 軟件中獲得的健側鏡像文件及患側文件以 IGES 格式輸入交互式計算機輔助設計與計算機輔助系統軟件 Unigraphics NX（UG；Siemens PLM Software 公司，德國），以健側的鏡像文件為數據標準，構建患側的個性化內植物，并在 UG 中構建內植物模型后以 STL 格式輸出。④ 內植物及患側模型的 3D 打印及體外模擬手術：將從 UG 中獲得的內植物 STL 格式數據和 Mimics15.0 軟件中獲得的患側模型分別導入 CubeX 打印機（3D System 公司，美國）中，打印個性化內植物及患側模型后，應用常規手術器械，模擬術中植入內植物，觀察模型的貼合度及匹配程度。若體外手術難以成功或內植物大小不合適時，依據打印的患側模型實際情況調整內植物大小及角度，并再次 3D 打印及模擬手術，直至滿意為止。⑤ 定制內植物及手術：由北京春立正達醫療器械股份有限公司，根據最終的內植物數據進行制備，獲得的內植物高壓消毒。術中依據術前 MRI 檢查明確的軟組織破壞范圍，確定軟組織切除邊界；清除壞死組織后按照術前規劃擴髓、植入內植物，常規放置引流管。
1.4 術后處理及療效評價指標
術后給予抗感染等對癥支持治療，術后 48 h 依據引流情況拔出引流管，拔出引流管后復查肘關節正側位 X 線片，術后 2 周視切口愈合情況拆線；術后 1 周在康復師指導下開始肘關節功能鍛煉。
記錄手術時間、術中失血量、術中透視次數。術后 6、12、24、36、52 周以及之后每年復查 1 次，攝肘關節正側位 X 線片明確有無假體松動；采用 Mayo 肘關節功能評分標準（MEPS）[15]以及上肢 Enneking 評分[16]評價患肢功能。
1.5 統計學方法
采用 Graphpad Prism 5.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，各時間點間比較采用重復測量方差分析，兩兩比較采用 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
本組患者手術時間 140～190 min，平均 165 min；術中出血量 310～490 mL，平均 415 mL；透視次數 1～3 次，平均 1.6 次。術后 5 例患者均獲隨訪，隨訪時間 14～38 個月，平均 21 個月。1 例出現切口滲液，經抗炎局部換藥處理后痊愈，切口無深部感染；1 例出現皮下血腫，在彩超引導下穿刺引流后好轉。術后各時間點 MEPS 評分及 Enneking 評分均較術前顯著改善，差異有統計學意義（P<0.05）。除術后 6、12 個月間 MEPS 評分比較差異無統計學意義（P>0.05）外，其余各時間點間 MEPS 評分及 Enneking 評分比較差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 1。隨訪期間均未發生假體松動、關節脫位等并發癥。見圖 1。
表1
各時間點 MEPS 評分及 Enneking 評分比較（n=5，
）
Table1.
Comparison of MEPS scores and Enneking scores between different time points (n=5,
)
圖1
患者，男，26 歲，機器絞傷致右側肱骨遠端、橈骨小頭骨缺損
a、b. 術前 X 線片；c. 將 CT 數據導入 Mimics15.0 軟件進行三維重建；d. 獲得健側鏡像文件；e. 依據健側鏡像文件在 UG 中設計內植物；f. 將內植物及健側鏡像文件進行 3D 打印；g～i. 體外模擬手術；j. 定制的內植物；k、l. 術后 3 d 右肘關節 X 線片；m、n. 術后 1 年關節外觀及功能
Figure1. A 26-year-old male patient with bone defect of right distal humerus and radial head caused by machine strangulationa, b. Preoperative X-ray films; c. Importing CT data into Mimics15.0 software for 3D reconstruction; d. Using the mirror function to get the left elbow model; e. Designing a prosthesis in the UG software through the mirror one; f. 3D printing of prosthesis and healthy side mirror files;g-i. Simulating the surgical procedure in vitro; j. The personalized internal fixator; k, l. X-ray films of right elbow joint at 3 days after operation;m, n. Appearance and function of the elbow at 1 year after operation
3 討論
3.1 肘關節置換治療嚴重肱骨遠端骨缺損的相關研究
創傷、感染、骨腫瘤等原因引起的骨缺損具有缺損面積大、缺損界面不規則等特點，對于這種缺損主要治療方法有骨移植術、Ilizarov 外固定架延長技術、Masquelet 膜誘導技術、肘關節置換術、組織工程技術及基因治療等。劉興炎等[17]利用鋼板內固定加吻合血管腓骨移植治療肘關節疑難骨缺損、骨不連，成功重建關節功能。但自體腓骨移植修復關節面時，存在腓骨頭缺乏牢固的關節囊固定、關節面不匹配等問題，會影響患肢功能。Chalidis 等[18] 報道了 11 例采用肘關節置換術治療肱骨遠端關節內粉碎性骨折，術后 MEPS 評分平均為 90 分，治療效果滿意。
對于除肘關節置換外無其他手術方法可選擇的肘毀損患者，能否使用關節置換術一直存在爭議，主要是因為手術失敗率高、假體不匹配、容易引起并發癥等，目前尚無大樣本量的研究報道，效果也不同。郭衛等[19]對 19 例 12～65 歲肘關節腫瘤患者行腫瘤切除及肘關節置換術，77.8% 獲得滿意效果。他們認為該術式可以減輕疼痛、保留關節大部分功能，轉移瘤患者無其他治療方案時，可以選擇該方法。何方舟等[20]對 8 例 25～69 歲難治性肘關節破壞性病變采用肘關節置換術，未發生假體柄穿出尺骨，骨水泥位置合適，假體穩定性良好，無感染、血管損傷、橈神經損傷發生。上述研究中患者軟組織條件較好，組織結構層次清晰，所以可采用通用假體進行置換并取得滿意的效果。本研究患者軟組織損傷嚴重，多次手術后患者軟組織條件相對較差，瘢痕攣縮，組織結構層次不清，關節功能活動嚴重受限，無法利用通用假體進行置換，所以需要借助 3D 打印技術來定制假體。
3.2 3D 打印實現“私人定制”案例
3D 打印技術早期主要用于骨折模型的等比例實體模型打印，經過進一步發展實現了解剖假體的打印，才真正意義上實現了“私人定制”。3D 打印技術制備假體時，可以通過設計表面為微孔結構的類球頭假體，以及不同方向的螺釘固定，保證假體的穩定性；另外，對于接觸面設計為復雜的多孔結構，保證強度的同時也利于表面骨及軟組織的長入，具有有獨特的優勢。我國郭衛教授團隊[21]利用 3D 打印組配式骨盆假體重建骨盆腫瘤切除后骨缺損，獲得滿意效果。郭征教授團隊[22]完成了亞洲首例鈦合金 3D 打印骨盆腫瘤假體植入術，使患者巨大腫瘤切除后的缺失骨盆得到精細化完美重建，解決了復雜部位骨腫瘤切除后骨缺損個體化重建的臨床難題；同時郭征教授團隊[23]采用金屬 3D 打印技術定制鎖骨和肩胛骨鈦合金假體，并成功植入骨腫瘤患者體內，成為肩胛帶不定形骨重建的世界首次應用。在脊椎方面，2014 年北京大學第三醫院劉忠軍教授團隊[24]完成世界首例 3D 打印樞椎置換手術，取得滿意效果。這些都標志著我國 3D 打印“私人定制”金屬內植物有較高水平。葉堃等[25]利用有限元分析方法證實利用 3D 打印“私人定制”假體可以滿足生物力學要求，計算結果與隨訪結果一致，為 3D 打印“私人定制”奠定了理論基礎。雖然取得了這些成績，但是 3D 打印“私人定制”仍處于早期階段[1]，截止目前，僅北京大學第三醫院的 3D 打印人工髖關節產品獲得國家食品藥品監督管理總局（CFDA）注冊批準，對于該領域還需要進一步探索和發展。本研究中術前模擬手術，術中的截骨及擴髓程度已非常熟悉，所以術中透視次數最多只有 3 次，透視次數減少及術中手術步驟清晰大大節約了手術時間，同時減少了術中出血量。因此 3D 打印技術“私人定制”特別適合用于老年患者。
3.3 借助 3D 打印實現“私人定制”經驗總結
目前標準尺寸的內植物可以滿足絕大多數患者的需求；但是，當患者所需的內植物型號過大、過小或形狀特殊時，沒有合適的假體，則需要個體化定制內植物。3D 打印內植物具有與患者骨骼匹配更精確、患肢功能恢復更快等優點。3D 打印數據來源于患者的 CT 或 MRI 檢查數據，建立的模型非常精確，三維重建誤差在 0.1 mm 以內，三維空間設計可以立體反映患者的實際情況。通過本研究發現，利用健側數據鏡像處理后可獲得患側的精準數據，具有可靠性、真實性，“個人化數據”的易得性加上截骨導板的精確性，解決了這些疑難手術患者內植物個性化的問題。本組 5 例患者均未發生假體松動，解決了假體匹配性的問題。
通過本研究分析，我們認為采用個性化定制假體需注意以下事項：① 假體設計宜小、不宜大。肱骨遠端假體的設計重點是尺骨鷹嘴和肱骨的對合，在有效地保證肢體長度同時也要避免過長；另外，患者存在軟組織瘢痕嚴重，縫合張力也要求假體不宜過大。② 假體邊緣設計有孔洞結構，這些結構可以穿縫線吻合關節囊等關節周圍組織，有效避免松動問題；孔洞結構也可有效減輕假體質量。③ 關于假體打印材料，為確保假體的牢固性，我們最終選擇了鈦合金，如果可以選擇更輕但足夠穩定的材料更佳。④ 因存在廢用性萎縮，術前 X 線片可見骨質丟失明顯，術前需要準備骨水泥，術中操作需輕柔，避免再骨折。
綜上述，將 3D 打印技術與傳統手術方式相結合，可以有效解決肱骨遠端骨缺損修復重建問題，具有精確性、個性化、直觀化等優點，可縮短手術時間、減少術中出血量，獲得滿意臨床效果。但本研究隨訪時間短，而且非前瞻性研究，下一步將繼續隨訪，以期獲得更多客觀數據，為臨床治療提供指導依據。
隨著 3D 打印技術在醫學領域的應用，使用 3D 打印技術進行骨科手術的術前設計及模擬[1]、骨科植入物的個性化設計[2]都已成為現實，個體化定制已經基本實現[3-4]。長骨大段骨缺損的修復和功能重建一直是創傷領域的難題[5]，近年臨床常用的修復重建方法包括顯微外科植骨[6]、同種異體大塊骨植骨[7]、關節置換術[8]、骨組織工程技術[9]、Masquelet 技術[10]及骨外固定技術不植骨[11-12]。但是，對于肱骨遠端嚴重骨缺損，上述方法難以重建關節功能，即使利用腓骨頭重建肱橈關節，也存在關節匹配問題。通過 3D 打印個性化假體置換可以解決這一難題，而且具有允許早期持重、個體化設計、并發癥較少、肢體功能恢復滿意等優點[13-14]。2010 年 12 月—2015 年 12 月，我們應用 3D 打印技術個性化定制關節假體治療 5 例嚴重肱骨遠端骨缺損患者，獲得較好效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 軟組織損傷嚴重：創傷導致的大面積軟組織缺損，修復后瘢痕嚴重；② 高能量損傷引起的大面積骨缺損，并且無相應大小的假體匹配；③ 創傷部位無對應部位的內植物；④ 創傷為開放性損傷或合并感染者。排除標準：① 腫瘤引起的肱骨遠端骨缺損；② 不同意行假體個性化定制患者；③ 有效隨訪時間<12 個月。
1.2 一般資料
本組男 4 例，女 1 例；年齡 23～57 歲，平均 35 歲。左側 2 例，右側 3 例。致傷原因：機械砸傷 2 例，絞傷 3 例。均為 Gustilo Ⅲ 型。骨缺損長度 5～12 cm，平均 8 cm。合并橈骨骨折 2 例，尺神經損傷 1 例，橈神經損傷 3 例。受傷至一期手術時間為 6～18 h，平均 10 h。本研究中 3D 打印技術獲得武漢大學中南醫院倫理委員會批準，患者均簽署 3D 打印技術知情同意書。
1.3 手術方法
1.3.1 一期手術
5 例患者入院后均急診行清創探查血管、神經、肌腱吻合術，一期外固定架固定術穩定固定肘關節；術后 6 周改可活動肘關節的外固定架，開始肘關節活動度鍛煉。創面均采用封閉式負壓引流技術（vacuum sealing drainage，VSD）敷料覆蓋，定期更換 VSD 敷料至患者軟組織條件可、肉芽組織新鮮后植皮；待患者創面完全愈合后 3 個月再次入院，應用 3D 打印技術個性化定制關節假體治療。
1.3.2 二期手術
① 數據來源：對病變部位及對應的健側肘關節行 CT 掃描，層厚 0.625 mm，將數據以 Dicom 標準醫學圖像格式存儲；對于 CT 無法確定邊界的患者（本組 1 例），需要進一步行 MRI 掃描，將獲得數據存儲備用。② 患側及健側快速成型：將 Dicom 格式文件導入 Mimics15.0 軟件（Materialise 公司，比利時），導入過程中需選擇照片為無損格式，選取“閾值劃分”及“局部增長”后進行三維重建，獲得初步三維重建模型；使用網格化和平滑處理工具，對初步生成的三維重建模型進行精細化處理；將精細化模型進行旋轉，觀察解剖模型特征，無缺失、無遺漏后保存重建模型，完成三維重建。然后，利用 Mimics15.0 軟件的 Mirror 功能獲得健側文件的鏡像文件，最后將健側鏡像文件及患側文件以 STL 格式輸出保存。③ 術前設計及內植物的定制：將 Mimics15.0 軟件中獲得的健側鏡像文件及患側文件以 IGES 格式輸入交互式計算機輔助設計與計算機輔助系統軟件 Unigraphics NX（UG；Siemens PLM Software 公司，德國），以健側的鏡像文件為數據標準，構建患側的個性化內植物，并在 UG 中構建內植物模型后以 STL 格式輸出。④ 內植物及患側模型的 3D 打印及體外模擬手術：將從 UG 中獲得的內植物 STL 格式數據和 Mimics15.0 軟件中獲得的患側模型分別導入 CubeX 打印機（3D System 公司，美國）中，打印個性化內植物及患側模型后，應用常規手術器械，模擬術中植入內植物，觀察模型的貼合度及匹配程度。若體外手術難以成功或內植物大小不合適時，依據打印的患側模型實際情況調整內植物大小及角度，并再次 3D 打印及模擬手術，直至滿意為止。⑤ 定制內植物及手術：由北京春立正達醫療器械股份有限公司，根據最終的內植物數據進行制備，獲得的內植物高壓消毒。術中依據術前 MRI 檢查明確的軟組織破壞范圍，確定軟組織切除邊界；清除壞死組織后按照術前規劃擴髓、植入內植物，常規放置引流管。
1.4 術后處理及療效評價指標
術后給予抗感染等對癥支持治療，術后 48 h 依據引流情況拔出引流管，拔出引流管后復查肘關節正側位 X 線片，術后 2 周視切口愈合情況拆線；術后 1 周在康復師指導下開始肘關節功能鍛煉。
記錄手術時間、術中失血量、術中透視次數。術后 6、12、24、36、52 周以及之后每年復查 1 次，攝肘關節正側位 X 線片明確有無假體松動；采用 Mayo 肘關節功能評分標準（MEPS）[15]以及上肢 Enneking 評分[16]評價患肢功能。
1.5 統計學方法
采用 Graphpad Prism 5.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，各時間點間比較采用重復測量方差分析，兩兩比較采用 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
本組患者手術時間 140～190 min，平均 165 min；術中出血量 310～490 mL，平均 415 mL；透視次數 1～3 次，平均 1.6 次。術后 5 例患者均獲隨訪，隨訪時間 14～38 個月，平均 21 個月。1 例出現切口滲液，經抗炎局部換藥處理后痊愈，切口無深部感染；1 例出現皮下血腫，在彩超引導下穿刺引流后好轉。術后各時間點 MEPS 評分及 Enneking 評分均較術前顯著改善，差異有統計學意義（P<0.05）。除術后 6、12 個月間 MEPS 評分比較差異無統計學意義（P>0.05）外，其余各時間點間 MEPS 評分及 Enneking 評分比較差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 1。隨訪期間均未發生假體松動、關節脫位等并發癥。見圖 1。
表1
各時間點 MEPS 評分及 Enneking 評分比較（n=5，
）
Table1.
Comparison of MEPS scores and Enneking scores between different time points (n=5,
)
圖1
患者，男，26 歲，機器絞傷致右側肱骨遠端、橈骨小頭骨缺損
a、b. 術前 X 線片；c. 將 CT 數據導入 Mimics15.0 軟件進行三維重建；d. 獲得健側鏡像文件；e. 依據健側鏡像文件在 UG 中設計內植物；f. 將內植物及健側鏡像文件進行 3D 打印；g～i. 體外模擬手術；j. 定制的內植物；k、l. 術后 3 d 右肘關節 X 線片；m、n. 術后 1 年關節外觀及功能
Figure1. A 26-year-old male patient with bone defect of right distal humerus and radial head caused by machine strangulationa, b. Preoperative X-ray films; c. Importing CT data into Mimics15.0 software for 3D reconstruction; d. Using the mirror function to get the left elbow model; e. Designing a prosthesis in the UG software through the mirror one; f. 3D printing of prosthesis and healthy side mirror files;g-i. Simulating the surgical procedure in vitro; j. The personalized internal fixator; k, l. X-ray films of right elbow joint at 3 days after operation;m, n. Appearance and function of the elbow at 1 year after operation
3 討論
3.1 肘關節置換治療嚴重肱骨遠端骨缺損的相關研究
創傷、感染、骨腫瘤等原因引起的骨缺損具有缺損面積大、缺損界面不規則等特點，對于這種缺損主要治療方法有骨移植術、Ilizarov 外固定架延長技術、Masquelet 膜誘導技術、肘關節置換術、組織工程技術及基因治療等。劉興炎等[17]利用鋼板內固定加吻合血管腓骨移植治療肘關節疑難骨缺損、骨不連，成功重建關節功能。但自體腓骨移植修復關節面時，存在腓骨頭缺乏牢固的關節囊固定、關節面不匹配等問題，會影響患肢功能。Chalidis 等[18] 報道了 11 例采用肘關節置換術治療肱骨遠端關節內粉碎性骨折，術后 MEPS 評分平均為 90 分，治療效果滿意。
對于除肘關節置換外無其他手術方法可選擇的肘毀損患者，能否使用關節置換術一直存在爭議，主要是因為手術失敗率高、假體不匹配、容易引起并發癥等，目前尚無大樣本量的研究報道，效果也不同。郭衛等[19]對 19 例 12～65 歲肘關節腫瘤患者行腫瘤切除及肘關節置換術，77.8% 獲得滿意效果。他們認為該術式可以減輕疼痛、保留關節大部分功能，轉移瘤患者無其他治療方案時，可以選擇該方法。何方舟等[20]對 8 例 25～69 歲難治性肘關節破壞性病變采用肘關節置換術，未發生假體柄穿出尺骨，骨水泥位置合適，假體穩定性良好，無感染、血管損傷、橈神經損傷發生。上述研究中患者軟組織條件較好，組織結構層次清晰，所以可采用通用假體進行置換并取得滿意的效果。本研究患者軟組織損傷嚴重，多次手術后患者軟組織條件相對較差，瘢痕攣縮，組織結構層次不清，關節功能活動嚴重受限，無法利用通用假體進行置換，所以需要借助 3D 打印技術來定制假體。
3.2 3D 打印實現“私人定制”案例
3D 打印技術早期主要用于骨折模型的等比例實體模型打印，經過進一步發展實現了解剖假體的打印，才真正意義上實現了“私人定制”。3D 打印技術制備假體時，可以通過設計表面為微孔結構的類球頭假體，以及不同方向的螺釘固定，保證假體的穩定性；另外，對于接觸面設計為復雜的多孔結構，保證強度的同時也利于表面骨及軟組織的長入，具有有獨特的優勢。我國郭衛教授團隊[21]利用 3D 打印組配式骨盆假體重建骨盆腫瘤切除后骨缺損，獲得滿意效果。郭征教授團隊[22]完成了亞洲首例鈦合金 3D 打印骨盆腫瘤假體植入術，使患者巨大腫瘤切除后的缺失骨盆得到精細化完美重建，解決了復雜部位骨腫瘤切除后骨缺損個體化重建的臨床難題；同時郭征教授團隊[23]采用金屬 3D 打印技術定制鎖骨和肩胛骨鈦合金假體，并成功植入骨腫瘤患者體內，成為肩胛帶不定形骨重建的世界首次應用。在脊椎方面，2014 年北京大學第三醫院劉忠軍教授團隊[24]完成世界首例 3D 打印樞椎置換手術，取得滿意效果。這些都標志著我國 3D 打印“私人定制”金屬內植物有較高水平。葉堃等[25]利用有限元分析方法證實利用 3D 打印“私人定制”假體可以滿足生物力學要求，計算結果與隨訪結果一致，為 3D 打印“私人定制”奠定了理論基礎。雖然取得了這些成績，但是 3D 打印“私人定制”仍處于早期階段[1]，截止目前，僅北京大學第三醫院的 3D 打印人工髖關節產品獲得國家食品藥品監督管理總局（CFDA）注冊批準，對于該領域還需要進一步探索和發展。本研究中術前模擬手術，術中的截骨及擴髓程度已非常熟悉，所以術中透視次數最多只有 3 次，透視次數減少及術中手術步驟清晰大大節約了手術時間，同時減少了術中出血量。因此 3D 打印技術“私人定制”特別適合用于老年患者。
3.3 借助 3D 打印實現“私人定制”經驗總結
目前標準尺寸的內植物可以滿足絕大多數患者的需求；但是，當患者所需的內植物型號過大、過小或形狀特殊時，沒有合適的假體，則需要個體化定制內植物。3D 打印內植物具有與患者骨骼匹配更精確、患肢功能恢復更快等優點。3D 打印數據來源于患者的 CT 或 MRI 檢查數據，建立的模型非常精確，三維重建誤差在 0.1 mm 以內，三維空間設計可以立體反映患者的實際情況。通過本研究發現，利用健側數據鏡像處理后可獲得患側的精準數據，具有可靠性、真實性，“個人化數據”的易得性加上截骨導板的精確性，解決了這些疑難手術患者內植物個性化的問題。本組 5 例患者均未發生假體松動，解決了假體匹配性的問題。
通過本研究分析，我們認為采用個性化定制假體需注意以下事項：① 假體設計宜小、不宜大。肱骨遠端假體的設計重點是尺骨鷹嘴和肱骨的對合，在有效地保證肢體長度同時也要避免過長；另外，患者存在軟組織瘢痕嚴重，縫合張力也要求假體不宜過大。② 假體邊緣設計有孔洞結構，這些結構可以穿縫線吻合關節囊等關節周圍組織，有效避免松動問題；孔洞結構也可有效減輕假體質量。③ 關于假體打印材料，為確保假體的牢固性，我們最終選擇了鈦合金，如果可以選擇更輕但足夠穩定的材料更佳。④ 因存在廢用性萎縮，術前 X 線片可見骨質丟失明顯，術前需要準備骨水泥，術中操作需輕柔，避免再骨折。
綜上述，將 3D 打印技術與傳統手術方式相結合，可以有效解決肱骨遠端骨缺損修復重建問題，具有精確性、個性化、直觀化等優點，可縮短手術時間、減少術中出血量，獲得滿意臨床效果。但本研究隨訪時間短，而且非前瞻性研究，下一步將繼續隨訪，以期獲得更多客觀數據，為臨床治療提供指導依據。
