引用本文： 黃杜軍, 陳秋洪, 陳雷. 脊柱腫瘤切除術后 3D 打印假體重建的近期療效. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(6): 786-788. doi: 10.7507/1002-1892.202012022 復制
由于脊柱解剖結構復雜，與脊髓神經、臟器、血管等重要結構毗鄰，脊柱腫瘤切除術后的脊柱穩定性重建是一項難題[1]。目前主要采用鈦網聯合自體骨/同種異體骨移植重建，但術后鈦網下沉發生率高達 50%～79.7%[2-4]，導致重建失敗；而且自體骨移植存在來源有限及供區損傷等問題，同種異體骨移植存在骨不愈合、感染、排斥反應等風險。3D 打印技術制備椎體假體具有個性化設計以及能與上、下椎體緊密貼合的優勢，能降低沉降發生概率[5]。此外，此類假體由鈦合金制成，具有良好生物相容性以及孔隙率，接近人體骨質彈性模量，可減少應力屏蔽作用，更符合脊柱生物力學特性[6-7]。2019 年 6 月—2020 年 6 月，我們對 5 例脊柱腫瘤切除后采用 3D 打印假體重建脊柱。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男 4 例，女 1 例；年齡 27～71 歲，平均 50.4 歲。病程 3～24 個月，平均 9.5 個月。原發腫瘤 3 例，其中骨巨細胞瘤 2 例、神經鞘瘤 1 例；轉移瘤 2 例，其中肺腺癌轉移 1 例、喉癌轉移 1 例，修正 Tokuhashi 評分分別為 12、9 分，預計生存期分別為 12 個月以上、6～12 個月。腫瘤侵犯 C5 1 例、T6 2 例、T12 1 例、L2 1 例。Tomita 外科分型：Ⅰ型 2 例、Ⅳ型 3 例；WBB（Weinstein-Boriani-Biagini）脊柱腫瘤外科分區：腫瘤位于 4～9 區（椎體）2 例、累及椎體且超過一側 4 區或 9 區 3 例。患者主要臨床癥狀為頸、胸及腰部疼痛，伴或不伴四肢感覺、運動功能障礙。神經功能按 Frankel 分級均為 E 級。疼痛視覺模擬評分（VAS）為（5.0±2.0）分；Karnofsky 功能狀態評分為（64.0±15.2）分。排除嚴重骨質疏松癥、存在凝血系統問題、無法耐受手術者。
1.2 治療方法
1.2.1 術前處理
對患者目標節段行 1 mm 薄層 CT 掃描，數據轉換成 Dicom 格式后導入 Mimics 15.0 軟件（Materialise 公司，比利時）進行假體設計；將假體模型數據導入 EMB A2 型金屬 3D 打印機（Arcam 公司，瑞典），采用 TC4 鈦合金（Arcam 公司，瑞典）制成孔徑（800±200）μm、孔隙率 80% 的鈦合金假體。術前 1 例骨巨細胞瘤患者使用地諾單抗治療 28 d，抑制破骨細胞活性，減少骨吸收。所有患者術前 1 d 行腫瘤椎體供血動脈栓塞術。
1.2.2 手術方法
全麻下，按照 WBB 脊柱腫瘤外科分區及“避免經瘤切除”原則，行脊柱腫瘤整塊切除，刮除上、下軟骨終板，置入術前制備的 3D 打印假體，內固定釘板加壓鎖緊。
1.2.3 術后處理
術后予甲潑尼龍（頸椎、胸椎患者）或地塞米松（腰椎患者）減輕水腫；應用彌可保及神經節苷酯，促進神經功能康復。術后 2 周，根據腫瘤病理類型開始放化療、激素和免疫治療等輔助治療。術后頸椎患者佩戴頸圍、胸椎及腰椎患者佩戴定制支具，分別于 3、5、7 d 后開始下地行走。其中，頸椎患者術后頸圍保護 2 個月以上，胸椎、腰椎患者支具固定 3 個月以上。術后定期行影像學檢查，觀察內固定物狀態、骨融合程度和腫瘤有無復發。
1.3 統計學方法
采用 SPSS21.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，手術前后比較采用配對 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
本組手術時間 180～525 min，平均 348 min；術中出血量 200～2 800 mL，平均 1 380 mL。切口均Ⅰ期愈合。患者均獲隨訪，隨訪時間 5～14 個月，平均 10.6 個月。術后 1 例出現右側 C5 神經根麻痹，表現為右上肢近端肌力下降，不伴感覺障礙，給予靜脈滴注甲潑尼龍處理，術后 3 個月肌力恢復正常；其余患者均無并發癥發生。患者疼痛癥狀均明顯緩解，末次隨訪時 VAS 評分為（0.8±0.8）分，Karnofsky 功能狀態評分為（86.0±15.2）分，與術前比較差異均有統計學意義（t=5.715，P=0.005；t=?11.000，P=0.000）；神經功能無明顯變化，均為 Frankel E 級。影像學復查示患者均無局部復發，內固定物及假體無移位、斷裂、塌陷，假體與骨界面融合良好。見圖 1。
圖1
患者，男，71 歲，喉癌 L2骨轉移
a、b. 術前正側位 X 線片；c～f. 術后 3 個月正側位 X 線片及 CT；g～j. 術后 1 年正側位 X 線片及 CT 示假體位置良好，并與骨界面融合
3 討論
3D 打印假體是根據患者情況個體化設計定制的假體，能達到最佳治療效果。與傳統脊柱重建方式相比，采用該假體重建具有以下優勢：① 充分匹配骨缺損；② 與后方釘棒系統結合，提供一體化重建；③ 微孔設計可誘導骨長入及骨融合；④ 可重建長節段椎體缺損及特殊椎體；⑤ 植入方便，無需反復裁剪，縮短了手術時間，此外傳統重建術中裁剪的鈦網存在銳利邊角，而 3D 打印假體邊緣圓鈍，植入過程中可避免損傷后方脊髓及前方血管等重要結構。本組患者術后 VAS 評分明顯下降，Karnofsky 功能狀態評分明顯提高，假體均無沉降發生，術后 3 個月假體與鄰近椎體發生骨長入。
但在臨床應用中我們也發現 3D 打印假體存在以下不足：① 假體與周圍骨質界面邊緣仍有間隙，需內固定釘板加壓以減小剪切力。分析原因，一方面是影像檢查與實際解剖結構間差異導致的腫瘤切除范圍偏差，建議術前制備 3 種規格假體，術中選擇最匹配假體；另一方面，可能是手術具有一定滯后性，而腫瘤不斷進展，導致切除后周圍骨質與假體不匹配，故設計假體時可略大于計劃切除范圍。② 骨-假體接觸界面處缺乏自體骨/同種異體骨植骨，僅依靠骨組織爬行并長入假體孔隙內能否獲得長期穩定，有待進一步研究。③ 假體與前方血管及后方硬膜之間的接觸面易發生粘連，仍需輔助材料分隔二者防止粘連。④ 定制假體耗時長，目前打印單節段假體需要 48～72 h，緊急手術患者無法應用。
綜上述，3D 打印假體用于脊柱腫瘤切除術后重建安全可行，可明顯緩解患者疼痛癥狀、改善神經功能、提高患者生活質量，可在術后早期為骨長入提供介質，并為脊柱提供良好穩定性及支撐。
作者貢獻：黃杜軍負責研究設計、數據收集整理、論文撰寫；陳秋洪負責數據收集、患者隨訪；陳雷對文章的知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
機構倫理問題：研究方案經福建醫科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準（[2015]084-1）。
由于脊柱解剖結構復雜，與脊髓神經、臟器、血管等重要結構毗鄰，脊柱腫瘤切除術后的脊柱穩定性重建是一項難題[1]。目前主要采用鈦網聯合自體骨/同種異體骨移植重建，但術后鈦網下沉發生率高達 50%～79.7%[2-4]，導致重建失敗；而且自體骨移植存在來源有限及供區損傷等問題，同種異體骨移植存在骨不愈合、感染、排斥反應等風險。3D 打印技術制備椎體假體具有個性化設計以及能與上、下椎體緊密貼合的優勢，能降低沉降發生概率[5]。此外，此類假體由鈦合金制成，具有良好生物相容性以及孔隙率，接近人體骨質彈性模量，可減少應力屏蔽作用，更符合脊柱生物力學特性[6-7]。2019 年 6 月—2020 年 6 月，我們對 5 例脊柱腫瘤切除后采用 3D 打印假體重建脊柱。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男 4 例，女 1 例；年齡 27～71 歲，平均 50.4 歲。病程 3～24 個月，平均 9.5 個月。原發腫瘤 3 例，其中骨巨細胞瘤 2 例、神經鞘瘤 1 例；轉移瘤 2 例，其中肺腺癌轉移 1 例、喉癌轉移 1 例，修正 Tokuhashi 評分分別為 12、9 分，預計生存期分別為 12 個月以上、6～12 個月。腫瘤侵犯 C5 1 例、T6 2 例、T12 1 例、L2 1 例。Tomita 外科分型：Ⅰ型 2 例、Ⅳ型 3 例；WBB（Weinstein-Boriani-Biagini）脊柱腫瘤外科分區：腫瘤位于 4～9 區（椎體）2 例、累及椎體且超過一側 4 區或 9 區 3 例。患者主要臨床癥狀為頸、胸及腰部疼痛，伴或不伴四肢感覺、運動功能障礙。神經功能按 Frankel 分級均為 E 級。疼痛視覺模擬評分（VAS）為（5.0±2.0）分；Karnofsky 功能狀態評分為（64.0±15.2）分。排除嚴重骨質疏松癥、存在凝血系統問題、無法耐受手術者。
1.2 治療方法
1.2.1 術前處理
對患者目標節段行 1 mm 薄層 CT 掃描，數據轉換成 Dicom 格式后導入 Mimics 15.0 軟件（Materialise 公司，比利時）進行假體設計；將假體模型數據導入 EMB A2 型金屬 3D 打印機（Arcam 公司，瑞典），采用 TC4 鈦合金（Arcam 公司，瑞典）制成孔徑（800±200）μm、孔隙率 80% 的鈦合金假體。術前 1 例骨巨細胞瘤患者使用地諾單抗治療 28 d，抑制破骨細胞活性，減少骨吸收。所有患者術前 1 d 行腫瘤椎體供血動脈栓塞術。
1.2.2 手術方法
全麻下，按照 WBB 脊柱腫瘤外科分區及“避免經瘤切除”原則，行脊柱腫瘤整塊切除，刮除上、下軟骨終板，置入術前制備的 3D 打印假體，內固定釘板加壓鎖緊。
1.2.3 術后處理
術后予甲潑尼龍（頸椎、胸椎患者）或地塞米松（腰椎患者）減輕水腫；應用彌可保及神經節苷酯，促進神經功能康復。術后 2 周，根據腫瘤病理類型開始放化療、激素和免疫治療等輔助治療。術后頸椎患者佩戴頸圍、胸椎及腰椎患者佩戴定制支具，分別于 3、5、7 d 后開始下地行走。其中，頸椎患者術后頸圍保護 2 個月以上，胸椎、腰椎患者支具固定 3 個月以上。術后定期行影像學檢查，觀察內固定物狀態、骨融合程度和腫瘤有無復發。
1.3 統計學方法
采用 SPSS21.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，手術前后比較采用配對 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
本組手術時間 180～525 min，平均 348 min；術中出血量 200～2 800 mL，平均 1 380 mL。切口均Ⅰ期愈合。患者均獲隨訪，隨訪時間 5～14 個月，平均 10.6 個月。術后 1 例出現右側 C5 神經根麻痹，表現為右上肢近端肌力下降，不伴感覺障礙，給予靜脈滴注甲潑尼龍處理，術后 3 個月肌力恢復正常；其余患者均無并發癥發生。患者疼痛癥狀均明顯緩解，末次隨訪時 VAS 評分為（0.8±0.8）分，Karnofsky 功能狀態評分為（86.0±15.2）分，與術前比較差異均有統計學意義（t=5.715，P=0.005；t=?11.000，P=0.000）；神經功能無明顯變化，均為 Frankel E 級。影像學復查示患者均無局部復發，內固定物及假體無移位、斷裂、塌陷，假體與骨界面融合良好。見圖 1。
圖1
患者，男，71 歲，喉癌 L2骨轉移
a、b. 術前正側位 X 線片；c～f. 術后 3 個月正側位 X 線片及 CT；g～j. 術后 1 年正側位 X 線片及 CT 示假體位置良好，并與骨界面融合
3 討論
3D 打印假體是根據患者情況個體化設計定制的假體，能達到最佳治療效果。與傳統脊柱重建方式相比，采用該假體重建具有以下優勢：① 充分匹配骨缺損；② 與后方釘棒系統結合，提供一體化重建；③ 微孔設計可誘導骨長入及骨融合；④ 可重建長節段椎體缺損及特殊椎體；⑤ 植入方便，無需反復裁剪，縮短了手術時間，此外傳統重建術中裁剪的鈦網存在銳利邊角，而 3D 打印假體邊緣圓鈍，植入過程中可避免損傷后方脊髓及前方血管等重要結構。本組患者術后 VAS 評分明顯下降，Karnofsky 功能狀態評分明顯提高，假體均無沉降發生，術后 3 個月假體與鄰近椎體發生骨長入。
但在臨床應用中我們也發現 3D 打印假體存在以下不足：① 假體與周圍骨質界面邊緣仍有間隙，需內固定釘板加壓以減小剪切力。分析原因，一方面是影像檢查與實際解剖結構間差異導致的腫瘤切除范圍偏差，建議術前制備 3 種規格假體，術中選擇最匹配假體；另一方面，可能是手術具有一定滯后性，而腫瘤不斷進展，導致切除后周圍骨質與假體不匹配，故設計假體時可略大于計劃切除范圍。② 骨-假體接觸界面處缺乏自體骨/同種異體骨植骨，僅依靠骨組織爬行并長入假體孔隙內能否獲得長期穩定，有待進一步研究。③ 假體與前方血管及后方硬膜之間的接觸面易發生粘連，仍需輔助材料分隔二者防止粘連。④ 定制假體耗時長，目前打印單節段假體需要 48～72 h，緊急手術患者無法應用。
綜上述，3D 打印假體用于脊柱腫瘤切除術后重建安全可行，可明顯緩解患者疼痛癥狀、改善神經功能、提高患者生活質量，可在術后早期為骨長入提供介質，并為脊柱提供良好穩定性及支撐。
作者貢獻：黃杜軍負責研究設計、數據收集整理、論文撰寫；陳秋洪負責數據收集、患者隨訪；陳雷對文章的知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
機構倫理問題：研究方案經福建醫科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準（[2015]084-1）。
