本文回顧了中國近30年來在骨盆惡性腫瘤保肢治療領域,外科技術和功能重建方面所取得的發展與進步。以不同部位骨盆腫瘤切除的手術分型為基礎,詳述了手術技術及骨缺損修復重建方法的發展歷程。近年來,針對骨盆腫瘤切除后生物重建這一世界性難題,我國研究人員在國際上首次系統性地提出了不同部位腫瘤切除后骨缺損修復重建方法和假體設計。此外,還針對骨盆腫瘤累及骶骨這一棘手情況率先提出了系統的外科分型(Beijing分型),及相應的外科手術方案及修復重建方法。經過不懈努力,目前中國骨盆惡性腫瘤保肢率已達到80%以上,使廣大患者保留肢體并恢復了行走功能,大幅降低了手術并發癥,取得了國際矚目的成績。
引用本文: 郭衛. 中國骨盆惡性腫瘤保肢治療30年的發展與進步. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(7): 781-789. doi: 10.7507/1002-1892.202112059 復制
骨盆原發惡性腫瘤相對少見,軟骨肉瘤是最常見的病理類型,骨肉瘤是第二位好發原發惡性骨腫瘤,在兒童群體中,尤文肉瘤較多見[1-2]。由于骨盆位置深在且周圍結構復雜,骨盆腫瘤通常難以早期發現,就診時往往腫瘤體積較大。腫瘤累及髂骨時可于下腹部觸及,累及髖臼可有髖關節疼痛和活動受限等表現。由于腫瘤體積大及周圍分布復雜的盆腔臟器及大血管等解剖原因,骨盆惡性腫瘤手術切除技術要求高、難度大,且術后并發癥多。以往手術方式主要為半骨盆截肢,近年來,保留肢體的手術切除及重建方法有了很大進步。由于骨盆惡性腫瘤發病率較低,單中心常難以積累較多外科治療經驗,故此類患者曾經預后很差。但近30年來,隨著外科技術的成熟以及相關學科的發展,我國多家治療中心在骨盆惡性腫瘤的切除及功能重建方面積累了大量經驗,骨盆惡性腫瘤患者規范化治療后的生存率、肢體保留率及下肢功能恢復均得到顯著改善。本文對近30年來骨盆惡性腫瘤的保肢治療發展作簡要回顧。
1 骨盆惡性腫瘤的手術治療
1.1 主要治療方法
1.1.1 半骨盆截肢術
在20世紀80年代以前,截肢術幾乎是惡性骨腫瘤主要的手術治療方式,對于骨盆惡性腫瘤多采用半骨盆截肢術。根據切除范圍可分為經典半骨盆截肢術、改良半骨盆截肢術、擴大半骨盆截肢術、復合半骨盆截肢術等多種術式;根據皮瓣的選擇又可分為后皮瓣半骨盆截肢術及前皮瓣半骨盆截肢術等。半骨盆截肢術使得患者不但喪失了一側肢體,對心理造成巨大創傷,也給其家庭和社會造成嚴重影響。 隨著影像學診斷及外科切除技術的發展,目前大多數骨盆惡性腫瘤患者可以實施保肢手術,在完整切除腫瘤的同時保留患側肢體。盡管隨著部分半骨盆切除技術的應用和推廣,多數患者得以保肢,但仍有部分巨大腫瘤患者只能通過半骨盆截肢術達到良好的切除邊界。
1.1.2 部分半骨盆切除術
部分半骨盆切除術是骨盆腫瘤保肢治療的基本術式,主要可分為以下基本類型[3]:髂骨腫瘤切除(pⅠ型),髖臼周圍腫瘤切除(pⅡ型),恥、坐骨腫瘤切除(pⅢ型),骶髂關節腫瘤切除(pⅣ型)等;多數患者腫瘤范圍累及2個以上區域。1978年Enneking等[2]和Steel[3]報道了部分半骨盆切除術的手術方法,在保證外科邊界的情況下,其局部復發率未顯著高于半骨盆截肢術。自上世紀80年代以來,我國骨腫瘤科醫師開始應用、推廣部分半骨盆切除術式,大量患者得以保肢,并獲得良好的腫瘤學預后。以北京大學人民醫院報道的一組骨盆骨肉瘤患者為例,90.5%患者得以保肢,61.9%患者病灶得以整塊切除,5年生存率為44%[4]。與此結果相似,采用部分半骨盆切除術,我國骨盆惡性腫瘤的保肢率及5年生存率已優于以往國外報道[1-3]。
1.2 腫瘤切除術后的功能重建
1.2.1 pⅠ型、pⅠ+pⅣ型及pⅢ型
既往髂骨翼腫瘤(pⅠ型、pⅠ+pⅣ型)切除后常缺乏有效重建方式而采取曠置方案,術后髖臼會逐漸出現內傾、上移,導致骨盆傾斜及脊柱側彎。2002年開始,北京大學人民醫院骨腫瘤科應用椎弓根釘棒系統重建髂骨及骶髂關節腫瘤切除后的穩定性,在國際上首次報道將椎弓根釘植入恥骨及坐骨髓腔內進行腰椎及髂骨穩定性重建,缺損處同時植入腓骨或者殘存的正常髂骨,以期骨愈合后達到長期維持骨盆環的穩定性,取得了良好臨床效果(圖1)。2015年,隨著3D打印技術的進步,國內陸續開展了3D打印人工髂骨假體的設計和應用,假體的骨界面有多孔金屬骨小梁結構,可以與自體髂骨愈合融為一體(圖2), 達到了人工假體長期使用的效果。既往單純pⅢ型腫瘤切除后一般不需要重建,但隨著此類患者增多,發現部分患者出現腹壁疝,因而建議恥、坐骨切除后使用人工補片進行腹壁修復。


a. 示意圖;b. 3D打印人工髂骨假體重建術后X線片
Figure2. Design and application of three-dimensional printed iliac prosthesis for reconstruction after resection of the tumora. Schematic diagram; b. X-ray film after three-dimensional printed iliac prosthesis reconstruction
1.2.2 pⅡ型、pⅡ+ pⅢ型
對于此類腫瘤切除,早在1979年德國Nieder就設計了馬鞍形假體;1984年后該假體被逐漸應用于髖臼周圍腫瘤切除后的重建。 但馬鞍形假體需要一定厚度的髂骨來提供支撐,適應證較為局限,且術后脫位、假體上移、髂骨骨折、異位骨化等并發癥發生率高達60%以上[5-7]。此后自1996年起,Windhager等[8]、Müller等[9]、Ozaki等[10]相繼報道了應用定制型人工半骨盆假體重建的經驗,但其感染、松動等并發癥發生率較高,假體周圍感染發生率達20%~40%。2001年以來,歐洲Implant Cast 等公司開始設計使用Pedestal Cup(支柱式或冰激凌筒式)假體重建髖臼周圍腫瘤切除后髖關節功能。英國伯明翰皇家骨科醫院、荷蘭及歐洲多中心臨床研究顯示,該假體感染及脫位發生率仍然較高,分別可達11%~47%和20%左右[11-15]。
自2002起,北京大學人民醫院開始設計應用組配式人工半骨盆假體(圖3)。該假體的優點包括:① 體積小,軟組織覆蓋充分,從而降低感染率;② 組配式,術中可靈活選擇、安裝簡便;③ 縱橫雙軸固定,假體穩定性好;④ 假體與髂骨接觸面為壓應力,而非剪切力;⑤ 超半徑髖臼杯,降低脫位發生率。該團隊在國際上首次提出了骨盆人工假體的設計不應以形狀大小匹配為標準,而應以力學及下肢力線傳導為主要考慮因素的設計理念。2007年在國際上首次報道28例組配式人工半骨盆假體的臨床應用研究結果,深部感染率14.3%,機械失敗率7.2%[16]。2013年發表的100例中期隨訪結果顯示,深部感染率15%,機械失敗率5%,脫位率9%;pⅡ型切除重建后,1993年美國肌肉骨骼腫瘤學會(MSTS93)評分為平均57.2%,pⅡ+pⅢ型平均58.8%[17];髖關節功能優于既往報道的馬鞍形、定制型、冰激凌筒式半骨盆假體。此后,該組配式人工半骨盆假體在國內得到了迅速推廣和應用,并在國際上得到了廣泛認可。

a. 模擬圖;b. 術后X線片
Figure3. Modular hemipelvic endoprosthesisa. Simulated diagram; b. X-ray film after operation
近年來,3D打印技術的出現為骨盆假體的精準匹配及與宿主骨的整合提供了可能;國內一些中心開始嘗試應用此技術。北京大學人民醫院于2017年率先在國際上報道了應用3D打印人工半骨盆假體 [通用骨盆系統(Global Pelvic System,GPS)Ⅱ型] 進行骨盆腫瘤切除后的重建,其安全性及有效性得到證實(圖4)[18];該骨盆假體在早期穩定、個體化精確匹配、遠期與宿主骨融合等方面展示出了獨特優越性,且3D打印假體的深部感染率較以往機加工假體也大幅降低。2020年,Ji等[19]報道了80例患者使用3D打印組合式人工半骨盆假體重建的中長期隨訪結果,取得了國際上迄今為止使用人工半骨盆假體進行功能重建的最好結果;至今該團隊已完成此假體重建病例600 余例。3D打印組合式人工半骨盆假體已成為人工半骨盆假體重建技術關注的焦點和發展趨勢。

a. 實物圖;b. 術后X線片
Figure4. Three-dimensional printed hemipelvic endoprosthesis (GPS Ⅱ type)a. The picture of prosthesis; b. X-ray film after operation
此外,3D打印定制型人工半骨盆假體在國內及國際上也陸續得到開展。3D打印技術的優點在于可解決假體與自體骨的整合問題、假體長期穩定使用問題及任意形狀匹配問題。但定制型人工半骨盆假體的缺點是術中不能調節,靈活度差,必須根據導板截骨。在有較大軟組織腫塊的患者中,導板難以與宿主骨很好地貼合,導致截骨不精確,骨缺損與假體不匹配,最終導致術中安裝困難。另外,由于術前需要醫工交互協作完成個體化骨盆假體設計,3D打印定制型人工半骨盆假體制作通常需要數周甚至更長時間,假體制作完成時腫瘤可能已發生變化,導致術中需要截骨的范圍與定制的骨盆不匹配。另外,在定制型人工半骨盆假體的應用方面,目前國際上相關報道均為各自經驗總結[20-21]。在定制3D打印金屬骨盆假體的同時,術前還需采用塑料快速成型技術3D打印出截骨導板,以期實現術中精確截骨和定制假體的順利安裝。
1.2.3 pⅠ+pⅡ型、pⅠ+pⅡ+pⅣ型或pⅠ+pⅡ+pⅢ型
對于髂骨翼及髖臼(pⅠ+pⅡ型、pⅠ+pⅡ+pⅣ型)一起切除或整個半側骨盆(pⅠ+pⅡ+pⅢ型)切除情況下,如何重建髖關節功能是一個非常具有挑戰性的難題。由于定制型假體并發癥發生率高、術中安裝困難等一系列問題,國際上常采用超半骨盆截肢的手術方式。對腫瘤累及髂骨翼及髖臼的患者,研究者們設想能否在局部切除腫瘤的情況下,通過人工骨盆假體置換來重建骨盆功能,實現患者保留肢體的期望。 2014年郭衛團隊[22]在國際上首次報道了采用經腰椎固定人工半骨盆假體進行功能重建的方法,取得了良好臨床效果(圖5)。以往使用定制型骨盆假體重建的手術中,常單純將人工假體與骶骨固定,但骶骨體縱向界面面積小,一般最多可植入3枚螺釘,因此該固定方法難以達到所需的穩定性;同時,螺釘擰入骶骨有可能損傷骶神經。另一方面,既往骨盆假體與骶骨界面無多孔結構,難以與骶骨體達到骨整合,無法實現骨盆假體長期穩定使用的效果。腰椎椎弓根部位為管狀皮質骨結構,將椎弓根螺釘擰入管狀中心固定牢固可靠,經金屬棒與骨盆假體連接固定后即可實現即刻穩定效果。

a. 術中;b. 術后X線片
Figure5. The first generation of “the hemipelvic endoprosthesis fixed through lumbosacral spine”a. Intraoperative; b. X-ray film after operation
2018 年,郭衛團隊在Clin Orthop Relat Res上發表了第二代“經腰椎固定人工半骨盆假體”的臨床使用隨訪結果[23]。該假體基于幾何學三角穩定原理,將人工骨盆假體橫向固定于骶骨,縱向固定于腰椎椎弓根,與人體中線的腰椎形成三角形穩定結構(圖6),取得了良好臨床效果。該假體具有以下優點:① 將人工半骨盆設計為經骶骨及腰椎的三角形力學固定結構,有效提高了假體的即刻穩定性;② 通過盡可能不增加假體體積和表面積的設計,實現了假體與骶骨的機械固定,同時還保留了假體能夠通過椎弓根釘棒系統與腰椎連接的特點,增大了系統的縱向載荷和機械強度;③ 骨盆假體與骶骨接觸面有噴涂的多孔結構,可促進松質骨長入,實現了與骶骨界面的骨整合;④ 該骨盆假體設計采用雙軸齒輪狀結構,術中安裝方便,可任意調節髖臼的前傾角及外展角[23]。

a. 實物圖;b. 術后X線片示該假體三角穩定原理
Figure6. The second generation of “the hemipelvic endoprosthesis fixed through lumbosacral spine”a. The picture of prosthesis; b. Postoperative X-ray film showed the principle of triangular stability of the prosthesis
由于第二代“經腰椎固定人工半骨盆假體”還存在與骶骨界面骨整合效果不理想、假體上沒有臀肌、腹肌附著點等缺陷,2015年郭衛團隊設計了基于3D打印的第三代“經腰骶椎固定人工半骨盆假體”(GPS Ⅲ型),該假體設計了一個小型髂骨翼,其上制備有臀肌、腹肌附著點;另外,骨盆假體與骶骨接觸面制備有3D打印多孔金屬骨小梁結構,這項技術被認為是假體與骨界面整合的金標準,可以快速實現與骶骨界面的骨整合;假體依然設計為雙軸齒輪狀結構,術中可任意調節髖臼的前傾角及外展角(圖7)。該型假體臨床使用已達50余例,短期隨訪功能效果良好,長期隨訪結果尚在進行中。

a. The picture of prosthesis; b. Postoperative X-ray film showed the principle of triangular stability of the prosthesis
1.3 兒童骨盆惡性腫瘤的切除重建
兒童骨盆惡性腫瘤切除后的功能重建是一個棘手問題。一方面骨盆還在成長發育階段,另一方面是盆骨較小、重建困難。對于兒童骨盆腫瘤切除后,主要重建方法包括曠置、滅活再植、融合、自體骨移植等。曠置的主要缺點是肢體短縮、行走時跛行嚴重、脊柱發生代償性側彎,優點是并發癥少(圖8)。

a. 示意圖;b. 術后X線片
Figure8. Putting-aside techniquea. Schematic diagram; b. X-ray film after operation
滅活再植的優點是使用自體瘤骨殼、外形匹配、無排斥反應且較經濟,缺點是存在接點不愈合、骨吸收、骨折等并發癥。自體滅活骨要求腫瘤破壞后殘留有足夠多的骨質和強度(圖9)。1985年,北京積水潭醫院采用無水乙醇浸泡腫瘤骨30 min后,將腫瘤骨復合骨水泥加固并回植于原位,鋼板或髓內釘固定;經過10余年隨訪研究發現滅活骨局部復發率較高,可能原因為無水乙醇的表面凝固作用,使得乙醇難以滲透至瘤骨深層,近年來已較少使用[24]。2002年北京大學人民醫院采用改良巴式滅活法,即60℃ 10%~20%高滲鹽水浸泡腫瘤骨30 min后,將腫瘤骨復合骨水泥加固并回置于原位,用鋼板固定。10%~20%高滲鹽水滅活瘤骨的優點包括:數十倍的高滲透壓使得腫瘤細胞承受不可逆的致死性損傷,滅活效果好;另外,高滲鹽水對BMP有保護作用,使得該滅活骨回植后骨愈合率優于乙醇滅活骨[25]。

a. 腫瘤切除后的整體標本像;b. 去除腫瘤后殘存的骨組織標本像;c. 滅活再植術后X線片
Figure9. Recycled tumor-bone implantationa. The gross view of specimen after resection; b. The picture of specimen after removal of the tumor tissue; c. X-ray film after recycled tumor-bone implantation surgery
Enneking等[2]報道髖臼部腫瘤切除后,將股骨頭與殘存髂骨或坐骨融合(圖10),融合后患兒可以行走,缺點是患肢短縮嚴重。對于骨盆腫瘤切除后缺損較小的患者,也可采用自體骨移植重建缺損,如帶肌肉組織蒂的自體髂骨移植、自體腓骨移植等。對于兒童髖臼部分缺損也可以采用植骨恢復骨盆環完整性,術中可將自體腓骨橋接于殘余骨盆pⅠ區和pⅢ區骨斷面間,應用骨盆鋼板螺釘固定,維持骨盆環完整性;采用人工韌帶復合骨水泥臨時修復髖臼頂,待骨盆發育結束后,根據患者跛行程度及對功能的要求,酌情二期行髖臼成型術。范宏斌等[26]嘗試經髖臼Y形軟骨截骨切除pⅡ型腫瘤,保留了部分髖臼生長功能。近年來,3D打印假體也被應用于兒童骨盆腫瘤切除后的重建中[27]。

a. X線片;b. CT示股骨頭與髂骨融合
Figure10. Fusion surgery between femoral head and iliac bonea. X-ray film; b. CT scan showed good fusion between femoral head and iliac bone
1.4 骶髂關節周圍腫瘤的外科分區及切除重建方法
骨盆腫瘤累及骶骨時一般體積較為巨大,盆腔臟器、血管神經多被累及,給手術切除腫瘤與切除后重建帶來極大困難。為了達到滿意的外科邊界、獲得更好腫瘤學預后和術后功能,骨腫瘤科醫生需要考慮如何減少術中出血、避免盆腔臟器損傷、減少腰骶神經功能丟失、重建髖關節功能等一系列問題。經典骨盆腫瘤Enneking分型未能對累及骶骨的Ⅳ型腫瘤切除和重建制定規范化外科治療方案,目前國際上也尚無針對骨盆腫瘤累及骶骨情況下的外科分型。2016年郭衛等對骨盆惡性腫瘤侵犯骶骨不同范圍的患者系統性地設計了外科分型(P-s分型,在國際上被稱為Beijing分型)(圖11)、手術入路、切除方法及功能重建的路徑,并于2018年發表了該系統的臨床應用報告,評估了Beijing分型在規范化手術方案設計、外科邊界獲得、手術風險控制、腫瘤學和功能學改善中的應用[28]。

Beijing分型基于腫瘤是否累及同側骶神經及對側骶神經分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,基于髖臼是否受累分為a、b 兩型。由此,對于侵犯骶骨的骨盆腫瘤可分為P-sⅠa、P-s Ⅱa、P-s Ⅲa、P-s Ⅰb、P-s Ⅱb、P-s Ⅲb 6種類型,并針對6種不同骨缺損建立了一整套功能重建方法(圖12)。

a. P-sⅠa型;b. P-s Ⅱa型;c. P-s Ⅲa型;d. P-sⅠb型;e. P-s Ⅱb型;f. P-s Ⅲb型
Figure12. Types of resection and reconstruction based on Beijing classificationa. Type of P-sⅠa; b. Type of P-s Ⅱa; c. Type of P-s Ⅲa; d. Type of P-sⅠb; e. Type of P-sⅡb; f. Type of P-sⅢb
① P-s Ⅰa型:腫瘤累及髂骨Ⅰ區及骶骨翼,僅需采用側臥位1個手術入路即可完成腫瘤切除及功能重建手術。腫瘤切除后可使用椎弓根釘棒系統或3D打印人工假體重建腰髂部穩定性。② P-s Ⅱa型:腫瘤累及髂骨Ⅰ區及同側骶神經孔,手術需要切除髂骨翼及同側的半側骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側骶骨植釘、打開骶管、分離切斷患側骶神經、經骶骨中線截骨等手術步驟;經前方入路完成髂骨翼及矢狀位半側骶骨的整塊切除,由于半側骶骨缺如會嚴重影響腰椎穩定,因此需在腰骶及髖臼上方髂骨之間進行結構性植骨及椎弓根釘棒系統內固定,也可采用3D打印定制型人工假體進行重建。③ P-s Ⅲa型:腫瘤累及一側髂骨Ⅰ區及同側及對側骶神經孔,手術需要切除一側髂骨翼及全骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側髂后上棘植釘、打開骶管、分離切斷雙側骶神經、經健側骶骨翼截骨以及切除L5、S1之間的關節突及椎間盤等手術步驟。經前方入路完成一側髂骨翼及全骶骨的整塊切除。由于全骶骨切除會導致腰椎及髂骨之間的連續性中斷,需要恢復腰髂部穩定性,因此必須在腰椎及髖臼上方髂骨之間進行結構性植骨及釘棒系統內固定,也可采用3D打印定制型人工假體進行重建。④ P-s Ⅰb型:骨盆Ⅰ+Ⅱ區腫瘤累及同側骶骨翼,僅需采用側臥位1個手術入路即可完成腫瘤切除及功能重建手術,使用GPSⅢ型骨盆假體可完成該型缺損重建。⑤ P-sⅡb型:腫瘤累及骨盆Ⅰ+Ⅱ區及同側骶神經孔,手術需要切除一側髂骨翼和髖臼及同側的半側骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側骶骨植釘、打開骶管、分離切斷患側骶神經、經骶骨中線截骨等手術步驟;經前方入路完成髂骨翼和髖臼(pⅠ+pⅡ區)以及矢狀位半側骶骨的整塊切除。腫瘤切除后可使用自體股骨頭修剪后植骨聯合GPSⅢ型骨盆假體重建髖關節功能。⑥ P-s Ⅲb型:腫瘤累及一側Ⅰ+Ⅱ區及雙側骶神經孔(同側及對側),手術需要切除一側骨盆及全骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側髂后上棘植釘、打開骶管、分離切斷雙側骶神經、經健側骶骨翼截骨以及切除L5、S1之間的關節突及椎間盤等手術步驟;經前方入路完成一側骨盆及全骶骨的整塊切除。腫瘤切除后可使用大段同種異體骨植骨聯合GPSⅢ型骨盆假體重建髖關節功能。
2 輔助治療及相關學科的發展
對骨科醫生來講,骶骨、骨盆腫瘤術中大量失血是一個極具有挑戰性的問題,控制術中出血是骶骨、骨盆腫瘤安全整塊徹底切除的必備要件。中國醫師在國際上率先將腹主動脈球囊臨時阻斷技術用于骶骨、骨盆腫瘤的切除手術中,取得了良好臨床效果[29-30],手術平均出血量由5 000 mL以上降至2 000 mL以下,使得骶骨、骨盆手術不再是一種風險大、圍術期死亡率高的手術。
20世紀70年代中后期以來,由Rosen等提出的新輔助化療使骨肉瘤患者的5年生存率由不足30%提高到60%以上。但是,骨盆的骨肉瘤多發生在青壯年,化療有效率遠遠低于好發于青少年的四肢骨肉瘤。因此,對發生于中軸骨的骨肉瘤是否需要化療尚存爭議[15]。同時,放療亦取得了長足發展,現代放療技術已經可以對放療相對不敏感的腫瘤產生療效。聯合放化療治療骶骨尤文肉瘤,其局部控制率、5年生存率均不劣于手術或放療+手術治療。進入21世紀后,隨著基因測序、靶向治療藥物等的高速發展,骨腫瘤醫生亦當學習“精準醫學”的理念,例如2010年以來骨腫瘤醫生應用Rankl單抗Denosumab治療骨巨細胞瘤,使得大量巨大骨盆、骶骨的骨巨細胞瘤患者得到了手術機會,術中出血量大大減少,術后復發率也顯著降低。如前所述,3D打印人工假體也使得精準匹配及與宿主骨的融合成為可能。
3 結語
回顧過去30年,在我國骨腫瘤專業醫師的不斷努力下,骨盆腫瘤的治療技術獲得了長足發展,取得了舉世矚目的成績。規范化綜合治療方案也在不斷推廣,大量患者從中獲益。但我們仍應看到,部分腫瘤的局部控制和整體生存率仍不滿意,重建方式也仍在不斷探索、進步之中。展望未來,對于骨盆腫瘤的治療,除了進一步提高外科技術外,還應更好地借力藥物治療、放療、材料學、生物力學等相關學科的發展,爭取采用創傷更小的綜合治療方式,進一步提高患者的局部控制及總體生存率,保留和改善患者肢體的功能。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
骨盆原發惡性腫瘤相對少見,軟骨肉瘤是最常見的病理類型,骨肉瘤是第二位好發原發惡性骨腫瘤,在兒童群體中,尤文肉瘤較多見[1-2]。由于骨盆位置深在且周圍結構復雜,骨盆腫瘤通常難以早期發現,就診時往往腫瘤體積較大。腫瘤累及髂骨時可于下腹部觸及,累及髖臼可有髖關節疼痛和活動受限等表現。由于腫瘤體積大及周圍分布復雜的盆腔臟器及大血管等解剖原因,骨盆惡性腫瘤手術切除技術要求高、難度大,且術后并發癥多。以往手術方式主要為半骨盆截肢,近年來,保留肢體的手術切除及重建方法有了很大進步。由于骨盆惡性腫瘤發病率較低,單中心常難以積累較多外科治療經驗,故此類患者曾經預后很差。但近30年來,隨著外科技術的成熟以及相關學科的發展,我國多家治療中心在骨盆惡性腫瘤的切除及功能重建方面積累了大量經驗,骨盆惡性腫瘤患者規范化治療后的生存率、肢體保留率及下肢功能恢復均得到顯著改善。本文對近30年來骨盆惡性腫瘤的保肢治療發展作簡要回顧。
1 骨盆惡性腫瘤的手術治療
1.1 主要治療方法
1.1.1 半骨盆截肢術
在20世紀80年代以前,截肢術幾乎是惡性骨腫瘤主要的手術治療方式,對于骨盆惡性腫瘤多采用半骨盆截肢術。根據切除范圍可分為經典半骨盆截肢術、改良半骨盆截肢術、擴大半骨盆截肢術、復合半骨盆截肢術等多種術式;根據皮瓣的選擇又可分為后皮瓣半骨盆截肢術及前皮瓣半骨盆截肢術等。半骨盆截肢術使得患者不但喪失了一側肢體,對心理造成巨大創傷,也給其家庭和社會造成嚴重影響。 隨著影像學診斷及外科切除技術的發展,目前大多數骨盆惡性腫瘤患者可以實施保肢手術,在完整切除腫瘤的同時保留患側肢體。盡管隨著部分半骨盆切除技術的應用和推廣,多數患者得以保肢,但仍有部分巨大腫瘤患者只能通過半骨盆截肢術達到良好的切除邊界。
1.1.2 部分半骨盆切除術
部分半骨盆切除術是骨盆腫瘤保肢治療的基本術式,主要可分為以下基本類型[3]:髂骨腫瘤切除(pⅠ型),髖臼周圍腫瘤切除(pⅡ型),恥、坐骨腫瘤切除(pⅢ型),骶髂關節腫瘤切除(pⅣ型)等;多數患者腫瘤范圍累及2個以上區域。1978年Enneking等[2]和Steel[3]報道了部分半骨盆切除術的手術方法,在保證外科邊界的情況下,其局部復發率未顯著高于半骨盆截肢術。自上世紀80年代以來,我國骨腫瘤科醫師開始應用、推廣部分半骨盆切除術式,大量患者得以保肢,并獲得良好的腫瘤學預后。以北京大學人民醫院報道的一組骨盆骨肉瘤患者為例,90.5%患者得以保肢,61.9%患者病灶得以整塊切除,5年生存率為44%[4]。與此結果相似,采用部分半骨盆切除術,我國骨盆惡性腫瘤的保肢率及5年生存率已優于以往國外報道[1-3]。
1.2 腫瘤切除術后的功能重建
1.2.1 pⅠ型、pⅠ+pⅣ型及pⅢ型
既往髂骨翼腫瘤(pⅠ型、pⅠ+pⅣ型)切除后常缺乏有效重建方式而采取曠置方案,術后髖臼會逐漸出現內傾、上移,導致骨盆傾斜及脊柱側彎。2002年開始,北京大學人民醫院骨腫瘤科應用椎弓根釘棒系統重建髂骨及骶髂關節腫瘤切除后的穩定性,在國際上首次報道將椎弓根釘植入恥骨及坐骨髓腔內進行腰椎及髂骨穩定性重建,缺損處同時植入腓骨或者殘存的正常髂骨,以期骨愈合后達到長期維持骨盆環的穩定性,取得了良好臨床效果(圖1)。2015年,隨著3D打印技術的進步,國內陸續開展了3D打印人工髂骨假體的設計和應用,假體的骨界面有多孔金屬骨小梁結構,可以與自體髂骨愈合融為一體(圖2), 達到了人工假體長期使用的效果。既往單純pⅢ型腫瘤切除后一般不需要重建,但隨著此類患者增多,發現部分患者出現腹壁疝,因而建議恥、坐骨切除后使用人工補片進行腹壁修復。


a. 示意圖;b. 3D打印人工髂骨假體重建術后X線片
Figure2. Design and application of three-dimensional printed iliac prosthesis for reconstruction after resection of the tumora. Schematic diagram; b. X-ray film after three-dimensional printed iliac prosthesis reconstruction
1.2.2 pⅡ型、pⅡ+ pⅢ型
對于此類腫瘤切除,早在1979年德國Nieder就設計了馬鞍形假體;1984年后該假體被逐漸應用于髖臼周圍腫瘤切除后的重建。 但馬鞍形假體需要一定厚度的髂骨來提供支撐,適應證較為局限,且術后脫位、假體上移、髂骨骨折、異位骨化等并發癥發生率高達60%以上[5-7]。此后自1996年起,Windhager等[8]、Müller等[9]、Ozaki等[10]相繼報道了應用定制型人工半骨盆假體重建的經驗,但其感染、松動等并發癥發生率較高,假體周圍感染發生率達20%~40%。2001年以來,歐洲Implant Cast 等公司開始設計使用Pedestal Cup(支柱式或冰激凌筒式)假體重建髖臼周圍腫瘤切除后髖關節功能。英國伯明翰皇家骨科醫院、荷蘭及歐洲多中心臨床研究顯示,該假體感染及脫位發生率仍然較高,分別可達11%~47%和20%左右[11-15]。
自2002起,北京大學人民醫院開始設計應用組配式人工半骨盆假體(圖3)。該假體的優點包括:① 體積小,軟組織覆蓋充分,從而降低感染率;② 組配式,術中可靈活選擇、安裝簡便;③ 縱橫雙軸固定,假體穩定性好;④ 假體與髂骨接觸面為壓應力,而非剪切力;⑤ 超半徑髖臼杯,降低脫位發生率。該團隊在國際上首次提出了骨盆人工假體的設計不應以形狀大小匹配為標準,而應以力學及下肢力線傳導為主要考慮因素的設計理念。2007年在國際上首次報道28例組配式人工半骨盆假體的臨床應用研究結果,深部感染率14.3%,機械失敗率7.2%[16]。2013年發表的100例中期隨訪結果顯示,深部感染率15%,機械失敗率5%,脫位率9%;pⅡ型切除重建后,1993年美國肌肉骨骼腫瘤學會(MSTS93)評分為平均57.2%,pⅡ+pⅢ型平均58.8%[17];髖關節功能優于既往報道的馬鞍形、定制型、冰激凌筒式半骨盆假體。此后,該組配式人工半骨盆假體在國內得到了迅速推廣和應用,并在國際上得到了廣泛認可。

a. 模擬圖;b. 術后X線片
Figure3. Modular hemipelvic endoprosthesisa. Simulated diagram; b. X-ray film after operation
近年來,3D打印技術的出現為骨盆假體的精準匹配及與宿主骨的整合提供了可能;國內一些中心開始嘗試應用此技術。北京大學人民醫院于2017年率先在國際上報道了應用3D打印人工半骨盆假體 [通用骨盆系統(Global Pelvic System,GPS)Ⅱ型] 進行骨盆腫瘤切除后的重建,其安全性及有效性得到證實(圖4)[18];該骨盆假體在早期穩定、個體化精確匹配、遠期與宿主骨融合等方面展示出了獨特優越性,且3D打印假體的深部感染率較以往機加工假體也大幅降低。2020年,Ji等[19]報道了80例患者使用3D打印組合式人工半骨盆假體重建的中長期隨訪結果,取得了國際上迄今為止使用人工半骨盆假體進行功能重建的最好結果;至今該團隊已完成此假體重建病例600 余例。3D打印組合式人工半骨盆假體已成為人工半骨盆假體重建技術關注的焦點和發展趨勢。

a. 實物圖;b. 術后X線片
Figure4. Three-dimensional printed hemipelvic endoprosthesis (GPS Ⅱ type)a. The picture of prosthesis; b. X-ray film after operation
此外,3D打印定制型人工半骨盆假體在國內及國際上也陸續得到開展。3D打印技術的優點在于可解決假體與自體骨的整合問題、假體長期穩定使用問題及任意形狀匹配問題。但定制型人工半骨盆假體的缺點是術中不能調節,靈活度差,必須根據導板截骨。在有較大軟組織腫塊的患者中,導板難以與宿主骨很好地貼合,導致截骨不精確,骨缺損與假體不匹配,最終導致術中安裝困難。另外,由于術前需要醫工交互協作完成個體化骨盆假體設計,3D打印定制型人工半骨盆假體制作通常需要數周甚至更長時間,假體制作完成時腫瘤可能已發生變化,導致術中需要截骨的范圍與定制的骨盆不匹配。另外,在定制型人工半骨盆假體的應用方面,目前國際上相關報道均為各自經驗總結[20-21]。在定制3D打印金屬骨盆假體的同時,術前還需采用塑料快速成型技術3D打印出截骨導板,以期實現術中精確截骨和定制假體的順利安裝。
1.2.3 pⅠ+pⅡ型、pⅠ+pⅡ+pⅣ型或pⅠ+pⅡ+pⅢ型
對于髂骨翼及髖臼(pⅠ+pⅡ型、pⅠ+pⅡ+pⅣ型)一起切除或整個半側骨盆(pⅠ+pⅡ+pⅢ型)切除情況下,如何重建髖關節功能是一個非常具有挑戰性的難題。由于定制型假體并發癥發生率高、術中安裝困難等一系列問題,國際上常采用超半骨盆截肢的手術方式。對腫瘤累及髂骨翼及髖臼的患者,研究者們設想能否在局部切除腫瘤的情況下,通過人工骨盆假體置換來重建骨盆功能,實現患者保留肢體的期望。 2014年郭衛團隊[22]在國際上首次報道了采用經腰椎固定人工半骨盆假體進行功能重建的方法,取得了良好臨床效果(圖5)。以往使用定制型骨盆假體重建的手術中,常單純將人工假體與骶骨固定,但骶骨體縱向界面面積小,一般最多可植入3枚螺釘,因此該固定方法難以達到所需的穩定性;同時,螺釘擰入骶骨有可能損傷骶神經。另一方面,既往骨盆假體與骶骨界面無多孔結構,難以與骶骨體達到骨整合,無法實現骨盆假體長期穩定使用的效果。腰椎椎弓根部位為管狀皮質骨結構,將椎弓根螺釘擰入管狀中心固定牢固可靠,經金屬棒與骨盆假體連接固定后即可實現即刻穩定效果。

a. 術中;b. 術后X線片
Figure5. The first generation of “the hemipelvic endoprosthesis fixed through lumbosacral spine”a. Intraoperative; b. X-ray film after operation
2018 年,郭衛團隊在Clin Orthop Relat Res上發表了第二代“經腰椎固定人工半骨盆假體”的臨床使用隨訪結果[23]。該假體基于幾何學三角穩定原理,將人工骨盆假體橫向固定于骶骨,縱向固定于腰椎椎弓根,與人體中線的腰椎形成三角形穩定結構(圖6),取得了良好臨床效果。該假體具有以下優點:① 將人工半骨盆設計為經骶骨及腰椎的三角形力學固定結構,有效提高了假體的即刻穩定性;② 通過盡可能不增加假體體積和表面積的設計,實現了假體與骶骨的機械固定,同時還保留了假體能夠通過椎弓根釘棒系統與腰椎連接的特點,增大了系統的縱向載荷和機械強度;③ 骨盆假體與骶骨接觸面有噴涂的多孔結構,可促進松質骨長入,實現了與骶骨界面的骨整合;④ 該骨盆假體設計采用雙軸齒輪狀結構,術中安裝方便,可任意調節髖臼的前傾角及外展角[23]。

a. 實物圖;b. 術后X線片示該假體三角穩定原理
Figure6. The second generation of “the hemipelvic endoprosthesis fixed through lumbosacral spine”a. The picture of prosthesis; b. Postoperative X-ray film showed the principle of triangular stability of the prosthesis
由于第二代“經腰椎固定人工半骨盆假體”還存在與骶骨界面骨整合效果不理想、假體上沒有臀肌、腹肌附著點等缺陷,2015年郭衛團隊設計了基于3D打印的第三代“經腰骶椎固定人工半骨盆假體”(GPS Ⅲ型),該假體設計了一個小型髂骨翼,其上制備有臀肌、腹肌附著點;另外,骨盆假體與骶骨接觸面制備有3D打印多孔金屬骨小梁結構,這項技術被認為是假體與骨界面整合的金標準,可以快速實現與骶骨界面的骨整合;假體依然設計為雙軸齒輪狀結構,術中可任意調節髖臼的前傾角及外展角(圖7)。該型假體臨床使用已達50余例,短期隨訪功能效果良好,長期隨訪結果尚在進行中。

a. The picture of prosthesis; b. Postoperative X-ray film showed the principle of triangular stability of the prosthesis
1.3 兒童骨盆惡性腫瘤的切除重建
兒童骨盆惡性腫瘤切除后的功能重建是一個棘手問題。一方面骨盆還在成長發育階段,另一方面是盆骨較小、重建困難。對于兒童骨盆腫瘤切除后,主要重建方法包括曠置、滅活再植、融合、自體骨移植等。曠置的主要缺點是肢體短縮、行走時跛行嚴重、脊柱發生代償性側彎,優點是并發癥少(圖8)。

a. 示意圖;b. 術后X線片
Figure8. Putting-aside techniquea. Schematic diagram; b. X-ray film after operation
滅活再植的優點是使用自體瘤骨殼、外形匹配、無排斥反應且較經濟,缺點是存在接點不愈合、骨吸收、骨折等并發癥。自體滅活骨要求腫瘤破壞后殘留有足夠多的骨質和強度(圖9)。1985年,北京積水潭醫院采用無水乙醇浸泡腫瘤骨30 min后,將腫瘤骨復合骨水泥加固并回植于原位,鋼板或髓內釘固定;經過10余年隨訪研究發現滅活骨局部復發率較高,可能原因為無水乙醇的表面凝固作用,使得乙醇難以滲透至瘤骨深層,近年來已較少使用[24]。2002年北京大學人民醫院采用改良巴式滅活法,即60℃ 10%~20%高滲鹽水浸泡腫瘤骨30 min后,將腫瘤骨復合骨水泥加固并回置于原位,用鋼板固定。10%~20%高滲鹽水滅活瘤骨的優點包括:數十倍的高滲透壓使得腫瘤細胞承受不可逆的致死性損傷,滅活效果好;另外,高滲鹽水對BMP有保護作用,使得該滅活骨回植后骨愈合率優于乙醇滅活骨[25]。

a. 腫瘤切除后的整體標本像;b. 去除腫瘤后殘存的骨組織標本像;c. 滅活再植術后X線片
Figure9. Recycled tumor-bone implantationa. The gross view of specimen after resection; b. The picture of specimen after removal of the tumor tissue; c. X-ray film after recycled tumor-bone implantation surgery
Enneking等[2]報道髖臼部腫瘤切除后,將股骨頭與殘存髂骨或坐骨融合(圖10),融合后患兒可以行走,缺點是患肢短縮嚴重。對于骨盆腫瘤切除后缺損較小的患者,也可采用自體骨移植重建缺損,如帶肌肉組織蒂的自體髂骨移植、自體腓骨移植等。對于兒童髖臼部分缺損也可以采用植骨恢復骨盆環完整性,術中可將自體腓骨橋接于殘余骨盆pⅠ區和pⅢ區骨斷面間,應用骨盆鋼板螺釘固定,維持骨盆環完整性;采用人工韌帶復合骨水泥臨時修復髖臼頂,待骨盆發育結束后,根據患者跛行程度及對功能的要求,酌情二期行髖臼成型術。范宏斌等[26]嘗試經髖臼Y形軟骨截骨切除pⅡ型腫瘤,保留了部分髖臼生長功能。近年來,3D打印假體也被應用于兒童骨盆腫瘤切除后的重建中[27]。

a. X線片;b. CT示股骨頭與髂骨融合
Figure10. Fusion surgery between femoral head and iliac bonea. X-ray film; b. CT scan showed good fusion between femoral head and iliac bone
1.4 骶髂關節周圍腫瘤的外科分區及切除重建方法
骨盆腫瘤累及骶骨時一般體積較為巨大,盆腔臟器、血管神經多被累及,給手術切除腫瘤與切除后重建帶來極大困難。為了達到滿意的外科邊界、獲得更好腫瘤學預后和術后功能,骨腫瘤科醫生需要考慮如何減少術中出血、避免盆腔臟器損傷、減少腰骶神經功能丟失、重建髖關節功能等一系列問題。經典骨盆腫瘤Enneking分型未能對累及骶骨的Ⅳ型腫瘤切除和重建制定規范化外科治療方案,目前國際上也尚無針對骨盆腫瘤累及骶骨情況下的外科分型。2016年郭衛等對骨盆惡性腫瘤侵犯骶骨不同范圍的患者系統性地設計了外科分型(P-s分型,在國際上被稱為Beijing分型)(圖11)、手術入路、切除方法及功能重建的路徑,并于2018年發表了該系統的臨床應用報告,評估了Beijing分型在規范化手術方案設計、外科邊界獲得、手術風險控制、腫瘤學和功能學改善中的應用[28]。

Beijing分型基于腫瘤是否累及同側骶神經及對側骶神經分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,基于髖臼是否受累分為a、b 兩型。由此,對于侵犯骶骨的骨盆腫瘤可分為P-sⅠa、P-s Ⅱa、P-s Ⅲa、P-s Ⅰb、P-s Ⅱb、P-s Ⅲb 6種類型,并針對6種不同骨缺損建立了一整套功能重建方法(圖12)。

a. P-sⅠa型;b. P-s Ⅱa型;c. P-s Ⅲa型;d. P-sⅠb型;e. P-s Ⅱb型;f. P-s Ⅲb型
Figure12. Types of resection and reconstruction based on Beijing classificationa. Type of P-sⅠa; b. Type of P-s Ⅱa; c. Type of P-s Ⅲa; d. Type of P-sⅠb; e. Type of P-sⅡb; f. Type of P-sⅢb
① P-s Ⅰa型:腫瘤累及髂骨Ⅰ區及骶骨翼,僅需采用側臥位1個手術入路即可完成腫瘤切除及功能重建手術。腫瘤切除后可使用椎弓根釘棒系統或3D打印人工假體重建腰髂部穩定性。② P-s Ⅱa型:腫瘤累及髂骨Ⅰ區及同側骶神經孔,手術需要切除髂骨翼及同側的半側骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側骶骨植釘、打開骶管、分離切斷患側骶神經、經骶骨中線截骨等手術步驟;經前方入路完成髂骨翼及矢狀位半側骶骨的整塊切除,由于半側骶骨缺如會嚴重影響腰椎穩定,因此需在腰骶及髖臼上方髂骨之間進行結構性植骨及椎弓根釘棒系統內固定,也可采用3D打印定制型人工假體進行重建。③ P-s Ⅲa型:腫瘤累及一側髂骨Ⅰ區及同側及對側骶神經孔,手術需要切除一側髂骨翼及全骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側髂后上棘植釘、打開骶管、分離切斷雙側骶神經、經健側骶骨翼截骨以及切除L5、S1之間的關節突及椎間盤等手術步驟。經前方入路完成一側髂骨翼及全骶骨的整塊切除。由于全骶骨切除會導致腰椎及髂骨之間的連續性中斷,需要恢復腰髂部穩定性,因此必須在腰椎及髖臼上方髂骨之間進行結構性植骨及釘棒系統內固定,也可采用3D打印定制型人工假體進行重建。④ P-s Ⅰb型:骨盆Ⅰ+Ⅱ區腫瘤累及同側骶骨翼,僅需采用側臥位1個手術入路即可完成腫瘤切除及功能重建手術,使用GPSⅢ型骨盆假體可完成該型缺損重建。⑤ P-sⅡb型:腫瘤累及骨盆Ⅰ+Ⅱ區及同側骶神經孔,手術需要切除一側髂骨翼和髖臼及同側的半側骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側骶骨植釘、打開骶管、分離切斷患側骶神經、經骶骨中線截骨等手術步驟;經前方入路完成髂骨翼和髖臼(pⅠ+pⅡ區)以及矢狀位半側骶骨的整塊切除。腫瘤切除后可使用自體股骨頭修剪后植骨聯合GPSⅢ型骨盆假體重建髖關節功能。⑥ P-s Ⅲb型:腫瘤累及一側Ⅰ+Ⅱ區及雙側骶神經孔(同側及對側),手術需要切除一側骨盆及全骶骨,需采用后前聯合2個手術入路方可完成腫瘤切除及功能重建手術。經后方入路完成經腰椎及健側髂后上棘植釘、打開骶管、分離切斷雙側骶神經、經健側骶骨翼截骨以及切除L5、S1之間的關節突及椎間盤等手術步驟;經前方入路完成一側骨盆及全骶骨的整塊切除。腫瘤切除后可使用大段同種異體骨植骨聯合GPSⅢ型骨盆假體重建髖關節功能。
2 輔助治療及相關學科的發展
對骨科醫生來講,骶骨、骨盆腫瘤術中大量失血是一個極具有挑戰性的問題,控制術中出血是骶骨、骨盆腫瘤安全整塊徹底切除的必備要件。中國醫師在國際上率先將腹主動脈球囊臨時阻斷技術用于骶骨、骨盆腫瘤的切除手術中,取得了良好臨床效果[29-30],手術平均出血量由5 000 mL以上降至2 000 mL以下,使得骶骨、骨盆手術不再是一種風險大、圍術期死亡率高的手術。
20世紀70年代中后期以來,由Rosen等提出的新輔助化療使骨肉瘤患者的5年生存率由不足30%提高到60%以上。但是,骨盆的骨肉瘤多發生在青壯年,化療有效率遠遠低于好發于青少年的四肢骨肉瘤。因此,對發生于中軸骨的骨肉瘤是否需要化療尚存爭議[15]。同時,放療亦取得了長足發展,現代放療技術已經可以對放療相對不敏感的腫瘤產生療效。聯合放化療治療骶骨尤文肉瘤,其局部控制率、5年生存率均不劣于手術或放療+手術治療。進入21世紀后,隨著基因測序、靶向治療藥物等的高速發展,骨腫瘤醫生亦當學習“精準醫學”的理念,例如2010年以來骨腫瘤醫生應用Rankl單抗Denosumab治療骨巨細胞瘤,使得大量巨大骨盆、骶骨的骨巨細胞瘤患者得到了手術機會,術中出血量大大減少,術后復發率也顯著降低。如前所述,3D打印人工假體也使得精準匹配及與宿主骨的融合成為可能。
3 結語
回顧過去30年,在我國骨腫瘤專業醫師的不斷努力下,骨盆腫瘤的治療技術獲得了長足發展,取得了舉世矚目的成績。規范化綜合治療方案也在不斷推廣,大量患者從中獲益。但我們仍應看到,部分腫瘤的局部控制和整體生存率仍不滿意,重建方式也仍在不斷探索、進步之中。展望未來,對于骨盆腫瘤的治療,除了進一步提高外科技術外,還應更好地借力藥物治療、放療、材料學、生物力學等相關學科的發展,爭取采用創傷更小的綜合治療方式,進一步提高患者的局部控制及總體生存率,保留和改善患者肢體的功能。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突