隨著3D打印技術的發展，該技術在醫療領域尤其是骨科領域的應用不斷擴大。由于骨腫瘤患者發病部位及病情個體差異大，傳統手術切除和重建難度較大。基于3D打印技術可以制備三維模型，清晰展現疾病解剖部位情況，使術者充分了解局部情況并制定合理手術計劃，同時對于復雜手術還可以進行術前模擬，并在此基礎上根據患者疾病部位、大小，進一步設計制備個性化假體，在適配性方面可能更有優勢。本文在廣泛查閱近年相關文獻基礎上，對3D打印技術在肢體骨腫瘤手術方面的應用進行總結，以期為該技術在臨床廣泛應用提供參考。
引用本文： 牛曉輝, 金韜, 徐海榮. 3D打印技術在肢體骨腫瘤切除重建中的應用. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(7): 790-795. doi: 10.7507/1002-1892.202203006 復制
目前，3D打印技術在醫療領域尤其是骨科領域得到廣泛應用[1]。骨腫瘤患者疾病情況個體差異大，關節周圍、脊柱、骨盆等部位手術難度大，切除邊界不足可導致腫瘤復發率高，而過多切除會造成重建困難，患者功能恢復差。基于CT和MRI的3D打印技術可以精確顯示局部解剖結構，醫生能在此基礎上進行合理而精確的術前計劃，必要時可在3D打印模型上進行模擬手術[2-3]，尤其是解剖結構復雜區域，能有效減少手術時間、透視頻率、降低感染率和植入物錯位或脫位風險等[4-7]。此外，骨腫瘤切除后需要修復重建骨缺損。目前的定制假體大多不適用于可保留關節的干骺端腫瘤切除后或髖臼周圍腫瘤切除后重建，通過3D打印技術則能制備個性化假體，避免了尺寸不匹配帶來的一系列問題。
目前，3D打印技術在骨腫瘤領域的應用主要包括：① 通過計算機重建腫瘤與其周圍解剖結構的關系，甚至可以清晰顯示神經和血管位置；② 3D打印模型可以清晰模擬人體標志點，術前在模型上演練手術操作，利于術者術中準確切除腫瘤組織；③ 3D打印個性化截骨導板指導術中準確截骨；④ 制備3D 打印個性化假體，更好地滿足不同部位腫瘤切除后的重建需求。現對3D打印技術在肢體骨腫瘤手術中的應用作一綜述。
1 3D打印技術在肢體及髖臼周圍骨腫瘤手術中的應用
1.1 髖臼周圍骨腫瘤
髖臼周圍骨腫瘤因涉及的解剖結構復雜，手術治療具有挑戰性。既往術中需要通過閱讀CT及MRI等二維圖像了解腫瘤局部情況，并基于此進行術前計劃，由于缺乏三維結構展示，一定程度上影響了術前計劃準確性。而3D打印技術能基于CT和MRI數據制備三維模型，術者通過該模型能準確了解腫瘤范圍及累及解剖結構，并在此基礎上設計手術入路，需要截骨時還可以設計截骨水平和角度，在保證截骨面腫瘤學安全前提下，減少不必要的骨損失，為后期重建固定奠定良好基礎[8]。同時，由于腫瘤位置、大小不同，需要不同形狀、尺寸的假體重建。而3D打印假體可進行個性化設計，術前還能在3D打印模型上進行重建手術演練，保證假體術中使用時與缺損完全匹配[9]（圖1）。
圖1
3D打印技術在髖臼周圍骨腫瘤中的應用
a～c. 術前X線片、MRI及CT示髖臼腫瘤；d. 術前觀測切除范圍；e. 用于術前演練的3D打印模型及假體；f. 術后X線片示3D打印假體位置
Figure1. Application of 3D printing technology in periacetabular bone tumorsa-c. Preoperative X-ray film, MRI, and CT showed acetabular tumor; d. Preoperative resection design; e. The 3D printed model and prosthesis; f. Postoperative X-ray film showed the 3D printed prosthesis
髖臼周圍骨腫瘤切除后遺留缺損修復重建方法多樣，如單純髖關節融合、馬鞍形假體、同種異體骨或自體骨滅活再植等[10]，近年已有3D打印金屬假體應用的報道，但主要為個案報道或者小宗病例報道[11-12]。Liang等[13]報道采用3D打印組配式假體重建髖臼腫瘤切除后骨缺損，術后早期隨訪結果顯示其重建骨缺損安全性高，不增加額外并發癥，可獲得良好功能狀態，美國肌肉骨骼腫瘤學會（MSTS）評分為22.7分，但是缺乏長期隨訪結果。Xu等[14]報道在股骨截骨旋轉上移髖關節融合術重建髖臼缺損前，使用3D打印模型演練手術，包括腫瘤切除、股骨側“Z”字形截骨并旋轉上移與殘留髂骨進行融合，保證了術中精準切除腫瘤與截骨。患者髖關節融合后喪失活動度，但由于生物重建的優勢，平均4年隨訪結果顯示患者功能較好，平均MSTS評分為21分。
對于一些累及髖臼部分結構的良性骨腫瘤患者，腫瘤徹底切除后部分正常髖臼結構可保留，此時則可能進行髖臼重建，盡可能保留患者髖關節功能。Wong等[15]報道了一組累及髖臼前柱的骨巨細胞瘤患者，其部分髖臼頂及髖臼后柱未受累。術前通過軟件繪制了腫瘤范圍、設計切除范圍，同時模擬手術切除，提示腫瘤切除達要求邊界后仍可保留髖臼頂及髖臼后柱；在此基礎上進一步設計了手術切除和重建方式，制備了相應的截骨導板和個性化假體；術后病理檢查顯示腫瘤切除徹底，與術前設計相比腫瘤切除范圍和假體安裝誤差不超過 4 mm；患者獲隨訪11個月，功能恢復較好，腫瘤無復發且假體無松動。楊勇昆等[16]報道了3例髖臼骨巨細胞瘤患者，術前應用3D打印技術制備三維模型，并在模型上進行手術演練，術中結合導航技術精確切除病灶并保留足夠髖臼結構，利用切除的股骨頭重建了缺損髖臼，順利完成人工全髖關節置換術。患者術后功能恢復較好，接近因髖關節退變行人工全髖關節置換術的患者。此類手術充分體現了3D打印技術在髖臼周圍骨腫瘤手術中的應用優勢，具有較大應用價值，能最大程度保留患者功能。
1.2 膝關節周圍骨腫瘤
膝關節周圍惡性骨腫瘤好發于干骺端，腫瘤邊界距離膝關節面較近，往往難以保留膝關節。傳統手術方式為瘤段截除人工關節置換術。術前設計、術中精確截骨是手術成功關鍵。術中使用導航系統有助于精準切除病灶組織，極大地提高了手術準確性和安全性，減少了神經血管并發癥，但也存在成本高、延長手術時間、增加輻射照射、手術程序繁瑣和學習曲線較長等不足，限制了其廣泛應用。采用3D打印技術可以根據需要設計合適的截骨導板。Ma等[17]設計的股骨遠端截骨導板具有較好機械強度，能維持較精確的截骨方向，保證手術切除準確性。同時，由于截骨導板輔助，術中無需進行導航掃描及定位等操作，可縮短手術時間，減少了出血和切口并發癥的發生。紀玉清等[18]比較了股骨遠端腫瘤患者使用3D打印截骨導板和常規方法截骨的臨床效果，結果顯示3D打印截骨導板組患者下肢力線、關節活動度、功能評分與常規手術無明顯差異，但術后術側肢體長度與健側差異更小，手術時間及出血量更少。
對于部分腫瘤距離膝關節相對較遠的患者，在進行精確安全截骨前提下仍可保留關節，如選擇傳統人工關節置換術則損失了患者自身關節。隨著3D打印技術的發展，這部分患者保留關節的重建手術已逐步實現。Wang等[19]報道了利用3D打印的超短柄假體重建干骺端腫瘤切除后骨缺損，術后早期結果顯示患者功能良好，殘余骨質與假體柄固定可靠。張清等[20]采用保留膝關節的組配式假體治療股骨遠端和脛骨近端干骺端腫瘤，患者術后獲得較好關節功能。目前，此類保留膝關節的假體可進行3D打印，根據可保留的關節下骨厚度設計螺釘數目和角度，且假體骨接觸面具有多孔結構，有利于促進骨長入，增加了假體穩定性。
1.3 足踝部骨腫瘤
與膝關節周圍骨腫瘤類似，足踝部骨腫瘤切除亦可應用3D打印技術進行術前設計。由于足踝部骨性結構為不規則小骨，骨腫瘤切除時往往需要切除整塊骨，遺留的骨缺損需要形狀適配的整塊植入物修復重建。其中，跖骨、足舟骨及楔骨等部位缺損可采用髂骨等大塊自體骨，而距骨、跟骨切除后重建較為困難。既往常采用踝關節融合或難以重建時行截肢手術。近年，有報道采用3D打印的距骨或者跟骨進行相應部位骨缺損修復重建。例如，Yang等[21]報道應用3D打印距骨修復重建距骨骨巨細胞瘤切除后缺損，術后跟骨與打印距骨融合良好，獲得較好功能。Fang等[22]采用3D打印距骨假體修復重建距骨間葉源性惡性腫瘤切除后缺損，術后隨訪6個月患者功能好，活動度滿意且無明顯疼痛。但此類報道病例數量少，至今不到10例，且隨訪時間短，因此需要進一步隨訪明確遠期功能。此外，3D打印技術在跟骨也有相應應用，但報道更少見[23]（圖2）。另外，由于該部位局部軟組織條件相對差，假體植入后易出現切口并發癥，也一定程度限制了3D打印假體的應用。
圖2
3D打印技術在跟骨腫瘤中的應用
a～c. 術前X線片、MRI和CT示跟骨腫瘤；d. 術前3D打印假體；e. 3D打印假體植入后X線片；f. 術后6個月切口外觀
Figure2. Application of 3D printing technology in calcaneal tumorsa-c. Preoperative X-ray film, MRI, and CT showed calcaneal tumors; d. Preoperative 3D printed prosthesis; e. X-ray film after 3D printed prosthesis implantation; f. The incision at 6 months after operation
1.4 上肢骨腫瘤
3D打印技術在上肢骨腫瘤手術的應用不如在骨盆或下肢廣泛，但近年也逐漸有相關報道。肩胛骨是重要的上肢帶骨，對于上肢活動有重要作用。肩胛骨切除對肩關節功能影響極大。郝永強等[24]報道惡性肩胛骨腫瘤切除后采用3D打印肩胛骨修復重建，初步結果較好。Park等[25]報道肩胛骨軟骨肉瘤行部分肩胛骨切除后，采用3D打印技術制備的部分肩胛骨假體修復重建，術后患者功能較好。Liu等[26]的個案報道也顯示了3D打印全肩胛骨假體重建的初步療效良好，該假體通過多孔設計促進骨長入及肩胛骨上肌肉附著。上述結果雖然顯示了3D打印假體在肩胛骨重建的應用前景，但目前僅有個案報道，其應用有待進一步探索。目前也有采用3D打印假體修復重建橈骨遠端骨腫瘤切除后缺損的報道[27]。Lu等[28]報道采用3D打印假體修復重建橈骨遠端骨巨細胞瘤切除后缺損，腫瘤學結果和功能學結果均較滿意。但隨訪時間僅14月余，缺少遠期隨訪結果，腕關節在遠期是否能保留較好活動度，并維持關節對位、不發生脫位，還需要長期隨訪。此外，在肱骨、肘關節周圍、尺橈骨均有3D打印技術應用的個案報道，但病例數少，其應用前景仍有待進一步探索[27, 29-30]。
2 3D打印材料發展
鈦合金是較合適的骨缺損修復材料，是目前使用最普遍的3D打印材料。鈦具有與不銹鋼相似的機械性能、抗腐蝕性、低密度（比不銹鋼低50%）和低彈性模量，并且生物相容性高，利于骨組織長入[31-34]。研究表明，鈦的孔隙率是影響骨長入的關鍵因素之一，300～600 μm是較理想孔隙[35]。Wang等[36]對鈦合金打印支架的孔隙大小和孔隙率進行研究，結果顯示孔徑500 μm、孔隙率70%的材料彈性模量接近正常骨，植入人體后可避免應力遮擋。最近發展的鈦小梁主要優點是增加了與宿主骨的接觸面積，促進骨長入。鉭金屬與鈦金屬理化特性相似，生物相容性好，也是目前研究較多的3D打印材料，并初步應用于臨床[37]。其他一些仿生材料目前也處于研究階段，動物體內研究也證實了其良好的骨愈合能力，但用于人體還需要進一步研究[38]。上述3D打印材料均缺少大宗臨床應用長期隨訪報道。
3 3D打印技術問題及展望
3D打印技術在骨腫瘤手術中的應用前景廣闊，尤其對于局部解剖復雜、需要充分術前計劃的患者，以及傳統方法難以修復重建的患者。然而，3D打印技術也存在以下問題。
首先，3D打印模型及假體制作需要一定時間。目前，3D打印模型制作通常需要3 d左右，打印用于重建的假體則需要更長時間，因此使用僅限于擇期手術。如手術中出現意外情況，導致制備假體不匹配時，尚無法即刻重新打印假體，可能導致手術失敗。因此，如何縮短3D打印周期是需要解決的重要問題。
其次，相關人才儲備較少。3D打印前需要使用計算機軟件制作三維模型。這就要求骨腫瘤醫生熟悉掌握相關軟件，這在普及上較為困難。盡管目前有專業3D打印工程師可以幫助醫生進行軟件設計，但工程師缺乏醫學及解剖知識，設計時無法綜合考慮術中情況。因此，培養既懂得醫學又掌握3D打印技術的復合型人才是發展方向。
第三，3D打印材料已從塑料發展到金屬粉末。目前主要采用鈦或鉭金屬等制作假體。但金屬假體生物相容性仍不完美，盡管3D打印可設計不同孔隙率以增加骨長入，但骨長入效果不夠理想，而且由于金屬與骨本身機械性能存在差異，又增加了假體應力屏蔽，導致假體失效甚至假體周圍骨折的發生。
第四，目前文獻報道的3D打印多為小宗報道，證據級別較低，未來需要開展大樣本臨床試驗，在規范方案下研究明確3D打印假體安全性和有效性。
第五， 3D打印仿生材料將是未來一個主要研究方向，最理想的3D打印是利用自體細胞打印骨器官。高質量3D打印材料是目前研究目標，該材料應該具有良好生物相容性和與骨類似的機械性能，耐腐蝕，耐降解，有助于恢復骨骼解剖結構和生物力學功能，重建后使患者獲得一個接近于正常的骨結構及功能。聚醚醚酮是近來研究較多的材料，已被用于頸椎手術植骨[39]，未來需要研究其在3D打印假體方面的應用[26]。
4 總結
3D打印技術的發展為骨腫瘤手術開辟了新領域。對于局部解剖復雜部位的骨腫瘤手術，3D打印技術在術前設計、術中精準切除和制備個性化假體修復重建方面均體現了一定優勢，并得到相關臨床研究的支持，早期隨訪結果滿意，但缺乏長期隨訪結果的支持。此外，有待研究具有良好生物相容性和接近于天然骨機械性能的3D打印材料假體，進一步提升該技術在骨腫瘤領域的應用效果。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 牛曉輝：綜述構思、設計以及觀點形成；徐海榮：文獻與資料收集；金韜：文章撰寫
目前，3D打印技術在醫療領域尤其是骨科領域得到廣泛應用[1]。骨腫瘤患者疾病情況個體差異大，關節周圍、脊柱、骨盆等部位手術難度大，切除邊界不足可導致腫瘤復發率高，而過多切除會造成重建困難，患者功能恢復差。基于CT和MRI的3D打印技術可以精確顯示局部解剖結構，醫生能在此基礎上進行合理而精確的術前計劃，必要時可在3D打印模型上進行模擬手術[2-3]，尤其是解剖結構復雜區域，能有效減少手術時間、透視頻率、降低感染率和植入物錯位或脫位風險等[4-7]。此外，骨腫瘤切除后需要修復重建骨缺損。目前的定制假體大多不適用于可保留關節的干骺端腫瘤切除后或髖臼周圍腫瘤切除后重建，通過3D打印技術則能制備個性化假體，避免了尺寸不匹配帶來的一系列問題。
目前，3D打印技術在骨腫瘤領域的應用主要包括：① 通過計算機重建腫瘤與其周圍解剖結構的關系，甚至可以清晰顯示神經和血管位置；② 3D打印模型可以清晰模擬人體標志點，術前在模型上演練手術操作，利于術者術中準確切除腫瘤組織；③ 3D打印個性化截骨導板指導術中準確截骨；④ 制備3D 打印個性化假體，更好地滿足不同部位腫瘤切除后的重建需求。現對3D打印技術在肢體骨腫瘤手術中的應用作一綜述。
1 3D打印技術在肢體及髖臼周圍骨腫瘤手術中的應用
1.1 髖臼周圍骨腫瘤
髖臼周圍骨腫瘤因涉及的解剖結構復雜，手術治療具有挑戰性。既往術中需要通過閱讀CT及MRI等二維圖像了解腫瘤局部情況，并基于此進行術前計劃，由于缺乏三維結構展示，一定程度上影響了術前計劃準確性。而3D打印技術能基于CT和MRI數據制備三維模型，術者通過該模型能準確了解腫瘤范圍及累及解剖結構，并在此基礎上設計手術入路，需要截骨時還可以設計截骨水平和角度，在保證截骨面腫瘤學安全前提下，減少不必要的骨損失，為后期重建固定奠定良好基礎[8]。同時，由于腫瘤位置、大小不同，需要不同形狀、尺寸的假體重建。而3D打印假體可進行個性化設計，術前還能在3D打印模型上進行重建手術演練，保證假體術中使用時與缺損完全匹配[9]（圖1）。
圖1
3D打印技術在髖臼周圍骨腫瘤中的應用
a～c. 術前X線片、MRI及CT示髖臼腫瘤；d. 術前觀測切除范圍；e. 用于術前演練的3D打印模型及假體；f. 術后X線片示3D打印假體位置
Figure1. Application of 3D printing technology in periacetabular bone tumorsa-c. Preoperative X-ray film, MRI, and CT showed acetabular tumor; d. Preoperative resection design; e. The 3D printed model and prosthesis; f. Postoperative X-ray film showed the 3D printed prosthesis
髖臼周圍骨腫瘤切除后遺留缺損修復重建方法多樣，如單純髖關節融合、馬鞍形假體、同種異體骨或自體骨滅活再植等[10]，近年已有3D打印金屬假體應用的報道，但主要為個案報道或者小宗病例報道[11-12]。Liang等[13]報道采用3D打印組配式假體重建髖臼腫瘤切除后骨缺損，術后早期隨訪結果顯示其重建骨缺損安全性高，不增加額外并發癥，可獲得良好功能狀態，美國肌肉骨骼腫瘤學會（MSTS）評分為22.7分，但是缺乏長期隨訪結果。Xu等[14]報道在股骨截骨旋轉上移髖關節融合術重建髖臼缺損前，使用3D打印模型演練手術，包括腫瘤切除、股骨側“Z”字形截骨并旋轉上移與殘留髂骨進行融合，保證了術中精準切除腫瘤與截骨。患者髖關節融合后喪失活動度，但由于生物重建的優勢，平均4年隨訪結果顯示患者功能較好，平均MSTS評分為21分。
對于一些累及髖臼部分結構的良性骨腫瘤患者，腫瘤徹底切除后部分正常髖臼結構可保留，此時則可能進行髖臼重建，盡可能保留患者髖關節功能。Wong等[15]報道了一組累及髖臼前柱的骨巨細胞瘤患者，其部分髖臼頂及髖臼后柱未受累。術前通過軟件繪制了腫瘤范圍、設計切除范圍，同時模擬手術切除，提示腫瘤切除達要求邊界后仍可保留髖臼頂及髖臼后柱；在此基礎上進一步設計了手術切除和重建方式，制備了相應的截骨導板和個性化假體；術后病理檢查顯示腫瘤切除徹底，與術前設計相比腫瘤切除范圍和假體安裝誤差不超過 4 mm；患者獲隨訪11個月，功能恢復較好，腫瘤無復發且假體無松動。楊勇昆等[16]報道了3例髖臼骨巨細胞瘤患者，術前應用3D打印技術制備三維模型，并在模型上進行手術演練，術中結合導航技術精確切除病灶并保留足夠髖臼結構，利用切除的股骨頭重建了缺損髖臼，順利完成人工全髖關節置換術。患者術后功能恢復較好，接近因髖關節退變行人工全髖關節置換術的患者。此類手術充分體現了3D打印技術在髖臼周圍骨腫瘤手術中的應用優勢，具有較大應用價值，能最大程度保留患者功能。
1.2 膝關節周圍骨腫瘤
膝關節周圍惡性骨腫瘤好發于干骺端，腫瘤邊界距離膝關節面較近，往往難以保留膝關節。傳統手術方式為瘤段截除人工關節置換術。術前設計、術中精確截骨是手術成功關鍵。術中使用導航系統有助于精準切除病灶組織，極大地提高了手術準確性和安全性，減少了神經血管并發癥，但也存在成本高、延長手術時間、增加輻射照射、手術程序繁瑣和學習曲線較長等不足，限制了其廣泛應用。采用3D打印技術可以根據需要設計合適的截骨導板。Ma等[17]設計的股骨遠端截骨導板具有較好機械強度，能維持較精確的截骨方向，保證手術切除準確性。同時，由于截骨導板輔助，術中無需進行導航掃描及定位等操作，可縮短手術時間，減少了出血和切口并發癥的發生。紀玉清等[18]比較了股骨遠端腫瘤患者使用3D打印截骨導板和常規方法截骨的臨床效果，結果顯示3D打印截骨導板組患者下肢力線、關節活動度、功能評分與常規手術無明顯差異，但術后術側肢體長度與健側差異更小，手術時間及出血量更少。
對于部分腫瘤距離膝關節相對較遠的患者，在進行精確安全截骨前提下仍可保留關節，如選擇傳統人工關節置換術則損失了患者自身關節。隨著3D打印技術的發展，這部分患者保留關節的重建手術已逐步實現。Wang等[19]報道了利用3D打印的超短柄假體重建干骺端腫瘤切除后骨缺損，術后早期結果顯示患者功能良好，殘余骨質與假體柄固定可靠。張清等[20]采用保留膝關節的組配式假體治療股骨遠端和脛骨近端干骺端腫瘤，患者術后獲得較好關節功能。目前，此類保留膝關節的假體可進行3D打印，根據可保留的關節下骨厚度設計螺釘數目和角度，且假體骨接觸面具有多孔結構，有利于促進骨長入，增加了假體穩定性。
1.3 足踝部骨腫瘤
與膝關節周圍骨腫瘤類似，足踝部骨腫瘤切除亦可應用3D打印技術進行術前設計。由于足踝部骨性結構為不規則小骨，骨腫瘤切除時往往需要切除整塊骨，遺留的骨缺損需要形狀適配的整塊植入物修復重建。其中，跖骨、足舟骨及楔骨等部位缺損可采用髂骨等大塊自體骨，而距骨、跟骨切除后重建較為困難。既往常采用踝關節融合或難以重建時行截肢手術。近年，有報道采用3D打印的距骨或者跟骨進行相應部位骨缺損修復重建。例如，Yang等[21]報道應用3D打印距骨修復重建距骨骨巨細胞瘤切除后缺損，術后跟骨與打印距骨融合良好，獲得較好功能。Fang等[22]采用3D打印距骨假體修復重建距骨間葉源性惡性腫瘤切除后缺損，術后隨訪6個月患者功能好，活動度滿意且無明顯疼痛。但此類報道病例數量少，至今不到10例，且隨訪時間短，因此需要進一步隨訪明確遠期功能。此外，3D打印技術在跟骨也有相應應用，但報道更少見[23]（圖2）。另外，由于該部位局部軟組織條件相對差，假體植入后易出現切口并發癥，也一定程度限制了3D打印假體的應用。
圖2
3D打印技術在跟骨腫瘤中的應用
a～c. 術前X線片、MRI和CT示跟骨腫瘤；d. 術前3D打印假體；e. 3D打印假體植入后X線片；f. 術后6個月切口外觀
Figure2. Application of 3D printing technology in calcaneal tumorsa-c. Preoperative X-ray film, MRI, and CT showed calcaneal tumors; d. Preoperative 3D printed prosthesis; e. X-ray film after 3D printed prosthesis implantation; f. The incision at 6 months after operation
1.4 上肢骨腫瘤
3D打印技術在上肢骨腫瘤手術的應用不如在骨盆或下肢廣泛，但近年也逐漸有相關報道。肩胛骨是重要的上肢帶骨，對于上肢活動有重要作用。肩胛骨切除對肩關節功能影響極大。郝永強等[24]報道惡性肩胛骨腫瘤切除后采用3D打印肩胛骨修復重建，初步結果較好。Park等[25]報道肩胛骨軟骨肉瘤行部分肩胛骨切除后，采用3D打印技術制備的部分肩胛骨假體修復重建，術后患者功能較好。Liu等[26]的個案報道也顯示了3D打印全肩胛骨假體重建的初步療效良好，該假體通過多孔設計促進骨長入及肩胛骨上肌肉附著。上述結果雖然顯示了3D打印假體在肩胛骨重建的應用前景，但目前僅有個案報道，其應用有待進一步探索。目前也有采用3D打印假體修復重建橈骨遠端骨腫瘤切除后缺損的報道[27]。Lu等[28]報道采用3D打印假體修復重建橈骨遠端骨巨細胞瘤切除后缺損，腫瘤學結果和功能學結果均較滿意。但隨訪時間僅14月余，缺少遠期隨訪結果，腕關節在遠期是否能保留較好活動度，并維持關節對位、不發生脫位，還需要長期隨訪。此外，在肱骨、肘關節周圍、尺橈骨均有3D打印技術應用的個案報道，但病例數少，其應用前景仍有待進一步探索[27, 29-30]。
2 3D打印材料發展
鈦合金是較合適的骨缺損修復材料，是目前使用最普遍的3D打印材料。鈦具有與不銹鋼相似的機械性能、抗腐蝕性、低密度（比不銹鋼低50%）和低彈性模量，并且生物相容性高，利于骨組織長入[31-34]。研究表明，鈦的孔隙率是影響骨長入的關鍵因素之一，300～600 μm是較理想孔隙[35]。Wang等[36]對鈦合金打印支架的孔隙大小和孔隙率進行研究，結果顯示孔徑500 μm、孔隙率70%的材料彈性模量接近正常骨，植入人體后可避免應力遮擋。最近發展的鈦小梁主要優點是增加了與宿主骨的接觸面積，促進骨長入。鉭金屬與鈦金屬理化特性相似，生物相容性好，也是目前研究較多的3D打印材料，并初步應用于臨床[37]。其他一些仿生材料目前也處于研究階段，動物體內研究也證實了其良好的骨愈合能力，但用于人體還需要進一步研究[38]。上述3D打印材料均缺少大宗臨床應用長期隨訪報道。
3 3D打印技術問題及展望
3D打印技術在骨腫瘤手術中的應用前景廣闊，尤其對于局部解剖復雜、需要充分術前計劃的患者，以及傳統方法難以修復重建的患者。然而，3D打印技術也存在以下問題。
首先，3D打印模型及假體制作需要一定時間。目前，3D打印模型制作通常需要3 d左右，打印用于重建的假體則需要更長時間，因此使用僅限于擇期手術。如手術中出現意外情況，導致制備假體不匹配時，尚無法即刻重新打印假體，可能導致手術失敗。因此，如何縮短3D打印周期是需要解決的重要問題。
其次，相關人才儲備較少。3D打印前需要使用計算機軟件制作三維模型。這就要求骨腫瘤醫生熟悉掌握相關軟件，這在普及上較為困難。盡管目前有專業3D打印工程師可以幫助醫生進行軟件設計，但工程師缺乏醫學及解剖知識，設計時無法綜合考慮術中情況。因此，培養既懂得醫學又掌握3D打印技術的復合型人才是發展方向。
第三，3D打印材料已從塑料發展到金屬粉末。目前主要采用鈦或鉭金屬等制作假體。但金屬假體生物相容性仍不完美，盡管3D打印可設計不同孔隙率以增加骨長入，但骨長入效果不夠理想，而且由于金屬與骨本身機械性能存在差異，又增加了假體應力屏蔽，導致假體失效甚至假體周圍骨折的發生。
第四，目前文獻報道的3D打印多為小宗報道，證據級別較低，未來需要開展大樣本臨床試驗，在規范方案下研究明確3D打印假體安全性和有效性。
第五， 3D打印仿生材料將是未來一個主要研究方向，最理想的3D打印是利用自體細胞打印骨器官。高質量3D打印材料是目前研究目標，該材料應該具有良好生物相容性和與骨類似的機械性能，耐腐蝕，耐降解，有助于恢復骨骼解剖結構和生物力學功能，重建后使患者獲得一個接近于正常的骨結構及功能。聚醚醚酮是近來研究較多的材料，已被用于頸椎手術植骨[39]，未來需要研究其在3D打印假體方面的應用[26]。
4 總結
3D打印技術的發展為骨腫瘤手術開辟了新領域。對于局部解剖復雜部位的骨腫瘤手術，3D打印技術在術前設計、術中精準切除和制備個性化假體修復重建方面均體現了一定優勢，并得到相關臨床研究的支持，早期隨訪結果滿意，但缺乏長期隨訪結果的支持。此外，有待研究具有良好生物相容性和接近于天然骨機械性能的3D打印材料假體，進一步提升該技術在骨腫瘤領域的應用效果。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 牛曉輝：綜述構思、設計以及觀點形成；徐海榮：文獻與資料收集；金韜：文章撰寫
