引用本文： 黄杜军, 陈秋洪, 陈雷. 脊柱肿瘤切除术后 3D 打印假体重建的近期疗效. 中国修复重建外科杂志, 2021, 35(6): 786-788. doi: 10.7507/1002-1892.202012022 复制
由于脊柱解剖结构复杂，与脊髓神经、脏器、血管等重要结构毗邻，脊柱肿瘤切除术后的脊柱稳定性重建是一项难题[1]。目前主要采用钛网联合自体骨/同种异体骨移植重建，但术后钛网下沉发生率高达 50%～79.7%[2-4]，导致重建失败；而且自体骨移植存在来源有限及供区损伤等问题，同种异体骨移植存在骨不愈合、感染、排斥反应等风险。3D 打印技术制备椎体假体具有个性化设计以及能与上、下椎体紧密贴合的优势，能降低沉降发生概率[5]。此外，此类假体由钛合金制成，具有良好生物相容性以及孔隙率，接近人体骨质弹性模量，可减少应力屏蔽作用，更符合脊柱生物力学特性[6-7]。2019 年 6 月—2020 年 6 月，我们对 5 例脊柱肿瘤切除后采用 3D 打印假体重建脊柱。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男 4 例，女 1 例；年龄 27～71 岁，平均 50.4 岁。病程 3～24 个月，平均 9.5 个月。原发肿瘤 3 例，其中骨巨细胞瘤 2 例、神经鞘瘤 1 例；转移瘤 2 例，其中肺腺癌转移 1 例、喉癌转移 1 例，修正 Tokuhashi 评分分别为 12、9 分，预计生存期分别为 12 个月以上、6～12 个月。肿瘤侵犯 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）脊柱肿瘤外科分区：肿瘤位于 4～9 区（椎体）2 例、累及椎体且超过一侧 4 区或 9 区 3 例。患者主要临床症状为颈、胸及腰部疼痛，伴或不伴四肢感觉、运动功能障碍。神经功能按 Frankel 分级均为 E 级。疼痛视觉模拟评分（VAS）为（5.0±2.0）分；Karnofsky 功能状态评分为（64.0±15.2）分。排除严重骨质疏松症、存在凝血系统问题、无法耐受手术者。
1.2 治疗方法
1.2.1 术前处理
对患者目标节段行 1 mm 薄层 CT 扫描，数据转换成 Dicom 格式后导入 Mimics 15.0 软件（Materialise 公司，比利时）进行假体设计；将假体模型数据导入 EMB A2 型金属 3D 打印机（Arcam 公司，瑞典），采用 TC4 钛合金（Arcam 公司，瑞典）制成孔径（800±200）μm、孔隙率 80% 的钛合金假体。术前 1 例骨巨细胞瘤患者使用地诺单抗治疗 28 d，抑制破骨细胞活性，减少骨吸收。所有患者术前 1 d 行肿瘤椎体供血动脉栓塞术。
1.2.2 手术方法
全麻下，按照 WBB 脊柱肿瘤外科分区及“避免经瘤切除”原则，行脊柱肿瘤整块切除，刮除上、下软骨终板，置入术前制备的 3D 打印假体，内固定钉板加压锁紧。
1.2.3 术后处理
术后予甲泼尼龙（颈椎、胸椎患者）或地塞米松（腰椎患者）减轻水肿；应用弥可保及神经节苷酯，促进神经功能康复。术后 2 周，根据肿瘤病理类型开始放化疗、激素和免疫治疗等辅助治疗。术后颈椎患者佩戴颈围、胸椎及腰椎患者佩戴定制支具，分别于 3、5、7 d 后开始下地行走。其中，颈椎患者术后颈围保护 2 个月以上，胸椎、腰椎患者支具固定 3 个月以上。术后定期行影像学检查，观察内固定物状态、骨融合程度和肿瘤有无复发。
1.3 统计学方法
采用 SPSS21.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，手术前后比较采用配对 t 检验；检验水准 α=0.05。
2 结果
本组手术时间 180～525 min，平均 348 min；术中出血量 200～2 800 mL，平均 1 380 mL。切口均Ⅰ期愈合。患者均获随访，随访时间 5～14 个月，平均 10.6 个月。术后 1 例出现右侧 C5 神经根麻痹，表现为右上肢近端肌力下降，不伴感觉障碍，给予静脉滴注甲泼尼龙处理，术后 3 个月肌力恢复正常；其余患者均无并发症发生。患者疼痛症状均明显缓解，末次随访时 VAS 评分为（0.8±0.8）分，Karnofsky 功能状态评分为（86.0±15.2）分，与术前比较差异均有统计学意义（t=5.715，P=0.005；t=−11.000，P=0.000）；神经功能无明显变化，均为 Frankel E 级。影像学复查示患者均无局部复发，内固定物及假体无移位、断裂、塌陷，假体与骨界面融合良好。见图 1。
图1
患者，男，71 岁，喉癌 L2骨转移
a、b. 术前正侧位 X 线片；c～f. 术后 3 个月正侧位 X 线片及 CT；g～j. 术后 1 年正侧位 X 线片及 CT 示假体位置良好，并与骨界面融合
3 讨论
3D 打印假体是根据患者情况个体化设计定制的假体，能达到最佳治疗效果。与传统脊柱重建方式相比，采用该假体重建具有以下优势：① 充分匹配骨缺损；② 与后方钉棒系统结合，提供一体化重建；③ 微孔设计可诱导骨长入及骨融合；④ 可重建长节段椎体缺损及特殊椎体；⑤ 植入方便，无需反复裁剪，缩短了手术时间，此外传统重建术中裁剪的钛网存在锐利边角，而 3D 打印假体边缘圆钝，植入过程中可避免损伤后方脊髓及前方血管等重要结构。本组患者术后 VAS 评分明显下降，Karnofsky 功能状态评分明显提高，假体均无沉降发生，术后 3 个月假体与邻近椎体发生骨长入。
但在临床应用中我们也发现 3D 打印假体存在以下不足：① 假体与周围骨质界面边缘仍有间隙，需内固定钉板加压以减小剪切力。分析原因，一方面是影像检查与实际解剖结构间差异导致的肿瘤切除范围偏差，建议术前制备 3 种规格假体，术中选择最匹配假体；另一方面，可能是手术具有一定滞后性，而肿瘤不断进展，导致切除后周围骨质与假体不匹配，故设计假体时可略大于计划切除范围。② 骨-假体接触界面处缺乏自体骨/同种异体骨植骨，仅依靠骨组织爬行并长入假体孔隙内能否获得长期稳定，有待进一步研究。③ 假体与前方血管及后方硬膜之间的接触面易发生粘连，仍需辅助材料分隔二者防止粘连。④ 定制假体耗时长，目前打印单节段假体需要 48～72 h，紧急手术患者无法应用。
综上述，3D 打印假体用于脊柱肿瘤切除术后重建安全可行，可明显缓解患者疼痛症状、改善神经功能、提高患者生活质量，可在术后早期为骨长入提供介质，并为脊柱提供良好稳定性及支撑。
作者贡献：黄杜军负责研究设计、数据收集整理、论文撰写；陈秋洪负责数据收集、患者随访；陈雷对文章的知识性内容作批评性审阅。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。
机构伦理问题：研究方案经福建医科大学附属第一医院医学伦理委员会批准（[2015]084-1）。
由于脊柱解剖结构复杂，与脊髓神经、脏器、血管等重要结构毗邻，脊柱肿瘤切除术后的脊柱稳定性重建是一项难题[1]。目前主要采用钛网联合自体骨/同种异体骨移植重建，但术后钛网下沉发生率高达 50%～79.7%[2-4]，导致重建失败；而且自体骨移植存在来源有限及供区损伤等问题，同种异体骨移植存在骨不愈合、感染、排斥反应等风险。3D 打印技术制备椎体假体具有个性化设计以及能与上、下椎体紧密贴合的优势，能降低沉降发生概率[5]。此外，此类假体由钛合金制成，具有良好生物相容性以及孔隙率，接近人体骨质弹性模量，可减少应力屏蔽作用，更符合脊柱生物力学特性[6-7]。2019 年 6 月—2020 年 6 月，我们对 5 例脊柱肿瘤切除后采用 3D 打印假体重建脊柱。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男 4 例，女 1 例；年龄 27～71 岁，平均 50.4 岁。病程 3～24 个月，平均 9.5 个月。原发肿瘤 3 例，其中骨巨细胞瘤 2 例、神经鞘瘤 1 例；转移瘤 2 例，其中肺腺癌转移 1 例、喉癌转移 1 例，修正 Tokuhashi 评分分别为 12、9 分，预计生存期分别为 12 个月以上、6～12 个月。肿瘤侵犯 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）脊柱肿瘤外科分区：肿瘤位于 4～9 区（椎体）2 例、累及椎体且超过一侧 4 区或 9 区 3 例。患者主要临床症状为颈、胸及腰部疼痛，伴或不伴四肢感觉、运动功能障碍。神经功能按 Frankel 分级均为 E 级。疼痛视觉模拟评分（VAS）为（5.0±2.0）分；Karnofsky 功能状态评分为（64.0±15.2）分。排除严重骨质疏松症、存在凝血系统问题、无法耐受手术者。
1.2 治疗方法
1.2.1 术前处理
对患者目标节段行 1 mm 薄层 CT 扫描，数据转换成 Dicom 格式后导入 Mimics 15.0 软件（Materialise 公司，比利时）进行假体设计；将假体模型数据导入 EMB A2 型金属 3D 打印机（Arcam 公司，瑞典），采用 TC4 钛合金（Arcam 公司，瑞典）制成孔径（800±200）μm、孔隙率 80% 的钛合金假体。术前 1 例骨巨细胞瘤患者使用地诺单抗治疗 28 d，抑制破骨细胞活性，减少骨吸收。所有患者术前 1 d 行肿瘤椎体供血动脉栓塞术。
1.2.2 手术方法
全麻下，按照 WBB 脊柱肿瘤外科分区及“避免经瘤切除”原则，行脊柱肿瘤整块切除，刮除上、下软骨终板，置入术前制备的 3D 打印假体，内固定钉板加压锁紧。
1.2.3 术后处理
术后予甲泼尼龙（颈椎、胸椎患者）或地塞米松（腰椎患者）减轻水肿；应用弥可保及神经节苷酯，促进神经功能康复。术后 2 周，根据肿瘤病理类型开始放化疗、激素和免疫治疗等辅助治疗。术后颈椎患者佩戴颈围、胸椎及腰椎患者佩戴定制支具，分别于 3、5、7 d 后开始下地行走。其中，颈椎患者术后颈围保护 2 个月以上，胸椎、腰椎患者支具固定 3 个月以上。术后定期行影像学检查，观察内固定物状态、骨融合程度和肿瘤有无复发。
1.3 统计学方法
采用 SPSS21.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，手术前后比较采用配对 t 检验；检验水准 α=0.05。
2 结果
本组手术时间 180～525 min，平均 348 min；术中出血量 200～2 800 mL，平均 1 380 mL。切口均Ⅰ期愈合。患者均获随访，随访时间 5～14 个月，平均 10.6 个月。术后 1 例出现右侧 C5 神经根麻痹，表现为右上肢近端肌力下降，不伴感觉障碍，给予静脉滴注甲泼尼龙处理，术后 3 个月肌力恢复正常；其余患者均无并发症发生。患者疼痛症状均明显缓解，末次随访时 VAS 评分为（0.8±0.8）分，Karnofsky 功能状态评分为（86.0±15.2）分，与术前比较差异均有统计学意义（t=5.715，P=0.005；t=−11.000，P=0.000）；神经功能无明显变化，均为 Frankel E 级。影像学复查示患者均无局部复发，内固定物及假体无移位、断裂、塌陷，假体与骨界面融合良好。见图 1。
图1
患者，男，71 岁，喉癌 L2骨转移
a、b. 术前正侧位 X 线片；c～f. 术后 3 个月正侧位 X 线片及 CT；g～j. 术后 1 年正侧位 X 线片及 CT 示假体位置良好，并与骨界面融合
3 讨论
3D 打印假体是根据患者情况个体化设计定制的假体，能达到最佳治疗效果。与传统脊柱重建方式相比，采用该假体重建具有以下优势：① 充分匹配骨缺损；② 与后方钉棒系统结合，提供一体化重建；③ 微孔设计可诱导骨长入及骨融合；④ 可重建长节段椎体缺损及特殊椎体；⑤ 植入方便，无需反复裁剪，缩短了手术时间，此外传统重建术中裁剪的钛网存在锐利边角，而 3D 打印假体边缘圆钝，植入过程中可避免损伤后方脊髓及前方血管等重要结构。本组患者术后 VAS 评分明显下降，Karnofsky 功能状态评分明显提高，假体均无沉降发生，术后 3 个月假体与邻近椎体发生骨长入。
但在临床应用中我们也发现 3D 打印假体存在以下不足：① 假体与周围骨质界面边缘仍有间隙，需内固定钉板加压以减小剪切力。分析原因，一方面是影像检查与实际解剖结构间差异导致的肿瘤切除范围偏差，建议术前制备 3 种规格假体，术中选择最匹配假体；另一方面，可能是手术具有一定滞后性，而肿瘤不断进展，导致切除后周围骨质与假体不匹配，故设计假体时可略大于计划切除范围。② 骨-假体接触界面处缺乏自体骨/同种异体骨植骨，仅依靠骨组织爬行并长入假体孔隙内能否获得长期稳定，有待进一步研究。③ 假体与前方血管及后方硬膜之间的接触面易发生粘连，仍需辅助材料分隔二者防止粘连。④ 定制假体耗时长，目前打印单节段假体需要 48～72 h，紧急手术患者无法应用。
综上述，3D 打印假体用于脊柱肿瘤切除术后重建安全可行，可明显缓解患者疼痛症状、改善神经功能、提高患者生活质量，可在术后早期为骨长入提供介质，并为脊柱提供良好稳定性及支撑。
作者贡献：黄杜军负责研究设计、数据收集整理、论文撰写；陈秋洪负责数据收集、患者随访；陈雷对文章的知识性内容作批评性审阅。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。
机构伦理问题：研究方案经福建医科大学附属第一医院医学伦理委员会批准（[2015]084-1）。
