3D打印导板在髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中的应用

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  [摘要] 目的 探討3D打印导板在髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中的应用效果。 方法 将2010年10月~2017年10月我院接诊的18例髋臼肿瘤患者纳入本研究。按照是否使用3D打印导板将患者分为观察组10例和对照组8例,两组患者均接受髋臼肿瘤周围截骨假体重建术治疗,观察组患者术中使用3D打印导板,比较两组患者手术情况、术后髋关节X线测量结果、术后并发症情况以及随访6个月国际肌肉骨骼肿瘤学会评分标准(MSTS)评分。 结果 观察组患者手术时间、假体安装时间以及术中出血量均显著低于对照组(P<0.05);观察组患者术后双下肢不等长距离、患侧旋转中心距正中线距离与健侧差值、患侧髋臼外展角与健侧差值、患侧髋臼前倾角与健侧差值均显著低于对照组,随访6个月MSTS评分显著高于对照组(P<0.05);两组患者术后并发症总发生率无统计学差异(P>0.05)。 结论 髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中使用3D打印导板能够提高手术效率、提高假体重建效果,值得临床推荐。
  [关键词] 髋臼肿瘤;周围截骨假体重建术;3D打印导板;髋臼外展角
  [中图分类号] R687.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2018)23-0036-03
  Application of 3D printing guide plate in prosthesis reconstruction of periacetabular osteotomy for acetabular neoplasms
  ZENG Fangjun FANG Shibing
  Department of Spine Surgery, Ganzhou People’s Hospital in Jiangxi Province,Ganzhou 341000,China
  [Abstract] Objective To investigate the application effect of 3D printing guide plate in prosthesis reconstruction of periacetabular osteotomy for acetabular neoplasms. Methods 18 patients with acetabular tumors admitted in our hospital from October 2010 to October 2017 were included in the study. The patients were divided into observation group(n=10) and control group(n=8) according to whether or not to use 3D printing guide plate. Both groups were treated with prosthesis reconstruction of periacetabular osteotomy. The observation group was given 3D printing guide plates during the operation. The patient’s surgical condition, postoperative X-ray measurement of the hip, postoperative complications, and international musculo-skeletal tumor society (MSTS) score within 6-month follow-up between the two groups were compared. Results The operative time, prosthesis installation time, and blood loss during the operation in the observation group were significantly lower than those in the control group(P<0.05). The unequal lengths of lower limbs after operation, the difference between the affected side and the healthy side in distance from rotation center to median line,the acetabular abduction angle difference between the affected side and the healthy side, acetabular acetabular angle difference the affected side and healthy side were significantly lower than those in the control group. The MSTS score in the observation group was significantly higher than in the control group in the follow-up 6 months(P<0.05). The total incidence of postoperative complications in both groups was not statistically different(P>0.05). Conclusion The use of 3D printing guide plate in prosthesis reconstruction of periacetabular osteotomy in acetabular neoplasms can improve the efficiency of surgery and improve the reconstruction effect of the prosthesis, which is worthy of clinical recommendation.   [Key words] Acetabular neoplasms; Prosthesis reconstruction of periacetabular osteotomy; 3D printing guide plate; Acetabular abduction angle
  髋臼肿瘤是骨骼肿瘤的一种,手术切除并进行假体重建是治疗该病的主要手段,而且通过手术切除可以保留患者肢体功能[1]。临床研究表明,髋臼肿瘤切除后骨盆重建难度较高、假体安装精确度差等问题严重影响预后效果[2]。随着3D打印技术在骨科手术中的逐渐应用,利用3D打印模型和导板能够有效帮助医师定位解剖结构、明确骨盆结构间的空间位置,便于手术实施。但目前国内对于3D打印导板在髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中的应用鲜有报道[4]。我院即在髋臼肿瘤手术中开展了3D打印的应用研究,以期为该技术的推广提供参考,现报道如下。
  1 资料与方法
  1.1 一般资料
  将2010年10月~2017年10月我院接诊的18例髋臼肿瘤患者纳入本研究。按照是否使用3D打印导板将患者分为观察组10例和对照组8例,观察组男6例,女4例,年龄22~64岁,平均(39.52±7.17)岁,肿瘤类型:软骨肉瘤3例、骨肉瘤1例、转移瘤2例、巨细胞瘤2例、动脉瘤样骨囊肿2例;对照组男5例,女3例,年龄22~64岁,平均(39.48±7.05)岁,肿瘤类型:软骨肉瘤2例、骨肉瘤1例、转移瘤2例、巨细胞瘤1例、动脉瘤样骨囊肿2例。两组患者的性别、年龄等基线资料具有可比性(P>0.05)。
  1.2 纳入和排除标准
  纳入标准[3]:经常规影像学检查及穿刺活检确诊;肿瘤无远处转移;符合髋臼肿瘤周围截骨假体重建术适应证;签署知情同意书。排除标准[4]:既往接受过放化疗治疗者;多发肿瘤或合并其他惡性肿瘤者;有髋部手术史者;其他原因所致的肢体功能障碍者;有凝血功能障碍或有下肢深静脉血栓形成者。
  1.3 方法
  两组患者均接受髋臼肿瘤周围截骨假体重建术治疗,术前使用薄层CT对骨盆进行扫描,将三维解剖扫描数据传输至Mimics 10.01软件中进行骨盆三维重建,确定肿瘤病灶范围和边缘。在计算机上模拟进行髋臼肿瘤周围截骨,根据对侧髋臼的空间位置结合截骨区及截骨平面形态设计合适形状与大小的髋臼假体。模拟使用髋臼假体进行髋关节重建的手术过程,模拟手术预后效果图,为实际实施手术提供直观认识。全麻下开展髋臼肿瘤周围截骨假体重建术,术中截骨完毕后根据手术计划直接置入髋臼假体并使用螺钉固定。
  观察组患者术中使用3D打印导板:术前利用三维解剖扫描数据在计算机上根据对侧髋臼的空间位置结合截骨区及截骨平面形态设计3D打印导板,模拟使用3D打印导板和髋臼假体进行髋关节重建的手术过程。使用3D打印设备制作导板并灭菌待用,全麻下开展髋臼肿瘤周围截骨假体重建术,术中先将3D打印导板嵌插于骶骨翼与对侧耻骨上,在将髋臼假体放入3D打印导板中,校正位置后使用螺钉固定。
  两组术后常规指导进行康复锻炼。
  1.4 观察指标
  比较两组患者手术情况、术后髋关节X线测量结果(双下肢不等长距离、患侧旋转中心距正中线距离与健侧差值、患侧髋臼外展角与健侧差值、患侧髋臼前倾角与健侧差值)、术后并发症情况以及随访6个月国际肌肉骨骼肿瘤学会评分标准(MSTS)评分。
  MSTS评分[5]涉及疼痛程度、肢体功能丧失情况、满意度、是否需要使用工具辅助、行走受限情况、有无步态异常等6项,每项采用0~5分计分,评分越高表示关节功能越好。
  1.5 统计学分析
  使用SPSS 19.0统计学软件进行处理,计数资料以[n(%)] 表示,组间比较用χ2检验,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,组间比较用t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 两组患者手术情况比较
  观察组患者手术时间、假体安装时间以及术中出血量均显著低于对照组(P<0.05),见表1。
  2.2 两组患者术后髋关节X线测量结果及随访6个月MSTS评分比较
  观察组患者术后双下肢不等长距离、患侧旋转中心距正中线距离与健侧差值、患侧髋臼外展角与健侧差值、患侧髋臼前倾角与健侧差值均显著低于对照组,随访6个月MSTS评分显著高于对照组(P<0.05),见表2。
  2.3 两组患者术后并发症情况比较
  两组患者术后并发症总发生率比较差异无统计学意义(P>0.05),见表3。
  3 讨论
  外科治疗是骨盆恶性肿瘤治疗的首选方法,其切除重建技术是外科技术发展进步的体现。针对侵犯髋臼区域的恶性肿瘤,采取精确的切除方式,并完成切除后骨关节缺损的有效重建,是临床治疗的难点之一。外科治疗中包括切除和重建两个部分,髋臼周围肿瘤切除属于骨盆Ⅱ型切除,术前需要合理的规划手术,减小肿瘤切除的盲目性,提高切除的安全性,从而降低肿瘤复发率。为了提高髋臼恶性肿瘤的保肢治疗,需要将肿瘤切除和重建统一考虑。3D打印导板是实现精准手术的有力辅助工具,可以为患者提供精确的定位,实现个体化治疗。
  髋臼肿瘤在临床上并不多见,临床治疗难度较大。目前,临床上对于髋臼肿瘤的治疗原则主要是彻底切除肿瘤、降低局部复发和全身转移风险、减少并发症发生率、最大限度恢复肢体功能等[6]。由于髋臼肿瘤解剖位置特殊,目前多采取半骨盆切除、股骨头旷置术等进行治疗,而肿瘤切除后使用异体骨填补缺损、髋臼钢板内固定等进行骨盆重建则是避免遗留终身残疾的重要手段[7]。但临床实践表明骨盆重建过程中髋臼位置确定操作难度较高,术中需多次调整髋臼假体的位置和角度,消耗大量手术时间[8]。如何提高髋臼定位的准确性,提高手术效率是临床研究的热点。   近几年,3D打印技术在骨科的应用越来越广泛[9]。已有国内研究报道证实,使用3D打印导航模板辅助进行人工膝关节置换术大大提高了手术精度,有效改善了手术预后[10]。本研究中利用3D打印导板进行髋臼假体的定位有效提高了定位的准确度,减少了多次定位髋臼假体所耗费的时间,缩短了患者伤口暴露时间,不仅利于减少术中出血量,也利于降低并发症发生风险。本研究结果显示,观察组患者手术时间、假体安装时间以及术中出血量均显著低于对照组,可见在髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中使用3D打印导板后有效缩短了手术时间,从而减少了术中出血量,与上述研究相符,证实了3D打印导板在指导假体重建中的临床优势。在术后恢复方面,观察组患者术后双下肢不等长距离、患侧旋转中心距正中线距离与健侧差值、患侧髋臼外展角与健侧差值、患侧髋臼前倾角与健侧差值均显著低于对照组,提示在髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中使用3D打印導板能够提高髋臼安装的准确度,指导手术顺利进行[11]。6个月随访结果显示,观察组MSTS评分显著高于对照组,可见观察组术后关节功能恢复效果更好。而在术后并发症方面,两组患者术后并发症发生率均较低且组间并无统计学差异,分析原因可能与本研究纳入病例基数较少,无法明显体现出使用3D打印导板后在降低假体断裂/移位、伤口感染等并发症中的优势有关[12]。另外,3D打印导板的术前设计是影响3D打印导板使用效果的关键,这就要求医师具有较高的专业知识和计算机操作技术,当然也会额外增加手术费用,给患者带来经济负担。
  传统的影像无法直观观察某些疾病的病发情况,从而影响医生的判断和诊治,如果判断失误,将会极大增加手术风险,甚至危及患者生命[13-14]。3D打印技术可以有效避免这些问题的发生,通过3D打印导板直观了解患者的病变情况,通过立体模型,作出准确诊断,制定严格的诊疗方案。通过有目的的治疗,做好术前准备,大大减少了手术时间,也能够极大程度地保证手术的顺利实施[15]。而且医生还可以和患者沟通,使其提前对自己的病情有所了解,知晓治疗方案,减少了患者的恐惧感,也利于医患的沟通。通过3D打印导板,准确定位病变,减少手术时间,降低麻醉剂用量,降低手术出血情况,提高手术效果。
  综上所述,髋臼肿瘤周围截骨假体重建术中使用3D打印导板能够提高手术效率、提高假体重建效果,值得临床推荐。
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  (收稿日期:2018-05-02)
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