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3D打印套接式组件有限翻修肿瘤关节假体断裂二例报道

2024-11-21 72 上传者：管理员

摘要：保肢手术是目前治疗原发性骨肿瘤最常见的外科手术，应用肿瘤型人工假体重建是保肢手术的主要方式，具有早期负重、功能良好和恢复快等优点。在过去 30 年中，肿瘤性假体的 20 年总生存率从 20% 增加到 90%，随着患者生存率的提高，肿瘤型假体发生断裂的风险也在增大，文献报道的假体断裂发生率在 1%～8%。

关键词：
三维
再手术
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生存率
骨肿瘤
髋假体
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保肢手术是目前治疗原发性骨肿瘤最常见的外科手术，应用肿瘤型人工假体重建是保肢手术的主要方式，具有早期负重、功能良好和恢复快等优点。在过去30年中，肿瘤性假体的20年总生存率从20%增加到90%，随着患者生存率的提高，肿瘤型假体发生断裂的风险也在增大，文献报道的假体断裂发生率在1%～8%[1]。对于没有合并假体柄松动的假体断裂，常规翻修手术困难，需要通过各种方式取出原假体及残留骨水泥，手术创伤大，如有骨缺损需要辅助植骨及内固定，假体感染及再次松动的概率增加。2022年1月至今，我院经治2例肿瘤型关节断裂但假体柄无松动的患者，术前定制3D打印套接式组件，术中不取出断裂的假体柄，通过套接原假体，对其进行有限翻修，手术创伤小，术后患者恢复快，现报道如下。

1、临床资料

一、翻修手术方案

该患者假体髓内柄为骨水泥固定，如果行全部假体翻修，术中须取出髓内柄及周围骨水泥，但术前影像学显示髓内柄无松动，术中取出困难，有劈开股骨皮质的可能，手术创伤大，恢复时间长，术后假体松动率高。为此术前计划取出近端假体，保留髓内柄，设计一种3D打印三翼套筒型假体(图1a、b)，根据患者股骨CT数据，设计与股骨皮质紧密贴合的三翼结构，接触面为3D打印多孔结构(孔隙率50%～70%、孔径300～600 mm)，长度6 cm，每个翼用3枚单皮质螺钉固定，目的是期待远期假体与股骨干有良好的骨整合。设计套筒的目的是容纳残留的髓内柄，术中填充骨水泥，将残留髓内柄插入套筒内，术后可以达到即刻的稳定。套筒远端与股骨接触面设计为3D打印多孔结构。

二、术中情况

切开后将假体股骨头脱位，沿假体柄纵轴切开界膜组织，见界膜组织内壁呈黑色，将组配式假体股骨头及部分股骨柄由断裂处取出，可见假体柄自截骨上约6.4 cm处断裂，骨刀去除截骨处外缘骨水泥，电刀切除假体周围界膜组织。沿股骨残端剥离骨膜，打磨骨皮质表面至均匀渗血，按股骨前后侧位置准确试行安放套筒式三翼假体，满意后标记位置，调和骨水泥填塞至套筒内，按标记位置打入三翼套筒型翻修假体，见假体多孔面与骨面接触满意，以8枚长度合适的单皮质螺钉将假体与骨皮质予以固定，用同种异体骨填充截骨处骨质与假体连接缝隙。安装通用型股骨近端假体、50 mm (内衬28 mm)双动球头，复位假体见软组织张力合适，活动髋关节见假体无脱位征象，缝合髋关节囊。术后情况：术后2年复查X线片及CT，显示假体位置良好，3D打印多孔结构与骨皮质紧密接触，原髓内柄位于套筒内，周围骨水泥填充(图1c、d)。

例1男，55岁，因“右股骨近端肿瘤术后11年，右大腿疼痛1个月”入院。2010年10月15日，因右股骨近端肿瘤在我科行肿瘤切除、右股骨近端肿瘤型半髋假体置换术，术后病理：右股骨近端浆细胞瘤，按序行9次VAD方案化疗，术后患者恢复良好。2022年1月，患者在无明显诱因的情况下，出现右大腿疼痛，活动时加重。查体：跛行步态，双下肢等长，右股部外侧可见2处长约30 cm陈旧性手术瘢痕，局部皮温不高，中段压痛，右髋关节活动受限：前屈90°、后伸30°，外展45°，内收15°。X线片显示(图1e)：右股骨近端假体略弯曲，髓内柄位置良好周围无透亮带，右髋臼无明显骨质增生。CT定位片显示(图1f)：股骨柄假体中段断裂。

例2女，69岁，因“右股骨近端肿瘤型关节置换术后6年，右大腿疼痛伴活动受限半月”入院。2011年1月21日，在全麻下行右股部软组织肿瘤广泛切除术，术后病理滑膜肉瘤，行右股部术后放疗(具体剂量及方式不祥)。2015年3月12日，因右股骨近端病理性骨折收住我院，局部穿刺活检病理诊断为骨及死骨组织，考虑为放射性骨坏死导致病理性骨折，骨转移瘤不能排除，遂行右股骨近端肿瘤型半髋关节置换术，术后病理：纤维、瘢痕及死骨组织。2022年1月27日，患者行走时闻及右大腿异常声响，并出现右下肢畸形伴活动受限。查体：轮椅推入病房，右下肢呈伸直体位，主动活动明显受限。X线片显示(图2a)：右股骨假体柄在与股骨结合部断裂，髓内柄周围无透亮带。该患者假体设计与病例1相同，采用定制3D打印三翼套筒型假体，因断裂的股骨柄位于髓内，术中取出近端假体后，截除股骨近端7 cm皮质及骨水泥(图2a、b)，3D打印假体近端套筒通过骨水泥与髓内柄固定，远端通过三翼多孔结构与股骨皮质固定(图2c)。术后复查X线片示假体位置良好，双下肢等长(图2d)。

图1 a、b：定制3D打印套筒型假体；c：术后全长X线片显示双下肢等长，假体位置良好；d：术后CT显示3D打印多孔结构与骨皮质紧密接触，原髓内柄位于套筒内，周围骨水泥填充；e:X线片显示右股骨近端假体略弯曲，髓内柄位置良好周围无透亮带；f:CT定位片显示股骨柄假体中段断裂

图2 a:X线片示右股骨假体柄在与股骨结合部断裂，髓内柄周围无透亮带；b：术中取出近端假体后，截除股骨近端7 cm皮质及骨水泥；c：安装定制3D打印假体；d：术后复查X线片示假体位置良好，双下肢等长

2、讨论

导致肿瘤型假体断裂的原因复杂，与假体的设计、材料、制作工艺以及手术的切除范围等诸多因素有关。Yoshida等[2]报道了40例原发膝关节恶性肿瘤患者中，6例因假体柄断裂需要翻修。非翻修组和翻修组的髓内柄的平均直径分别为11.2 mm和10.2 mm。手术切除肿瘤占全长的比例分别为36%和45%。Yoshida等还认为为降低肿瘤假体断裂的风险，骨的切除率应控制在30%以内，髓内针直径至少为12 mm，形状应与股骨的解剖形状相吻合。Hauer等[1]对221例行股骨远端肿瘤型假体重建，27例(12%)发生假体断裂。术后平均断裂时间为7年。作者认为假体髓内柄直径较细和切除长度较长的患者更容易发生断裂。本组2例假体断裂的原因同文献报道相似，例1原假体髓内柄直径12 mm，术后11年出现髓外部位假体柄断裂，该假体为早期非莫氏锥度组配假体，髓外假体柄虽然周围有延长模块套接，但直径与髓内柄相同，该患者首次手术截除股骨近端长度为170 mm，占股骨总长度43%，假体断裂为综合以上原因导致的疲劳断裂。无松动的原因考虑为髓内柄长170 mm，与股骨近端切除长度1∶1，且与股骨髓腔相吻合。例2原假体髓内柄直径11 mm，术后6年出现髓内柄断裂，位于假体与股骨结合部受力最大部位，假体断裂原因考虑为髓内柄疲劳断裂。无松动的原因考虑为髓内柄较长且与股骨髓腔相吻合。

Agarwal等[3]报道2000年1月至2006年12月，进行的266例肿瘤型人工膝关节置换术中，28例出现假体柄断裂，其中26例进行了更换假体的翻修手术。最常见的断裂部位是髓内柄和假体干的连接处，共发生22次断裂。作者认为最困难的手术步骤是从髓腔内取出骨水泥良好的断柄，可以通过环形截骨、虎钳夹取术，如果取出困难，再行开窗截骨术。但开窗截骨取出断柄及骨水泥，手术创伤大，导致骨缺损，需要辅助植骨及内固定，患者恢复时间长，假体感染及再次松动的概率增加。Beal等[4]报道了1例股骨近端假体柄断裂的患者，残留股骨柄为多孔全涂层生物固定，与股骨髓腔结合紧密，为了减少取出假体柄造成的损伤，作者定制了股骨近端套接假体，将骨水泥填入套接假体，残留股骨柄插入套接假体内，螺钉固定。笔者认为该手术避免了假体取出的潜在并发症，对于年龄较大、活动较少的患者，套接假体翻修是可行的选择。杨强等[5]对3例定制肿瘤型关节假体髓外柄断裂的患者进行有限翻修，术中保留原假体髓内柄，将翻修假体套接于残留的髓外柄，骨水泥及挤压螺钉固定，同时更换磨损的配件，从而完成有限翻修。避免取出没有松动的假体，创伤小，有利于肢体功能的尽快恢复。

近年来随着3D打印技术的不断成熟，能与宿主骨整合的3D打印多孔结构组件也应用在假体断裂的翻修患者。郭卫教授[6]应用3D打印股骨辅助组配式套筒型肿瘤假体，对股骨近端假体柄断裂但未松动的患者进行翻修，将残留股骨准确插入3D打印套筒内，辅助钢板、捆绑带内固定，术后疗效满意。目前关于3D打印多孔结构与长骨骨皮质骨整合的研究较少，刘路坦等[7]通过动物实验证实，75%孔隙率的3D打印多孔钛板可与经适当处理的皮质骨表面实现良好的骨性融合。笔者团队为本组2例设计了与股骨皮质紧密贴合的三翼多孔结构，孔隙率50%～70%，孔径300～600 mm，长度按照患者股骨直径的2倍(6 cm)设计，每个翼用3枚单皮质螺钉固定，套筒远端与股骨接触面也为多孔结构，术中打磨骨皮质表面至均匀渗血，争取远期假体与股骨干有良好的骨整合。设计套筒的目的是通过骨水泥固定残留的髓内柄，术后有即刻的稳定性，患者可早期下床活动。

本组例2股骨柄在髓腔内断裂，术中取出近端假体后，截除股骨近端7 cm皮质及骨水泥，显露没有松动的股骨髓内柄，牺牲股骨近端皮质的目的是将3D打印假体近端套筒通过骨水泥与髓内柄固定，术中即时固定，可以早期下床活动，远端通过三翼多孔结构与股骨皮质固定，通过术后骨整合，达到长期稳定的目的。

本组2例假体断裂者，但髓内柄均无松动，临床较少见，限制了3D打印套接式组件的应用范围，但可以为临床处理类似问题提供假体设计思路。本组2例随访2年，时间尚短，3D打印三翼多孔结构能否与皮质骨有良好的骨整合还有待进一步观察。

参考文献:

[5]杨强,王鲁强,杨志平,等.定制肿瘤型关节假体髓外柄断裂的有限翻修技术[J].中华骨科杂志,2015,35(2):127-132.

[6]郭卫.3D打印人工假体重建骨肿瘤切除后大段骨关节缺损--理论与实践[M].北京大学医学出版社,2021:283-286.

[7]刘路坦,牛国旗,周乾坤,等.3D打印多孔钛金属植入物不同孔隙率对骨长入影响的实验研究[J].蚌埠医学院学报,2019,44(9):1153-1157.

文章来源:徐明,郑凯,蒋大伟,等.3D打印套接式组件有限翻修肿瘤关节假体断裂二例报道[J].中国骨与关节杂志,2024,13(11):929-931.