王顺利，史迎宾，喻 斌，张林锋，赵晓博，杨延良，辛晓林，娄高杰，王爱国

保肢手术目前被视为治疗大部分股骨远端恶性肿瘤的最佳选择。然而假体的使用寿命是一个主要问题，特别是年轻患者，活动量大，对假肢要求较高，人工关节可能因过度磨损而影响使用年限[1]；中远期随访研究亦显示，肿瘤假体无菌性松动发生率较高，10年发生率约为67.4%[2]。为降低无菌性松动的发生风险，2013年英国学者通过长期随访研究证实，假体肩部羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）的应用可促进假体与宿主骨整合，通过生物学固定减少假体柄在水泥套内的应力[3]。本研究在保肢手术术前应用3D打印技术个体化制作仿松质骨多孔表面结构袖套，通过自体骨移植将袖套与股骨残端连接，改善植入物固定方式，实现生物学固定和骨水泥固定，以期降低肿瘤假体无菌性松动的发生率。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2016年5月至2019年4月郑州市骨科医院共收治20例股骨远端原发恶性骨肿瘤患者。年龄14～79岁，平均年龄（34.5±2.6）岁。术前CT引导下活检示骨肉瘤8例、尤文肉瘤4例、恶性纤维组织细胞瘤4例、软骨肉瘤3例，余1例为股骨远端骨肉瘤术后假体无菌性松动。发生部位：右下肢11例、左下肢9例；Enneking肿瘤分级[4]：Ⅰa 1例、Ⅰb 2例、Ⅱa 6例、Ⅱb 10例；除2例软骨肉瘤、1例骨肉瘤术后假体无菌性松动外，其余患者均在术前进行新辅助化疗。

所有假体均由北京力达康公司提供（图1），根据患者具体情况定制个性化3D打印袖套（图2），其轴杆和髓内杆由钛合金（Ti 318[Ti-6Al-4V]）制成。本研究已获本院伦理委员会批准，并告知患者及家属，签署知情同意书。

图1 组配式膝关节肿瘤假体图23D打印袖套

1.2 手术方法

根据术前穿刺活检点设计手术切口，以便剥离肿瘤周围正常软组织并将活检切口连同瘤段一起切除。患者多取膝关节前内侧切口，同时向近端或远端延长，按照化疗后影像学图片制定肿瘤外科边界，术中仔细分离神经血管后行肿瘤广泛切除。

根据术前测量长度确定原始截骨平面，在其上2～3 cm处截骨并取其断端髓腔组织做病理检査。由于3D打印袖套（长度设计为3 cm）的加入，残留股骨段需再截取3 cm，以便行自体骨桥接，截骨时应保留一部分骨膜袖套，以利于骨愈合。常规情况下股骨柄长度最短为12 cm，加上截取的3 cm，故术前计划残留骨长度至少超过15 cm。截骨完成后准备髓腔。插入假体后观察假体与骨组织吻合程度、肢体力线和长短、关节活动和稳定性等；满意后取出假体，采用第三代骨水泥技术植入假体。将多截取的3 cm骨段制作成宽约0.5 cm的骨板，分散置于3D打印袖套及股骨残端结合处，以2根钛缆捆扎固定。反复冲洗后留置负压引流，逐层缝合，关闭切口。

1.3 术后处理

围手术期预防性使用抗生素。术后2周拆线，指导患者非负重状态下进行膝关节功能锻炼，必要时给予镇痛药物，以减轻疼痛不适症状。术后3周按骨肉瘤推荐化疗方案[5]进行化疗，扶双拐部分负重，术后2个月可完全负重。

1.4 疗效观察

术后1、3个月，之后每隔半年复查肺部CT及患肢正侧位X线片。记录随访期间并发症发生情况，末期随访时按照Enneking骨肿瘤术后肢体功能客观标准进行疗效评估[6]。

2 结果

1例股骨远端骨肉瘤患者术后半年因肿瘤局部复发失访，余19例均获随访，其中远处转移、带瘤生存者3例。随访期间无1例出现假体周围感染。4例切口内脂肪液化，经换药处理后顺利愈合；其余患者伤口愈合良好。

平均随访时间1.6年（0.6～2年）。根据Enneking骨肿瘤术后肢体功能客观标准，优11例、良3例、中4例、差1例，优良率14/19。影像学复查结果提示，所有患者自体骨板与3D打印袖套及股骨残端固定良好，均可见皮质外骨桥形成，骨水泥-假体界面、假体-骨界面均无进行性透亮影。典型病例见图3。

3 讨论

随着新辅助化疗方法的出现以及骨肿瘤手术技术的进步，保肢治疗成为膝关节周围恶性肿瘤患者的首选治疗[7]。尽管局部复发风险有所增加，但现有研究表明，与截肢患者相比，保肢患者总体生存率更高，同时可避免身体残疾对患者造成的不良影响[8-9]。然而，如何提高肿瘤假体生存率，对于骨肿瘤医生而言，仍是一项艰巨的挑战。

Henderson等[10]将假体失效分为5个类型，其中Ⅱ型即为假体无菌性松动。有研究者对335个股骨远端骨肿瘤保肢术后假体的中长期存留情况进行回顾性分析，结果发现假体无菌性松动发生率为3%～13.6%[11]。Myers等[12]报道335例股骨远端假体置换患者，随访发现无菌松动是固定铰链式肿瘤假体失效的主要原因，而当使用旋转铰链植入物时，翻修总风险降低了52%。可见假体类型是影响骨肿瘤保肢手术成功率的一个重要因素。

图3 3D打印膝关节组配式假体应用于左侧股骨远端恶性肿瘤保肢手术前后图片（男，16岁）3A术前正侧位X线片3B术中假体安装3C可吸收缝线编排自体骨3D自体骨安装于截骨残端与3D袖套表面3E术后4个月随访X线片显示截骨残端处自体骨与3D打印袖套产生皮质外骨桥

为降低水泥型假体无菌性松动的发生率，国内外学者致力于对肿瘤假体进行改良，目前研究方向多集中在膝关节生物力学及其在假体设计方面的应用[13-15]。需要强调的是，正常膝关节生物力学与假体设计参数的吻合更多的是通过优化假体在人体静息状态或运动状态下的力学传导来实现的，具体体现在假体受力时应力分布的均一性。但由于股骨偏心受力的解剖结构，较长的假体固定柄可导致假体与水泥界面、水泥与骨界面在某一处应力集中，进而引起膝关节肿瘤假体固定失败或出现断裂[16]。此外，体质量指数、截骨平面及术后患者行走步态也是影响膝关节假体力学传导的重要参数[17]。随着相关研究的不断深入，假体的设计及固定方式不断优化，近年来水泥型假体的无菌性松动发生率有所下降。比如，旋转铰链式假体在水泥-假体界面的应力明显低于单纯铰链式设计[18]；而将假体与骨连接处的假体领部设计为HA喷涂，亦能有效降低无菌性松动的发生率[19]。

目前假体固定方式仍以骨水泥固定方式为主，Ahlmann等[20]发现，骨水泥固定膝关节周围假体5年生存率为78%，10年生存率达60%。3D打印袖套具有仿松质骨多孔表面结构，在人工髋关节置换中，具备这种金属骨小梁结构可实现有效的生物学固定[21]。从理论上讲，应用3D打印袖套，可在膝关节肿瘤假体骨水泥牢固固定的同时，实现自体骨在多孔结构表面的骨长入，从而形成皮质外骨桥，而皮质外骨桥与长节段骨肿瘤假体的整合，提供了长期稳定的生物力学环境，也进一步增强了骨水泥固定界面的稳定性[19,22]。2013年英国学者应用装配有HA袖套的骨水泥假体对膝关节周围恶性肿瘤患者进行保肢治疗，结果发现由无菌性假体松动而导致的翻修率为8%，在2～18年的随访期内，70%患者的影像学资料有骨整合的证据，组织学分析亦提示带HA涂层结构的假体表面与骨骼发生了直接接触[3]。本研究术后影像学复查结果提示，自体骨板与3D打印袖套及股骨残端有愈合迹象，皮质外骨桥已形成，骨水泥-假体界面、假体-骨界面均无进行性透亮影。

在实际手术操作时，建议先选用最小号试模插入髓腔透视，查看假体肩部与股骨截骨平面的间隙，以及股骨柄在髓腔内是否中置；可通过处理保证假体肩部与截骨平面相契合，以及股骨柄在髓腔内的中置，以尽可能实现股骨与假体解剖轴线的相互吻合，利于下肢力学传导的重现。年龄段不同的患者其股骨髓腔宽度也不同，应尽量选择直径大的股骨柄，以避免术后假体断裂。研究还发现，将髓腔扩髓至与假体柄粗细相同的尺寸，在水泥固定前插入假体即可获得稳定固定，随后用水泥填充假体与骨骼之间的微小间隙，可进一步提高固定的可靠性[23]。

本研究存在以下局限性：①仅对患者短期疗效作回顾性分析；②未设立对照组，无法观察比较骨整合对无菌性松动的影响，但所有患者都有骨整合的影像学证据；③不同患者切除骨和软组织的量有所不同，即使是类型、级别相同的患者，也存在差异，这会对植入物的稳定性和功能造成影响；患者身高、体重、年龄、化疗剂量等因素均有可能影响假体的存活，这也是今后研究工作的重点方向之一。