3D 打印金属人工椎体在脊柱骨巨细胞瘤中的应用1 例*

林云志 方国芳 桑宏勋* 田黎明 郭利利 王洪 张世浩 吴家昌

作者单位:南方医科大学深圳医院骨科中心，广东深圳，518100

骨巨细胞瘤（giant cell tumor of bone，GCT）是一种交界性的、具有局部浸润性的肿瘤，好发年龄为30 ～40 岁，女性多于男性，且好发于四肢长骨干垢端[1]。脊柱骨巨细胞瘤较少见，占所有GCT 的1.3%～6.5%[2-3]。脊柱骨巨细胞瘤早期临床表现较少且隐匿，诊断困难, 目前治疗方法以手术切除为主[4]。目前临床上肿瘤切除后造成的骨缺损主要是通过自体骨移植、同种异体骨或人工骨植骨完成。但植骨材料来源受限，且往往不能精准匹配骨缺损部位需求，造成植入物与缺损区不匹配、重建困难。3D 打印技术的出现，为脊柱骨巨细胞瘤的术后重建提供了一个新的解决方案。本文报道1 例侧前方入路L4骨巨细胞瘤切除、个性化3D 打印钛合金人工椎体植入的病例。

1 病例资料

患者，女，26 岁，因“慢性腰痛2 个月余，加重伴左大腿疼痛不适3 周”入院。入院查体: 蹒跚步态，脊柱活动受限。腰背部肌紧张，下腰椎压叩痛，伴左下肢放射痛。左下肢外侧皮肤感觉减退，余肢体肌力、肌张力对称正常。生理反射存在，病理反射未引出。入院后完善腰椎X 线、CT、CTA、MRI，诊断为L4椎体肿瘤（见图1），在CT 引导下行穿刺活检，病理提示: 肿瘤由梭形细胞及破骨样多核巨细胞构成，考虑为骨巨细胞瘤伴动脉瘤样骨囊肿。术前进行3D重建并进行3D 打印，了解肿瘤的位置及血供情况（见图2）。

图1 患者术前CT 影像: A.矢状位; B.肿瘤位于椎体左侧;C.肿瘤破坏椎体的后壁及椎弓根

图2 患者术前3D 打印椎体及血管模型

术前1 d在局部麻醉下行选择性腹主动脉及髂内动脉栓塞术，将肿瘤供血动脉栓塞后，第二天在全麻下行侧前路入路L4椎体次全切除、3D 打印人工椎体植入、联合后路椎弓根截骨、病灶清除、双侧椎弓根螺钉内固定术，手术顺利，无神经、血管等损伤情况，术后治疗效果好。术后病理活检回报: L4椎体及肿瘤组织侵袭性骨巨细胞瘤。

手术方法: 完善术前准备，患者取右侧卧位，全身麻醉后，常规消毒铺巾，用C 臂机定位L4椎体，通过侧前方入路作一长约6 cm 的斜形切口，依次切开显露，钝性剥离腹膜进入腹膜后间隙，将输尿管、腹主动脉向前牵开，沿腰大肌前缘向后剥离，显露L3-L5椎体。尖刀切开L3/4、L4/5纤维环，刮除L3下缘及L5上缘的软骨板，清理椎间盘组织。术中见L4肿瘤膨胀性生长，肿瘤表面见有2 条供应动脉，用钛夹结扎动脉后切断，充分游离肿瘤周围组织后，彻底切除肿瘤组织，暴露椎管，减压L4神经根，充分止血后，将NOVA Bone 人工骨填充到3D 打印人工椎体内，再植入L3-L5间隙内，并上下各用1 枚皮质骨螺钉固定椎体（见图3）。彻底止血后，反复冲洗伤口，留置引流管1 条，逐层缝合切口，纱布覆盖切口。

图3 术中3D 打印带侧方内固定螺钉的人工椎体

患者取俯卧位，再次消毒铺巾，从后路在L3、L5双侧各植入椎弓根螺钉，安装右侧连接棒，适应加压后固定。部分切除左侧L3下关节突及L5上关节突，显露L4横突及椎弓根，可见左侧L4横突病理性骨折，局部肿瘤浸润，予切除左侧L4横突及椎弓根，彻底清除肿瘤组织，从后路可见与前方的人工椎体相通，周边无肿瘤残留。安装左侧连接棒。将右侧L3-L5及左侧L4-5椎板、关节突去皮质化后，植入人工骨及异体骨行椎板间、关节突融合。彻底止血后、反复冲洗伤口，留置引流管1 条，逐层缝合切口，纱布覆盖切口。术中麻醉满意，术后出血1 000 mL，术中未输血及血浆，术后安返病房。

术后处理: 术后给予抗生素抗感染、消炎止痛、营养神经等对症治疗。术后3 d 拔除引流管，佩戴3D 打印制备的胸腰支具固定3 个月，术后复查腰椎X 线、CT，可见3D 打印人工椎体大小合适，内固定固定在位，未见移位（见图4、图5）。

图4 术后椎体内固定CT 重建模型

图5 术后3 个月复查腰椎X 线

2 讨论

骨巨细胞瘤为骨原发的良性侵袭性肿瘤，占原发骨肿瘤的20%，早期将其分在低度恶性中，后分为中间性（良恶性之间），现在的分类为良性侵袭性肿瘤（3 期）。手术治疗仍是骨巨细胞瘤首选治疗方案。良性侵袭性肿瘤手术边界要求达到边缘切除，也就是要求实施肿瘤外完整切除肿瘤骨，这必然造成局部大段骨缺损。

骨肿瘤切除后骨缺损重建在临床上是一个难题。目前临床上主要是通过自体骨移植、同种异体骨或人工骨植骨完成，但植骨材料来源受限，取骨区疼痛、皮神经损伤、感染等并发症时有发生，且往往不能精准匹配骨缺损部位需求，造成植入物与缺损区不匹配、重建困难。人工椎体目前在临床上应用广泛，但是人工椎体不是个性化订制，与骨缺损区的匹配度差，人工椎体与上下椎体的终板为点接触，下沉率高，相关研究表明人工椎体下沉率为12%～18%[5-6]。

3D 打印金属人工椎体可根据患者自己的影像数据个性化定制，生物契合度高，术中更易放置到位，术中置钉时间更短，置钉成功率更高，降低了复杂手术的风险[7]。笔者在定制该患者3D 打印人工假体时，不仅定制了多孔钛合金假体，减少重量，有利于骨组织长入，还定制了带侧方内固定螺钉的人工椎体，联合传统后路内固定，加强假体稳定性，预防假体移位。术后再次根据患者的腰椎CT 进行重建，三维可视化了解内固定情况，明确螺钉及假体位置，临床效果满意。

但是3D打印人工椎体只有传导性能，没有骨诱导性能，因此人工椎体做了中空设计，可以植入异体骨或人工骨，赋予人工椎体骨诱导的性能，促进骨融合。当然钛合金本身不能降解，长期在局部形成占位，局部应力增加，有可能导致人工椎体下沉的可能性，而补充后路椎弓根螺钉系统内固定可以有效减少人工椎体下沉。随着生物3D 打印或4D 打印的发展，复合材料具有可降解、骨诱导性能，将来有可能取代钛合金人工椎体。