3D打印截骨导板在膝关节周围恶性骨肿瘤中的应用效果

葛立业,吕秉乐,杨玉鹏

[1.河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院)郑州院区 骨病矫形科,河南 郑州 450000;2.河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院)洛阳院区 骨肿瘤科,河南 洛阳 471000]

膝关节周围恶性骨肿瘤是一种常见的骨科恶性肿瘤,其治疗通常需要通过截肢或截骨手术来控制[1-2]。然而,这些手术会导致患者的生活质量下降。近年来,3D打印技术的应用为该领域带来了新的希望[3-5]。首先,3D打印截骨导板为手术提供了更为精准的定位和操作,能够缩短手术时间,减少失血量,同时保护神经血管结构[6]。其次,导板可以帮助医生更好地控制截骨位置和角度,减少手术后出现的失衡和畸形情况[7]。此外,导板还可以根据患者的骨结构和肿瘤位置进行个性化设计,提高手术效果和患者的生活质量[8]。本研究旨在探讨3D打印截骨导板在膝关节周围恶性骨肿瘤中的应用效果。

1 对象和方法

1.1 研究对象

前瞻性选取2020年1月至2022年12月河南省洛阳正骨医院收治的60例膝关节周围恶性骨肿瘤患者为研究对象。纳入标准:经术前活检确诊,且拟接受肿瘤关节假体置换术治疗;年龄≥14岁;术前经病理学检查为恶性肿瘤;患者及家属签署知情同意书。排除标准:重要器官功能不全;原发性高血压、糖尿病;存在手术禁忌证;认知障碍不能配合本研究。按随机数表法将患者分为研究组与对照组,各30例。对照组:男18例,女12例;年龄(45.80±2.13)岁;Ennecking分期ⅠB期17例,ⅡA期7例,ⅡB期6例。研究组:男16例,女14例;年龄(45.66±2.19)岁;Ennecking分期ⅠB期15例,ⅡA期9例,ⅡB期6例。两组一般资料均衡可比(P>0.05)。本研究经医院医学伦理委员会审批。

1.2 干预方法

对照组接受术中常规截骨肿瘤膝关节假体置换术。患者仰卧位,取膝前正中切口,梭形切除穿刺通道,逐层切开皮肤、皮下深筋膜,游离肿瘤组织,按照术前CT、MR测量好的截骨长度,测量尺测量后截除股骨或胫骨瘤段。股骨或胫骨扩髓、安装膝关节肿瘤假体试模,安装后活动膝关节良好,大量生理盐水冲洗,止血,去除试模,正式安装骨水泥肿瘤膝关节假体。研究组接受术中3D打印截骨导板辅助下截骨肿瘤膝关节假体置换术治疗,术前2周接受膝关节CT平扫、双下肢负重位全长及膝关节正侧位X线检查,依据影像学检查结果,应用Mimics Software软件建模,应用EOSP110打印机打印肿瘤膝关节实物模型及截骨导板。在截骨时,在3D打印截骨导板辅助下按照预定截骨平面截骨,余步骤同对照组。

1.3 观察指标

(1)手术时间、术中出血量、术后引流量;术前及术后下肢髋-膝-踝角(hip-knee-ankle angle,HKA)、冠状面股骨假体角度(frontal femoral component angle,FFC)和冠状面胫骨假体角度(frontal tibia component angle,FTC)。(2)疗效:采用Enneking骨骼肌肉肿瘤术后评分量表[9]评估。该表共有疼痛、肢体功能、接受程度辅助支持、行走和步态等6个条目,每个条目均为0～5分,总分为30分。分数越高肢体功能越正常。得分≥24分为显效,18～23分为有效,≤17分为无效。(3)膝关节功能和膝关节活动度。分别于术前、出院时、术后3个月评定两组美国膝关节协会评分(knee society score,KSS)[10]和膝关节活动度(range of motion,ROM)[11]。(4)两组术后并发症发生情况。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 手术相关指标、手术精度

两组FTC角差值比较差异无统计学意义(P>0.05),研究组术中失血量、术后引流量少于对照组,手术时长短于对照组,FFC角差值、HKA角差值大于对照组(P<0.05),见表1。

表1 两组手术相关指标、手术精度比较

2.2 疗效

对照组显效9例,有效12例,无效9例;研究组显效13例,有效15例,无效2例。研究组总有效率(93.33%)高于对照组(70.00%)(χ2=5.455,P=0.020)。

2.3 两组膝关节功能与关节活动度

两组出院时、术后3个月KSS评分均高于术前,且术后3个月高于出院时(P<0.05);两组膝关节ROM的时间、组间、交互效应有统计学意义(P<0.05)。两组出院时、术后3个月KSS评分比较差异均无统计学意义(P>0.05),但研究组出院时、术后3个月膝关节ROM均高于对照组(P<0.05),见表2。

表2 两组膝关节功能与关节活动度比较

2.4 术后并发症发生情况

研究组术后出现1例假体松动,1例感染,对照组术后出现1例假体松动,1例关节痉挛,两组术后并发症发生率(6.67%)比较差异无统计学意义(χ2<0.001,P>0.999)。

3 讨论

膝关节周围恶性骨肿瘤是原发恶性骨肿瘤的好发部位,继发性恶性肿瘤也常转移至此,最常见的症状为疼痛、肿胀和活动障碍等,甚至可能导致肢体残缺[12]。而肿瘤膝关节假体置换术是治疗膝关节周围恶性骨肿瘤常见的保肢手段。术中瘤体的分离及截骨的精确性往往影响着手术时间及出血量。3D打印截骨导板是一种基于患者的医疗设备,可将患者特定骨骼部位的数字化影像进行三维建模,然后使用3D打印技术制造出来[13],可以帮助医生更精准地进行手术切除,同时保留更多的健康骨组织,降低手术风险和复杂性。

本研究结果显示两组FTC角差值比较差异无统计学意义,但研究组术中失血量、术后引流量少于对照组,手术时长短于对照组,FFC角差值、HKA角差值大于对照组。研究组总有效率高于对照组。提示3D打印截骨导板辅助下肿瘤膝关节假体置换术对于患者的效果佳。分析原因,可能是由于3D打印截骨导板可以根据患者个体化数据制作,与患者的解剖结构高度契合,因此可以较好地保护周围正常组织,减少术中出血。3D打印截骨导板可以精确地预测截骨范围和相关手术步骤,帮助医生更好地掌控手术进度,从而缩短手术时间[14]。3D打印截骨导板的使用可以借助紧密契合的模板,使切口更加规整平整,利于正常组织的修复和愈合,降低术后引流量[14]。3D打印截骨导板可以根据患者个体化数据制作,与患者的解剖结构高度契合[14]。因此,它可以更精确地确定截骨位置,减少对正常骨质的损伤,并保留较多的健康骨质以支撑整个膝关节的稳定性。膝关节恶性肿瘤组织的切除需要充分的安全边界及截骨长度,这会导致更多的正常组织损失和膝关节置换重建时更大的角度变化。因此,相较于常规截骨的肿瘤膝关节假体置换术,使用3D打印截骨导板可以更好地保护患者的骨质和关节组织,从而使得手术后的FFC角和HKA角值更高,更接近健康状态[14-16]。3D打印技术可以提供更加准确和详细的预操作计划,手术中医生可以更加精确地操作,减少不必要的切割和破坏,提高手术成功率和治疗效果[16]。本研究结果显示,两组出院时、术后3个月KSS评分均高于术前,且术后3个月高于出院时;两组膝关节ROM的时间、组间、交互效应有统计学意义。说明3D打印截骨导板辅助下肿瘤膝关节假体置换术可帮助恢复关节功能。这是因为传统的肿瘤膝关节假体置换手术截骨时多采用肉眼衡量截骨方向,易发生截骨面倾斜,造成截骨断段部位假体与截骨面不匹配[15]。而反复调整截骨面则导致肢体长度的改变及假体安放水平,同时也增加了出血量。3D打印的截骨导板可以根据患者的病情和解剖结构进行定制,术中指导截骨,使截骨平面准确,减少误差。3D打印截骨导板可准确指导截骨平面,并稳定截骨方向,避免截骨平面发生人为倾斜[13-14]。3D打印截骨导板的个性化设计和精确的植入位置,可以减少手术创伤,缩短恢复期,患者术后康复更快,从而进一步提高关节活动度。因此,在膝关节周围恶性骨肿瘤患者中使用3D打印截骨导板进行治疗可以改善患者的关节活动度。与肿瘤膝关节假体置换术中的常规截骨相比,3D打印截骨导板的优势在于更好地保留患者体内较多的正常结构和功能,从而实现更好的关节稳定性和更快的康复速度,进一步提高了患者的生活质量。

4 结论

3D打印截骨导板辅助全膝关节置换术治疗膝关节周围恶性骨肿瘤的效果较好,可有效优化手术相关指标,减少出血量,缩短手术时间,且安全性好。