3D打印截骨導板在膝關節周圍惡性骨腫瘤中的應用效果

葛立業,呂秉樂,楊玉鵬

[1.河南省洛陽正骨醫院(河南省骨科醫院)鄭州院區 骨病矯形科,河南 鄭州 450000;2.河南省洛陽正骨醫院(河南省骨科醫院)洛陽院區 骨腫瘤科,河南 洛陽 471000]

膝關節周圍惡性骨腫瘤是一種常見的骨科惡性腫瘤,其治療通常需要通過截肢或截骨手術來控制[1-2]。然而,這些手術會導致患者的生活質量下降。近年來,3D打印技術的應用為該領域帶來了新的希望[3-5]。首先,3D打印截骨導板為手術提供了更為精準的定位和操作,能夠縮短手術時間,減少失血量,同時保護神經血管結構[6]。其次,導板可以幫助醫生更好地控制截骨位置和角度,減少手術后出現的失衡和畸形情況[7]。此外,導板還可以根據患者的骨結構和腫瘤位置進行個性化設計,提高手術效果和患者的生活質量[8]。本研究旨在探討3D打印截骨導板在膝關節周圍惡性骨腫瘤中的應用效果。

1 對象和方法

1.1 研究對象

前瞻性選取2020年1月至2022年12月河南省洛陽正骨醫院收治的60例膝關節周圍惡性骨腫瘤患者為研究對象。納入標準:經術前活檢確診,且擬接受腫瘤關節假體置換術治療;年齡≥14歲;術前經病理學檢查為惡性腫瘤;患者及家屬簽署知情同意書。排除標準:重要器官功能不全;原發性高血壓、糖尿病;存在手術禁忌證;認知障礙不能配合本研究。按隨機數表法將患者分為研究組與對照組,各30例。對照組:男18例,女12例;年齡(45.80±2.13)歲;Ennecking分期ⅠB期17例,ⅡA期7例,ⅡB期6例。研究組:男16例,女14例;年齡(45.66±2.19)歲;Ennecking分期ⅠB期15例,ⅡA期9例,ⅡB期6例。兩組一般資料均衡可比(P>0.05)。本研究經醫院醫學倫理委員會審批。

1.2 干預方法

對照組接受術中常規截骨腫瘤膝關節假體置換術。患者仰臥位,取膝前正中切口,梭形切除穿刺通道,逐層切開皮膚、皮下深筋膜,游離腫瘤組織,按照術前CT、MR測量好的截骨長度,測量尺測量后截除股骨或脛骨瘤段。股骨或脛骨擴髓、安裝膝關節腫瘤假體試模,安裝后活動膝關節良好,大量生理鹽水沖洗,止血,去除試模,正式安裝骨水泥腫瘤膝關節假體。研究組接受術中3D打印截骨導板輔助下截骨腫瘤膝關節假體置換術治療,術前2周接受膝關節CT平掃、雙下肢負重位全長及膝關節正側位X線檢查,依據影像學檢查結果,應用Mimics Software軟件建模,應用EOSP110打印機打印腫瘤膝關節實物模型及截骨導板。在截骨時,在3D打印截骨導板輔助下按照預定截骨平面截骨,余步驟同對照組。

1.3 觀察指標

(1)手術時間、術中出血量、術后引流量;術前及術后下肢髖-膝-踝角(hip-knee-ankle angle,HKA)、冠狀面股骨假體角度(frontal femoral component angle,FFC)和冠狀面脛骨假體角度(frontal tibia component angle,FTC)。(2)療效:采用Enneking骨骼肌肉腫瘤術后評分量表[9]評估。該表共有疼痛、肢體功能、接受程度輔助支持、行走和步態等6個條目,每個條目均為0～5分,總分為30分。分數越高肢體功能越正常。得分≥24分為顯效,18～23分為有效,≤17分為無效。(3)膝關節功能和膝關節活動度。分別于術前、出院時、術后3個月評定兩組美國膝關節協會評分(knee society score,KSS)[10]和膝關節活動度(range of motion,ROM)[11]。(4)兩組術后并發癥發生情況。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 手術相關指標、手術精度

兩組FTC角差值比較差異無統計學意義(P>0.05),研究組術中失血量、術后引流量少于對照組,手術時長短于對照組,FFC角差值、HKA角差值大于對照組(P<0.05),見表1。

表1 兩組手術相關指標、手術精度比較

2.2 療效

對照組顯效9例,有效12例,無效9例;研究組顯效13例,有效15例,無效2例。研究組總有效率(93.33%)高于對照組(70.00%)(χ2=5.455,P=0.020)。

2.3 兩組膝關節功能與關節活動度

兩組出院時、術后3個月KSS評分均高于術前,且術后3個月高于出院時(P<0.05);兩組膝關節ROM的時間、組間、交互效應有統計學意義(P<0.05)。兩組出院時、術后3個月KSS評分比較差異均無統計學意義(P>0.05),但研究組出院時、術后3個月膝關節ROM均高于對照組(P<0.05),見表2。

表2 兩組膝關節功能與關節活動度比較

2.4 術后并發癥發生情況

研究組術后出現1例假體松動,1例感染,對照組術后出現1例假體松動,1例關節痙攣,兩組術后并發癥發生率(6.67%)比較差異無統計學意義(χ2<0.001,P>0.999)。

3 討論

膝關節周圍惡性骨腫瘤是原發惡性骨腫瘤的好發部位,繼發性惡性腫瘤也常轉移至此,最常見的癥狀為疼痛、腫脹和活動障礙等,甚至可能導致肢體殘缺[12]。而腫瘤膝關節假體置換術是治療膝關節周圍惡性骨腫瘤常見的保肢手段。術中瘤體的分離及截骨的精確性往往影響著手術時間及出血量。3D打印截骨導板是一種基于患者的醫療設備,可將患者特定骨骼部位的數字化影像進行三維建模,然后使用3D打印技術制造出來[13],可以幫助醫生更精準地進行手術切除,同時保留更多的健康骨組織,降低手術風險和復雜性。

本研究結果顯示兩組FTC角差值比較差異無統計學意義,但研究組術中失血量、術后引流量少于對照組,手術時長短于對照組,FFC角差值、HKA角差值大于對照組。研究組總有效率高于對照組。提示3D打印截骨導板輔助下腫瘤膝關節假體置換術對于患者的效果佳。分析原因,可能是由于3D打印截骨導板可以根據患者個體化數據制作,與患者的解剖結構高度契合,因此可以較好地保護周圍正常組織,減少術中出血。3D打印截骨導板可以精確地預測截骨范圍和相關手術步驟,幫助醫生更好地掌控手術進度,從而縮短手術時間[14]。3D打印截骨導板的使用可以借助緊密契合的模板,使切口更加規整平整,利于正常組織的修復和愈合,降低術后引流量[14]。3D打印截骨導板可以根據患者個體化數據制作,與患者的解剖結構高度契合[14]。因此,它可以更精確地確定截骨位置,減少對正常骨質的損傷,并保留較多的健康骨質以支撐整個膝關節的穩定性。膝關節惡性腫瘤組織的切除需要充分的安全邊界及截骨長度,這會導致更多的正常組織損失和膝關節置換重建時更大的角度變化。因此,相較于常規截骨的腫瘤膝關節假體置換術,使用3D打印截骨導板可以更好地保護患者的骨質和關節組織,從而使得手術后的FFC角和HKA角值更高,更接近健康狀態[14-16]。3D打印技術可以提供更加準確和詳細的預操作計劃,手術中醫生可以更加精確地操作,減少不必要的切割和破壞,提高手術成功率和治療效果[16]。本研究結果顯示,兩組出院時、術后3個月KSS評分均高于術前,且術后3個月高于出院時;兩組膝關節ROM的時間、組間、交互效應有統計學意義。說明3D打印截骨導板輔助下腫瘤膝關節假體置換術可幫助恢復關節功能。這是因為傳統的腫瘤膝關節假體置換手術截骨時多采用肉眼衡量截骨方向,易發生截骨面傾斜,造成截骨斷段部位假體與截骨面不匹配[15]。而反復調整截骨面則導致肢體長度的改變及假體安放水平,同時也增加了出血量。3D打印的截骨導板可以根據患者的病情和解剖結構進行定制,術中指導截骨,使截骨平面準確,減少誤差。3D打印截骨導板可準確指導截骨平面,并穩定截骨方向,避免截骨平面發生人為傾斜[13-14]。3D打印截骨導板的個性化設計和精確的植入位置,可以減少手術創傷,縮短恢復期,患者術后康復更快,從而進一步提高關節活動度。因此,在膝關節周圍惡性骨腫瘤患者中使用3D打印截骨導板進行治療可以改善患者的關節活動度。與腫瘤膝關節假體置換術中的常規截骨相比,3D打印截骨導板的優勢在于更好地保留患者體內較多的正常結構和功能,從而實現更好的關節穩定性和更快的康復速度,進一步提高了患者的生活質量。

4 結論

3D打印截骨導板輔助全膝關節置換術治療膝關節周圍惡性骨腫瘤的效果較好,可有效優化手術相關指標,減少出血量,縮短手術時間,且安全性好。