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3D打印全肩胛骨反肩关节置换术在肩胛骨肿瘤治疗中的应用研究

添加时间:2024-02-13 01:16:48

  国家自然科学基金资助项目(82103499);中国博士后科学基金第69批面上项目(2021M692792);浙江省自然科学基金项目(LQ22H160040、LY19H160045)

  关键词:肩胛骨肿瘤;3D打印假体;保肢术;反肩关节置换术;全肩胛骨切除术

  方法2017年11月—2021年12月,采用3D打印全肩胛骨反肩关节置换术治疗5例肩胛骨肿瘤患者。男1例,女4例;年龄44~59岁,平均50.4岁。软骨肉瘤2例,高级别骨肉瘤1例,肺癌肩胛骨转移1例,韧带样纤维瘤病复发1例。病程4~8个月,平均5.8个月。根据美国肌肉骨骼肿瘤学会(MSTS)肩胛带分区标准,4例肿瘤累及S1、S2区, 1例累及S2区。肿瘤直径4.2~11.2 cm,平均6.1 cm。记录手术时间、术中出血量及输血情况。随访期间采用MSTS评分评价患者肢体功能恢复情况,观察有无肩部下垂、并发症发生以及肿瘤学结局等,影像学复查假置。

  结果手术时间155~230 min,平均189 min。术中出血量100~1 500 mL,中位数600 mL;其中2例术中分别输血800、1 850 mL。术后切口均Ⅰ期愈合,无感染等并发症发生。患者均获随访,随访时间4~22个月,平均13个月;其中2例患者因肿瘤全身多处转移和脏器衰竭,分别于术后8、15个月死亡。末次随访时,患者MSTS评分为73%~83%,平均77.4%;患肩较健侧下沉2~4 cm,平均3 cm。影像学复查示随访期间无假体松动、脱位、断裂等并发症发生。

  结论3D打印全肩胛骨反肩关节置换术治疗肩胛骨肿瘤可获得良好肩关节功能及外观,患者接受度和满意度较高。

  肩胛骨肿瘤相对少见,仅占所有骨肿瘤的1.6%~2.8%,多为良性肿瘤,恶性肿瘤以转移瘤为主[1]。近年来,90%以上恶性骨肿瘤可以通过保肢术治疗,且患者存活率与截肢术相比无显著差异[2]。但肩胛骨恶性肿瘤保肢手术难度大,该区域解剖结构复杂,需要在足够安全边界下进行扩大切除,并尽可能保留血管神经束和肩胛带的肌肉、肌腱[2]。

  肩胛骨肿瘤切除后的功能重建也是临床一大挑战,肩胛骨假体置换术是有效治疗方法之一,术后功能良好、并发症少、外观易被患者接受[3-4]。由于肩胛骨解剖结构复杂,采用3D打印技术制备个性化假体有助于取得良好疗效[5]。但目前关于3D 打印假体重建肩胛骨的报道较少,其临床适应证尚未明确。2017 年11 月—2021 年12 月,我们对5例肩胛骨恶性肿瘤患者采用3D打印全肩胛骨行反肩关节置换术治疗。现回顾患者临床资料,总结治疗经验,为临床肩胛骨肿瘤切除后重建及3D打 印全肩胛骨置换术适应证的选择提供思路。

  本组男1 例,女4 例;年龄 44~59 岁,平均50.4岁。左肩4 例,右肩1 例。术前均在CT引导下行病理穿刺活检,结果示软骨肉瘤2 例(Enneking ⅡB期)、高级别骨肉瘤1 例(EnnekingⅡB期)、肺癌肩胛骨转移1例、韧带样纤维瘤病复发1 例。病程4~8 个月,平均5.8 个月。根据美国肌肉骨骼肿瘤学会(MSTS)肩胛带分区标准[6],4 例肿瘤累及S1、S2区,1例累及S2区。肿瘤直径4.2~11.2 cm, 平均6.1 cm。见表1。

  综合患者临床表现、影像学表现及病理组织学结果,进行多学科协作团队讨论,确定行全肩胛骨切除术。根据术前MRI 图像确定软组织切除范围,通常在肿瘤外预留3~5 cm软组织边界。由于肩胛骨肿瘤通常被冈上肌、冈下肌、肩胛下肌包围,因此骨性切缘可以不考虑;而软组织中三角肌通常是完整的,故需要仔细评估肿瘤是否侵犯三角肌、腋神经以及二者能否保留。同时,关节囊及关节软骨通常也是肿瘤屏障,行肩胛骨反肩关节置换术时,选择关节外切除方式将肩胛骨与肱骨近端一并切除,以确保肿瘤边界安全。

  肩胛骨假体按照CT扫描健侧肩胛骨形态缩小20%设计,肱骨侧采用骨水泥柄。本组3D打印全肩胛骨限制型反肩关节假体由北京春立正达医 疗器械股份有限公司制备。

  手术均由同一骨肿瘤团队完成。全身麻醉后,患者取健侧卧位,选择患肩前后部肩胛骨U形切口。首先,按照术前设计范围切除肿瘤后,行剖面摄影及切缘检测,明确肿瘤切除边界均为阴性,距离肿瘤边界均超过3 cm。然后,根据前臂旋转轴安放肱骨柄假体。采用5-0爱惜邦缝线将前锯肌、斜方肌、大圆肌、小圆肌、菱形肌、背阔肌等缝合于肩胛骨假体周围小孔,并以此覆盖假体,三角肌悬吊 于锁骨及假体。最后,逐层关闭切口。

  术后患者在康复医师指导下进行功能锻炼。1例高级别骨肉瘤患者行术后化疗,其余患者均未行放、化疗。记录手术时间、术中出血量及输血情况。术后第1、3、6、12 个月以及之后每年门诊随访,采用MSTS评分评价患者肢体功能恢复情况,观察有无肩部下垂发生并测量患肩下沉距离,记录并发症发生以及肿瘤学结局等,影像学复查假体有无松动、下沉等。

  本组手术时间155~230 min,平均189 min。术中出血量100~1 500 mL,中位数600 mL;其中2例术中分别输血800、1 850 mL。术后切口均Ⅰ期愈合,无感染等并发症发生。患者均获随访,随访时间4~22个月,平均13 个月;其中2例患者因肿瘤全身多处转移和脏器衰竭,分别于术后8、 15 个月死亡。末次随访时,所有患者无明显疼痛,肘部和手部功能良好,MSTS 评分为73%~83%,平均77.4%;患肩较健侧下沉2~4 cm,平均3 cm;患者对肩关节外观较满意。影像学复查示随访期间无假体松动、脱位、断裂等发生。见图1。5例患 者临床资料详见表1。

  图 1 患者,女,49 岁,左侧肩胛骨软骨肉瘤(Enneking ⅡB 期)a. 术前 CT;b. 术前 MRI T1 增强序列;c. 术后大体标本;d. 术后病理检查示左肩胛骨软骨肉瘤;e. 术后1 d X 线个月 X 线片示假体在位良好

  目前,保肢手术已成为肩胛骨恶性肿瘤的主流治疗方式[7]。MSTS肩胛带分区标准将肩胛骨分为2个区域[6],S1 区包括肩胛体和肩胛冈,S2 区包括肩胛盂、肩峰和喙突。通常肿瘤累及S1 区时可仅行部分肩胛骨切除术,累及S2 区时在切除肿瘤后需要进行关节盂重建,同时累及S1 和S2 区时则需要行全肩胛骨切除术。

  肩胛骨肿瘤切除后的重建目标是恢复稳定肩胛带,以保持腕、肘关节和部分肩关节功能,目前主要有肱骨头悬吊(连枷肩)、同种异体肩胛骨置换和肩胛骨假体置换3种重建方式[8]。其中,肱骨头悬吊是在其他重建方式无法实施时的一种补救措施。同种异体肩胛骨重建是治疗金标准,可获得满意功能、外观和肿瘤结局,但是由于肩胛骨本身较薄,存在骨整合困难且脆性大的问题[9]。3D 打印技术是一种以数字影像资料为基础,通过逐层叠加方式构造物体的技术,可用不同材料制造空间构型比例与原型一致的组织或器官,尤其适用于解剖结构复杂的骨肿瘤手术治疗[10-11]。目前,肩胛骨肿瘤切除后采用3D 打印肩胛骨假体重建逐渐成为主流治疗方式,制备的个性化假体可为残余肌肉、肌腱提供复位槽,金属合金打印材料保证了假体的结构强度[3, 12]。本组5 例患者置换术后MSTS 评分平均77.4%,与Fan等[13]和Tang等[14]报道的肩胛骨假体置换术患者MSTS 评分一致,略低于Puchner等[15]报道的80%,分析可能与本组随访时间较短有关。虽然本组患者肩部活动均受到一定程度限制,但患者对术后手、肘功能及手部灵活度较满意。

  Masamed等[16]和Schwab 等[17]分别报道了13 例和19 例肩胛骨假体置换患者,均发现假体脱位和切口感染是最常见并发症,占所有并发症的10%~20%。本组术后均无相关并发症发生,分析有以下两方面原因:一方面,本组均采用全肩胛骨限制型反肩关节假体,增加了肩关节稳定性;另一方面,可能与随访时间相对较短相关。此外,本组患者术后患肩较健侧平均下沉3 cm,但患者对整体外观表示接受。随访期间均无肿瘤复发,表明术中肿瘤切除彻底。

  有研究表明中老年骨肉瘤患者预后较青少年患者差,且新辅助化疗对其作用不明确[18-19]。本组骨肉瘤患者均为中年患者,故仅对1 例高级别骨肉瘤患者行术后化疗,其他患者均未行放、化疗,但该例患者仅存活8个月。另有1 例肺癌骨转移瘤患者术后仅存活15 个月。3D 打印假体置换存在两方面不足,从假体设计到手术安装整个过程相对较长,个性化定制假体价格昂贵。本组2 例死亡患者提示对恶性程度较高、预后较差的骨肿瘤患者,需慎重选择3D 打印全肩胛骨反肩关节置换术,术前需充分与患者及其家属沟通,而对生活质量要求较高、预后较好、良性或恶性程度较低的肿瘤患者,可以选择该术式。

  综上述,3D打印全肩胛骨反肩关节置换术在肩胛骨肿瘤治疗中具有独特优势,能满足个性化重建需求,近期疗效良好,患者满意度高。但是由于肩胛骨肿瘤患者罕见,本研究纳入病例较少、随访时间较短,需要多中心、大样本前瞻性临床研究进一步评估肿瘤学结局及远期疗效。

  叶招明,国家重点研发计划(原973/863)首席科学家,浙大求是特聘医师,浙大教授,博士生导师,钱江特聘专家,浙江省卫生领军人才,浙江省医学会骨科学分会主任委员,浙江省抗癌协会骨与软组织分会前任主任委员,浙江省国家区域医疗中心重点培育专科(骨科)负责人,浙江省骨科保健中心带头人,浙江省骨肿瘤中心学科带头人,浙江大学骨科学位点负责人,浙江大学医学院附属第二医院骨科主任,浙江大学骨科研究所所长,浙江省运动系统疾病研究与精准诊治重点实验室主任,浙江省运动系统疾病临床医学研究中心主任。中国医师协会骨科医师分会常务委员,中国医师协会骨肿瘤专业委员会副主任委员,中华医学会骨科分会骨肿瘤学组委员。《World Journal of Emergency Medicine》副主编,《中华骨科杂志》、《生物骨科材料与临床研究》和《JBJS (中文版)》编委,《中国骨肿瘤骨病杂志》通讯编委,《实用肿瘤杂志》常务编委。主要研究方向为运动系统疾病的临床与基础研究。主持国家重点研发计划1项、浙大二院“551 工程”、浙江省领雁计划项目、浙江省卫生领军人才项目、国家自然科学基金项目4项、浙江省科技厅重点研发项目1项、浙江省自然科学基金重大项目1项、浙江省医药卫生科技项目省部共建重点项目1项;近5年,以通讯作者身份发表10分以上SCI论文9篇,在骨科著名期刊以通讯作者身份发表SCI论文40余篇;以第一申请人申请发明专利4项;发起一项“评价一种新型抗菌骨牵引针的有效性和安全性的探索性临床试验研究”临床试验。