3D打印導板在腫瘤性長骨畸形脛骨截骨矯形中的應用

浦飛飛，張志才，邵增務，于一涵，吳蔚，馬曉孟，劉蕓

良性骨腫瘤臨床較為多見，當腫瘤生長在長骨近關節處可影響關節活動，進而演變為長骨畸形，進一步加重畸形，導致骨關節炎，影響患者正常生活[1]。目前針對長骨畸形的治療手段有限，傳統截骨矯形依據術者對X線片粗略測量的長骨畸形狀況，依靠術者個人經驗進行截骨操作，費時費力，對于截骨矯正角度難以控制誤差，容易引起關節半脫位，甚至損傷血管神經[2]。3D打印技術通過數字建模、輔助材料及內植物打印等指導截骨的術前設計和術中導向，提高截骨精度[3]。術前可以參照手術部位三維模型的骨性標志點調整力線和旋轉軸線，制定個性化截骨方案[4-5]。本研究回顧性分析52 例3D 打印截骨導板輔助的骨腫瘤長骨畸形截骨矯形資料，為臨床治療提供指導。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2021 年6 月至2022 年12 月收治的骨腫瘤長骨畸形截骨矯形患者。納入標準：①肢體良性骨腫瘤合并畸形需行截骨矯形者；②采用3D 打印截骨導板行截骨矯形。排除標準：①未采用3D 打印截骨導板輔助截骨矯形的患者；②惡性骨腫瘤患者；③合并嚴重關節炎、類風濕性關節炎患者；④合并肝腎器官和神經系統嚴重原發性疾病者。

本組52 例，男32 例，女20 例。年齡18～53 歲，中位數36 歲。骨腫瘤病理類型：骨軟骨瘤病34 例，骨纖維異樣增殖癥12 例，其他類型6 例。單側畸形39例，雙側畸形13 例。本組患者的主要臨床癥狀均為膝關節外翻畸形，膝關節活動受限。發病至手術時間1～13年，中位數5年。

本研究經華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院醫學倫理委員會審查批準（2021-IEC-484），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 手術方法

3D打印截骨導板設計制作（圖1）：術前行雙下肢CT 掃描，掃描數據以Dicom 格式導入Mimics 軟件，三維重建下肢骨骼并以STL 格式保存分析。使用Miniaci 法計算下肢力線并分析脛骨高位截骨角度。然后再模擬脛骨近端外側上方截骨平面，分析調整脛骨平臺后傾角度，最后模擬脛骨結節后方截骨平面。當截骨平面明確后，模擬手術截骨，計算分析下肢力線矯形情況。制備3D 打印截骨導板，并行光固化處理，然后經低溫等離子消毒后備用。

圖1 3D打印截骨導板設計

手術操作（圖2）：所有手術均由同一組醫師完成?；颊哂谌砺樽硐?，患肢大腿根部上止血帶。常規消毒、鋪巾。取前方縱形切口，逐層切開皮膚、筋膜，顯露并鈍性分離肌肉，顯露下肢長骨畸形區域，根據術前設計安放截骨導板，克氏針固定截骨導板，行脛骨高位楔形截骨，斷端復位后透視確認復位情況。采用鎖定加壓接骨板行斷端固定，軟尺測量下肢力線和下肢長度，位置滿意后沖洗傷口，逐層縫合傷口，無菌敷料包扎。

圖2 3D打印截骨導板輔助截骨矯形

1.3 評價指標及隨訪計劃

術前及術后1 周拍攝下肢全長及膝關節負重正側位X線片，測量負重線比率（weight bearing line,WBL）、關節線相交角（joint line conergence angle,JLCA）、脛骨近端內側角（medial proximal tibial angle, MPTA）、脛骨后傾角（posterior tibial slope,PTS）。術前、術后6個月、術后1年采用Lysholm評分評估下肢功能。

1.4 統計學方法

應用SPSS 20 軟件進行統計學分析，正態分布數據采用均數±標準差表示，計量資料比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。。

2 結果

所有患者下肢畸形均得到有效矯正。與術前相比，術后1 周的WBL 和MPTA 均顯著增加，JLCA 顯著減小，差異均有統計學意義（P＜0.05）。與術前相比，術后1 周的PTS 略微增加，但差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 手術前后WBL、JLCA、MPTA、PTS比較（n=52，±s）

表1 手術前后WBL、JLCA、MPTA、PTS比較（n=52，±s）

注：WBL 為負重線比率；JLCA 為關節線相交角；MPTA 為脛骨近端內側角；PTS為脛骨后傾角。

PTS（°）11.64±3.91 12.05±4.13 2.284＞0.05時間術前術后1周t值P值WBL（%）13.48±6.82 64.37±3.49-7.294＜0.05 JLCA（°）3.31±1.24 1.13±0.63-1.463＜0.05 MPTA（°）79.42±9.85 92.89±8.63-4.153＜0.05

術前Lysholm 評分為（84.28±4.39）分，術后6 個月隨訪時（94.68±6.24）分，術后1 年為（95.46±6.51）分。與術前比較，術后6 個月、1 年的Lysholm 評分均顯著增加（t=-5.087，P＜0.05；t=-3.237，P＜0.05）；而術后6 個月與術后1 年的Lysholm 評分比較，差異無統計學意義（t=1.245，P＞0.05）。

典型病例見圖3。

圖3 患者，男，31歲，多發骨軟骨瘤致膝關節外翻畸形

3 討論

骨腫瘤導致的長骨畸形臨床處理較為困難，截骨矯形手術是糾正畸形的有效手段[6]。但肢體畸形常發生在三維空間內，而非單純成角，術前截骨設計還涉及復雜的測量計算，過程復雜繁瑣，傳統截骨方式難以進行精準預測[7]。盡管CT 三維重建技術可以幫助明確畸形狀況，但仍然無法精確解決力線問題，也無法準確制定最佳的截骨方式[8]。因此，如何對骨腫瘤長骨畸形進行精準化截骨矯形成為臨床研究的重點和難點問題，尤其是如何正確選擇術中所需的截骨角度、截骨平面及截骨方向。傳統截骨矯形手術的截骨量和矯正角度主要憑借術者的個人經驗，借助術前X 線的測量和術中反復多次透視調整截骨方式，以上操作不僅費時費力，還會增加患者的輻射時長，造成患者的骨量丟失，延長手術時間，增加術后并發癥，影響截骨矯形效果[9]。

隨著現代醫學技術及工業制造技術的快速發展，可以利用計算機輔助分析最佳截骨角度、大小和方向，借助3D 打印機制作截骨導板輔助術中截骨矯形[10]。3D 打印技術憑借術前數字化建模，確定截骨平面和截骨角度，利于手術者進行術前評估，方便規劃手術方案，同時還可以進行臨床教學和手術預演，也利于醫師和患者的手術談話溝通[11]。3D 打印截骨導板起到截骨導向、定位及保護作用，截骨導板為定制化產品，是根據患者的解剖數據逆向設計而成，并使用增材制造技術完成打印生產，匹配精度高，大大提高手術效率。選擇患者的硬組織特征結構進行定位，術中指示解剖位置，可對術者進行規范化教學，縮短學習曲線，便于新技術的開展和加快中青年醫生成長[12]。本研究采用3D 打印模板，省去了術前復雜的影像學評估和技術選擇，縮短了手術時間，減少了不必要的手術創傷，提高了手術成功率，減少了并發癥。

腫瘤導致的長骨畸形的髓腔與健康骨髓腔存在差異，常表現為狹窄、彎曲、硬化，髓內釘固定存在諸多不便[13]。外固定架相較于接骨板和髓內釘穩定性不足，容易發生釘道感染[14]。本研究在截骨復位后均使用鎖定接骨板內固定，有利于下肢力線的恢復。鎖定接骨板通過特有的釘孔、釘帽螺紋咬合技術，可以對骨塊無提拉作用下實現有效把持，避免術后矯正角度丟失。此外，鎖定接骨板還可通過增加接骨板長度及干骺端多角度螺釘固定來增加骨干支撐及穩定性[15]。本組所有患者均使用鎖定加壓接骨板內固定，術后初始穩定性較好，可以實現早期功能鍛煉。對于骨面貼合程度欠佳的接骨板可行局部塑形，術后隨訪發現對位和力線良好，內固定穩定。

本組患者下肢畸形均得到有效矯正。WBL由術前13.48%±6.82%提高至術后64.37%±3.49%；JLCA由術前3.31°±1.24°減少至術后1.13°±0.63°；MPTA 由術前79.42°±9.85°提高至術后92.89°±8.63°；PTS 由術前11.64°±3.91°變為術后12.05°±4.13°。這些結果表明，3D 打印模板輔助下的截骨矯形手術可以較好地矯正畸形，內固定穩定，滿足早期負重運動要求。3D打印技術實現了精準個體化治療，提高了患者的預后、功能恢復和生活質量，手術安全性更高。但是需要注意的是，矯形手術不僅需要精確的截骨術，還需要外科醫生的臨床經驗，從而更好地治療軟組織，減少并發癥發生。

但本研究也存在回顧性分析研究、納入樣本量較小、隨訪時間較短等局限性，后期仍需進一步研究。

4 結論

總之，骨腫瘤導致的長骨畸形截骨矯形具有一定的臨床挑戰性，3D 打印截骨導板輔助截骨矯正聯合鎖定接骨板內固定利于術前規劃和模擬操作，有利于提升手術效率、提高臨床療效、縮短手術時間、減少術中出血，助力骨科朝著數字化、手術精準化發展。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突