郭衛(wèi)，梁海杰，楊毅，楊榮利，姬濤，臧杰，杜志業(yè)

肱骨遠端是原發(fā)或轉(zhuǎn)移性骨腫瘤的少見發(fā)病部位[1,2]，因其鄰近上肢主要神經(jīng)血管，保肢手術(shù)難度較大。然而，隨著新輔助化療的應用及影像學技術(shù)的發(fā)展，保肢手術(shù)的安全性已得到證實。肱骨遠端腫瘤切除后骨缺損有多種重建方式，其中全肘關(guān)節(jié)假體置換術(shù)因其即刻穩(wěn)定性好、允許早期活動、術(shù)后功能狀態(tài)良好，成為肱骨遠端骨缺損的主流重建方式[3-5]。然而，目前應用于大段骨缺損的全肘關(guān)節(jié)假體均為鉸鏈式假體，需要將髓內(nèi)柄固定于肱骨及尺骨髓腔內(nèi)，可實現(xiàn)較好的功能狀態(tài)，但在肘關(guān)節(jié)屈伸活動中會引起襯墊處及髓內(nèi)柄周圍較大的應力，最終引起磨損和假體松動[1-8]。為了減少假體應力及并發(fā)癥的發(fā)生，肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)置換術(shù)（distal humeral hemi-arthroplasty,DHH）可能是一種合理的方法。

隨著3D 打印技術(shù)在骨缺損重建應用的逐步推廣，臨床可以設計和生產(chǎn)任意形狀的假體[9]。由于肘關(guān)節(jié)是一種復雜的關(guān)節(jié)，包含多個維度的活動度，某種簡單的關(guān)節(jié)機制（如單純鉸鏈）難以完全模擬其生理狀態(tài)。因此，本課題組摒棄傳統(tǒng)的全肘關(guān)節(jié)的理念，設計了一款定制的肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體。該假體依靠患者肱骨的CT 數(shù)據(jù)，應用3D 打印技術(shù)生產(chǎn)出與尺骨鷹嘴、橈骨小頭關(guān)節(jié)面匹配的“金屬肱骨”，從而實現(xiàn)適型匹配和仿生重建。

本研究總結(jié)了7例使用3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體重建的肱骨遠端惡性腫瘤患者的短期隨訪結(jié)果，旨在探討應用3D 打印定制半肘關(guān)節(jié)置換術(shù)的圍手術(shù)期安全性、腫瘤學預后、假體相關(guān)并發(fā)癥及術(shù)后功能狀態(tài)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①診斷為肱骨遠端惡性腫瘤；②接受瘤段截除、假體置換術(shù)。排除標準：①非惡性腫瘤者；②未手術(shù)者；③使用其他方法重建者。

回顧性收集2018 年6 月至2019 年6 月北京大學人民醫(yī)院骨與軟組織腫瘤中心診治的患者，符合納入標準的病例共8例，其中1例使用全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)而被剔除，最終共有7例患者納入本研究。其中男4例，女3例，年齡12～61歲，平均年齡（34.3±21.6）歲。所有患者均為右利手。5例患者為右上肢受累。診斷包括骨肉瘤2例、尤文肉瘤2例、軟組織肉瘤累及肱骨2例（包括小圓細胞肉瘤及未分化肉瘤各1例）、腎癌孤立轉(zhuǎn)移1例。2例為復發(fā)病例，余5例為初治病例。1例伴有病理性骨折。5例患者接受新輔助化療并獲得顯著的腫瘤應答。2例患者術(shù)前肘關(guān)節(jié)活動度受限，其中1例為伸肘30°受限，另1例肘關(guān)節(jié)60°屈曲僵直。見表1。

表1 7例患者人口學資料

本研究已通過北京人民醫(yī)院倫理委員會審批，并豁免患者知情同意。

1.2 假體的適應證與禁忌證

3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體的適應證為肱骨遠端骨缺損累及關(guān)節(jié)面。禁忌證：①肱骨遠端及尺骨近端同時缺損；②合并嚴重肘關(guān)節(jié)炎；③肘關(guān)節(jié)周圍軟組織缺損嚴重，預期無法實現(xiàn)良好的軟組織重建。

1.3 假體的設計及生產(chǎn)

所有患者在術(shù)前（通常在最后1個療程的新輔助化療期間）均接受患側(cè)肱骨增強MRI及雙側(cè)肱骨CT檢查。增強MRI檢查以明確肱骨遠端關(guān)節(jié)內(nèi)切除的安全性，并確定安全的截骨長度。對側(cè)肱骨的CT數(shù)據(jù)作鏡像轉(zhuǎn)換后用于假體設計。

通過CT數(shù)據(jù)模擬，設計時假體的關(guān)節(jié)面與患者肱骨遠端的關(guān)節(jié)面一致，同時將內(nèi)、外側(cè)髁縮小至實際的80%以利于軟組織覆蓋（圖1A）。假體遠端兩側(cè)留3～4個側(cè)孔用于重建軟組織附著，鷹嘴窩留1個主孔用于重建前關(guān)節(jié)囊（圖1B）。假體長度由計劃的截骨長度決定，通常是腫瘤邊緣外3 cm。假體均使用骨水泥型髓內(nèi)柄固定，髓內(nèi)柄粗細由CT 數(shù)據(jù)來設計，通常準備3 個型號供術(shù)中選擇。假體使用Ti6Al4V 合金通過電子束熔融技術(shù)（electron beam melting,EBM）生產(chǎn)。

圖1 3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體

1.4 假體的安裝步驟

腫瘤切除手術(shù)步驟與文獻報道[8]基本一致，腫瘤切除過程中可能需要切開肱三頭肌作舌形肌瓣來增加暴露范圍。腫瘤切除后，先準備肱骨髓腔，使用軟鉆擴髓至合適大小。體外組裝假體，并用LARS韌帶（Ligament Advanced Reinforcement System，法國）包裹假體并縫合固定（圖1B）。然后使用骨水泥固定假體，注意維持正常力線，待骨水泥干結(jié)后進行軟組織重建。先將內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊及屈肌總腱縫合至假體內(nèi)側(cè)髁上的釘孔，收緊縫線時即復位肘關(guān)節(jié)。然后通過主孔縫合固定前關(guān)節(jié)囊，并將外側(cè)關(guān)節(jié)囊及伸肌總腱縫合于外側(cè)髁的釘孔上。最后縫合切開的肱三頭肌，留置引流管1根，逐層關(guān)閉傷口。

1.5 術(shù)后管理

引流量少于20 ml/d即可拔除引流管。術(shù)后使用第三代頭孢預防感染至拔除引流管（通常3～4 d），之后序貫口服抗生素1 周?；颊咝g(shù)后4 周內(nèi)建議佩戴肘關(guān)節(jié)支具。期間，術(shù)后1 周內(nèi)肘關(guān)節(jié)制動于屈肘15°，但鼓勵活動肩關(guān)節(jié)及手部；術(shù)后第2周可開始肘關(guān)節(jié)屈伸被動活動；術(shù)后第3周可開始肘關(guān)節(jié)屈伸主動活動?；颊邞苊馓嵛锍^5 kg。術(shù)后化療通常在術(shù)后2～3周開始。

1.6 隨訪計劃及評價標準

所有患者均按計劃隨訪：術(shù)后2年內(nèi)每3個月隨訪1 次，第3～5 年每6 個月隨訪1 次。隨訪內(nèi)容包括肘關(guān)節(jié)及胸部影像學檢查、全身骨顯像及必要的實驗室檢查。鼓勵患者于本中心門診隨訪，行動不便者可由家屬攜帶影像學資料前來復查，逾期未來復查者安排電話隨訪。療效評價指標包括生存狀態(tài)、疾病狀態(tài)、假體并發(fā)癥情況及其他。末次隨訪時評估肘關(guān)節(jié)活動度，并使用美國肌肉骨骼腫瘤學會-93量表（Musculoskeletal Tumor Society-93,MSTS-93）及Mayo 肘關(guān)節(jié)功能評分（Mayo elbow performance score,MEPS）評估存活患者肘關(guān)節(jié)功能狀態(tài)[10,11]。本研究末次隨訪時間為2020年9月。

2 結(jié)果

2.1 圍手術(shù)期安全性

本組病例假體準備時間為7～12 d，平均（8.4±1.9）d。無一例患者在假體準備期間出現(xiàn)明顯腫瘤進展。手術(shù)時間100～240 min，平均（137±51）min；術(shù)中失血量50～750 ml，平均（207±254）ml；肱骨切除比例（肱骨切除長度/肱骨全長）為19.4%～58.1%，平均（37.0±12.8）%。所有病例均獲得邊緣性或廣泛性切除，術(shù)中假體均順利安裝，無一例患者術(shù)中發(fā)生并發(fā)癥。見表2。

2.2 腫瘤學預后及假體相關(guān)并發(fā)癥

本組病例隨訪12～24個月，平均隨訪（18.4±5.0）個月。所有患者均為存活狀態(tài)（6例無瘤生存、1例帶瘤生存）。1 例患者（患者編號6）術(shù)后4 個月出現(xiàn)皮下復發(fā)，予以局部切除，余患者未見復發(fā)。術(shù)后并發(fā)癥包括2例早期并發(fā)癥：1 例為術(shù)后第1 天出現(xiàn)橈神經(jīng)麻痹，表現(xiàn)為垂腕，術(shù)后2個月后自行恢復；另1例為術(shù)后第5天行X線片檢查時發(fā)現(xiàn)假體半脫位，該患者術(shù)中并未使用LARS 韌帶，只是將關(guān)節(jié)囊、側(cè)副韌帶和肌腱直接縫合于假體孔洞上，發(fā)現(xiàn)半脫位后予以切開復位并重新縫合上述軟組織附著，并嚴格支具制動6周。該患者術(shù)后隨訪未再出現(xiàn)假體脫位，且功能滿意。至末次隨訪，本組病例未見傷口愈合不良、假體松動、斷裂、感染或退行性關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥出現(xiàn)。見表2。

2.3 術(shù)后功能狀態(tài)

末次隨訪時，本組患者最大屈肘為100°～135°，平均（119.3±11.7）°，伸肘受限為0°～30°，平均（10.0±13.8）°（表2），因此肘關(guān)節(jié)活動度為70°～135°，平均（109.3±23.0）°。MSTS-93 評分為26～28 分，平均（27.6±0.8）分。除了提物能力受限以外，本組患者在疼痛、上肢功能、情感接受、手的位置、手靈巧度方面均獲得較高的得分（表3）。MEPS評分為95～100分，平均（98.6±2.4）分。全部7 例患者的肘關(guān)節(jié)均為穩(wěn)定、無疼痛狀態(tài)，具有良好的活動度，并能完成量表上的所有任務（表4）。

表2 7例患者手術(shù)及預后資料

表3 7例患者MSTS-93評分系統(tǒng)評估上肢功能情況

表4 7例患者MEPS評分評估肘關(guān)節(jié)功能情況

典型病例見圖2和圖3。

圖2 病例4，男，14歲，右肱骨遠端尤文肉瘤，接受術(shù)前化學藥物治療、手術(shù)治療及術(shù)后化療。手術(shù)方案為肱骨遠端瘤段截除、3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體置換術(shù)

圖3 病例7，女，12歲，右肱骨遠端骨肉瘤，接受術(shù)前化學藥物治療、手術(shù)治療及術(shù)后化療。手術(shù)方案為肱骨遠端瘤段截除、3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體置換術(shù)

3 討論

肱骨遠端的惡性腫瘤非常少見。雖然假體置換術(shù)是該部位骨缺損的主流重建方式，但肘關(guān)節(jié)假體置換術(shù)在腫瘤病例中的應用只有小宗病例報道（表5）?？偨Y(jié)而言，腫瘤型全肘關(guān)節(jié)假體和假體異體骨復合物（如Coonrad-Morrey 假體+異體骨）為最常見的假體類型。這些用于腫瘤病例的假體均為鉸鏈式全肘關(guān)節(jié)，可維持滿意的關(guān)節(jié)穩(wěn)定性并實現(xiàn)良好的肘關(guān)節(jié)活動度，因而適合重建腫瘤切除后骨和軟組織均缺損較大的狀態(tài)[1-8,12-14]。然而，這樣的鉸鏈式假體在患者運動中會在鉸鏈接觸面及假體柄周圍產(chǎn)生較大的應力，最終導致磨損和假體松動[1,2,6-8,12,15,16]。為了降低遠期松動的風險，臨床需要一種更加接近正常肘關(guān)節(jié)活動的重建方式，如半肘關(guān)節(jié)假體置換術(shù)。實際上，DHH 的理念曾有零星報道用于創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎或炎癥性關(guān)節(jié)炎的治療中，但因其匹配度不高，導致功能狀態(tài)不滿意，且并發(fā)癥發(fā)生率較高[17,18]。隨著3D 打印技術(shù)的應用，這種適型匹配的假體理念最終得以實現(xiàn)[19,20]。本研究創(chuàng)新性地設計并應用了一款3D 打印的肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體，不僅實現(xiàn)了關(guān)節(jié)面匹配、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性及活動性的短期要求，還降低了假體周圍應力，解決了遠期磨損和松動的關(guān)鍵問題。短期隨訪結(jié)果顯示，這種3D 打印定制型肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體具有良好的應用安全性，并可實現(xiàn)滿意的功能狀態(tài)。

表5 有關(guān)肘關(guān)節(jié)周圍腫瘤切除后行假體置換的主要文獻

3.1 圍手術(shù)期安全性

應用3D打印定制假體首先要考慮的就是其時效性。如果假體制作周期太長，可能會出現(xiàn)腫瘤進展，延誤患者治療。根據(jù)作者的醫(yī)工交互經(jīng)驗，這種半肘關(guān)節(jié)假體一般需要1～2 d 進行設計、3 d 進行3D 打印、1～2 d進行打印后加工。因此，本研究中的假體制作周期均較短，且大部分患者在最后一輪新輔助化療期間即開始假體制作，因此無一例患者在等待假體制作期間出現(xiàn)腫瘤進展。

定制假體另一個要考慮的問題就是匹配。為了術(shù)中安裝具有更多靈活性，本研究中假體均為分體式設計，假體主體和髓內(nèi)柄使用錐接連接，髓內(nèi)柄根據(jù)CT測量的肱骨髓腔大小準備3個粗細型號。半肘關(guān)節(jié)假體的一大優(yōu)勢在于不需要尺骨部件的固定，后者往往是全肘關(guān)節(jié)置換手術(shù)的難點，需要較長的學習曲線，并有可能出現(xiàn)尺骨的劈裂性骨折[6]。此外，對于兒童患者或本研究中曾行尺骨手術(shù)的患者（患者編號7），尺骨的情況不允許置入假體柄，3D 打印DHH 可能是現(xiàn)有最好的重建方式[21]。本研究中所有假體均順利安裝，無一例患者出現(xiàn)術(shù)中并發(fā)癥，且手術(shù)時間較短，術(shù)中失血量少，提示良好的手術(shù)安全性。

3.2 假體相關(guān)并發(fā)癥

在腫瘤病例中，對比其他部位的假體置換術(shù)，全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)的并發(fā)癥發(fā)生率較高（表5）。根據(jù)文獻報道，隨訪25～96 個月中，全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)后翻修率為5.5%～41.7%[1,2,4-8,17,22,23]。無菌性松動，尤其是肱骨部件的松動，是假體失敗的最常見原因，發(fā)生率可達30%[5]。尺骨側(cè)部件的并發(fā)癥如松動、骨折等亦比較常見。半肘關(guān)節(jié)假體的理念優(yōu)勢在于，通過降低關(guān)節(jié)界面及假體柄周圍的應力，降低襯墊磨損和假體柄松動的風險。本研究隨訪中未見無菌性松動或退行性關(guān)節(jié)炎，驗證了半肘關(guān)節(jié)的合理性。

本研究中1例患者發(fā)生術(shù)后早期假體半脫位，分析原因可能是因為術(shù)中沒用LARS 韌帶重建軟組織附著。雖然這種3D打印定制假體的關(guān)節(jié)面能與尺骨和橈骨完全匹配，但其穩(wěn)定性依賴于假體周圍軟組織重建，尤其是關(guān)節(jié)囊的重建。為實現(xiàn)良好的關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，在設計上假體留有側(cè)孔和主孔用于縫合關(guān)節(jié)囊、側(cè)副韌帶及伸/屈肌總腱。通過這樣精細的軟組織重建，能恢復正常肘關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。然而，將軟組織附麗直接縫于光滑孔洞上不能提供足夠的即刻穩(wěn)定性，術(shù)后早期鍛煉時容易出現(xiàn)縫合處撕裂、脫落而導致半脫位。先使用LARS韌帶包裹假體，再將上述軟組織結(jié)構(gòu)縫合至LARS 韌帶和假體上（穿過側(cè)孔），可實現(xiàn)更為滿意的即刻固定，從而允許早期功能鍛煉。術(shù)后隨著LARS韌帶與軟組織逐步愈合，則可提供更加牢固的遠期固定。本組6 例使用LARS韌帶重建的患者中，無一例出現(xiàn)假體脫位，并允許術(shù)后1周開始功能鍛煉。

神經(jīng)受損是肘關(guān)節(jié)周圍腫瘤切除假體置換術(shù)后常見的并發(fā)癥之一，發(fā)生率為5.6%～25.5%（表5）[1-8,12-14]。本研究中1例患者在術(shù)后24 h出現(xiàn)橈神經(jīng)麻痹。該患者術(shù)后即刻橈神經(jīng)功能正常。橈神經(jīng)麻痹可能與術(shù)后早期軟組織腫脹及包扎過緊有關(guān)。術(shù)中應注意保護橈神經(jīng)及尺神經(jīng)，并在術(shù)后應持續(xù)留意手部感覺和運動狀態(tài)。

3.3 術(shù)后功能狀態(tài)

肘關(guān)節(jié)周圍惡性腫瘤切除后行全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)可獲得滿意的功能狀態(tài)（表5）。根據(jù)既往文獻報道結(jié)果，末次隨訪時肘關(guān)節(jié)活動度為40°～108°，大部分病例活動度均＞100°；MSTS-93 評分為76%～85%，MEPS評分為75～84分[1,2,4-8]。本研究患者末次隨訪時肘關(guān)節(jié)平均活動度為（109.3±23.0）°，與文獻報道結(jié)果相當[1,3-5]。平均MSTS-93 評分、MSTS-93 百分比和MEPS評分分別為（27.6±0.8）分、91.9%和（98.6±2.4）分，優(yōu)于既往大部分文獻報道結(jié)果。7 例患者除了提物受限外，在日常生活中無任何限制。上述結(jié)果證實，3D打印肱骨遠端半肘關(guān)節(jié)假體可實現(xiàn)關(guān)節(jié)面的完美匹配，允許正常肘關(guān)節(jié)的活動。此外，本假體的側(cè)孔可用于重建前臂伸肌和屈肌的止點，這是傳統(tǒng)的全肘關(guān)節(jié)假體或以前的肱骨遠端表面半關(guān)節(jié)假體無法實現(xiàn)的。LARS韌帶的輔助重建，有利于提供足夠的即刻穩(wěn)定性，并允許早期功能鍛煉，避免關(guān)節(jié)僵硬。這種新型的3D打印肱骨遠端半關(guān)節(jié)假體可達到較傳統(tǒng)肘關(guān)節(jié)假體相似甚至更好的功能狀態(tài)。

3.4 本研究的局限性

本研究的局限性：①這是一個單臂的回顧性研究，納入病例數(shù)較少，隨訪時間較短。雖然短期隨訪提示極低的并發(fā)癥發(fā)生率及優(yōu)良的功能狀態(tài)，但本研究尚需納入更多病例及更長時間的隨訪來評估這種新型假體的預后。②這是一個單臂研究，未設置對照組，僅將本研究結(jié)果與既往文獻報道結(jié)果比較。然而，肘關(guān)節(jié)周圍惡性腫瘤發(fā)病率較低，難以進行隨機對照研究來探討這種新型假體的優(yōu)劣。③由于假體關(guān)節(jié)面為金屬（假體）對軟骨（尺骨和橈骨），有磨損和退行性關(guān)節(jié)炎的可能，需要更長時間的隨訪來評估這些并發(fā)癥的發(fā)生率。④雖然在早期設計時假體的內(nèi)、外側(cè)髁大小縮小為正常大小的80%，作者發(fā)現(xiàn)縮小后的內(nèi)側(cè)髁仍會造成皮膚突起，這在瘦小的患者中有可能會造成皮膚破潰等問題。因此，作者在后期設計中會將內(nèi)側(cè)髁完全移除，形成一個光滑的弧面，更有利于軟組織覆蓋和降低傷口問題的風險。

4 結(jié)論

3D打印定制肱骨遠端半關(guān)節(jié)假體是重建肱骨遠端骨缺損的可靠選擇。短期隨訪結(jié)果提示，這種半關(guān)節(jié)假體具有良好的圍手術(shù)期安全性、較低的假體相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率及良好的術(shù)后功能狀態(tài)。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突