3D打印技术辅助骨肿瘤精准外科治疗

摘要

第一部分、3D打印模型的准确性验证及临床应用研究
　　目的：通过实验验证基于CT数据的3D打印模型与原始解剖结构之间是否存在差异；回顾我科近两年来应用3D打印模型情况，探讨其在骨肿瘤外科治疗的应用价值。
　　方法：随机选取20个羊股骨，分别进行标记后，行0.625mm薄层CT扫描，通过MIMICS软件对扫描数据进行三维重建并按与羊股骨相同的顺序进行标记后，以STL格式导出，分别打印模型。测量羊股骨和3D打印模型的数据并分别记录，对比分析两组数据之间是否存在差异，以SPSS13.0行统计分析，方法为配对t检验，P＜0.05差异有统计学意义；2014年12月至2016年12月，两年里我科打印3D打印模型53例，男23例，女28例，年龄3—78岁（平均年龄39.4岁），其中骨盆模型16例，脊柱模型23例，四肢模型14例，恶性肿瘤23例，良性肿瘤30例。53例模型中，放大缩小打印模型6例，病变同血管神经一起打印12例，分两部分打印内生性肿瘤11例，外生性等比例模型24例。术后进行跟踪随访，评价患者肿瘤有无复发、转移等，四肢肿瘤患者末次随访依据MSTS功能评分系统进行评分。
　　结果：9组数据中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ组数据对比P＜0.05；Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ组数据对比P＞0.05。即位于羊股骨两端的数据解剖组与模型组差异有统计学意义，其他各组数据解剖组与模型组差异没有统计学意义；53例打印模型患者均获得随访，随访时间为3～27个月，平均随访时间13.8月。良性肿瘤中，3例患者术后出现复发，来院再次手术治疗后未发现复发，其余患者术后功能恢复良好，无复发恶变及转移，末次随访MSTS评分25—30分，平均28.3分。恶性肿瘤患者中，6例死亡（均死于肿瘤相关疾病），5例患者术后2-24个月中出现了肺转移或者其他部位多发转移，均带瘤存活，2例局部复发，末次随访MSTS评分16—25分，平均22.4分。
　　结论：3D打印模型与其原始的解剖结构并无明显差异，但在实际应用中，需要综合考虑解剖结构的构成因素，比如软骨、软组织等，必要时通过多种影像技术的结合及精确的三维重建进行最后的打印。3D打印模型，使我们对肿瘤的范围、形态、边界有一个更加清楚的认识，有助于临床准确的诊断、医患之间更好的沟通和辅助术中精确的完成手术。
　　第二部分、3D打印个性化导板的回顾性分析研究
　　目的：回顾性分析我科近两年多来应用3D打印个性化导板的情况，探讨其在骨肿瘤外科治疗中的应用价值。
　　方法：2014年7月至2016年12月，两年多里我科打印3D打印个性化导板41例，男23例，女18例，年龄5—72岁，平均28.6岁，脊柱导板11例，骨盆导板16例，四肢导板14例，恶性肿瘤19例，良性肿瘤22例。41例个性化导板中，打印脊柱置钉导板11例，截骨导板19例，经皮导板3例，新型髋臼导板8例。对于8例应用新型髋臼导板的患者，术后复查X线及CT，根据X线及CT数据分析患侧假体位置和健侧的对比情况。使用SPSS13．0进行统计学分析， P＜0.05差异有统计学意义。术后进行跟踪随访，评价患者肿瘤有无复发、转移等，四肢肿瘤患者末次随访依据MSTS功能评分系统进行评分。
　　结果：所有患者均成功进行个性化的导板的设计和打印，其中2例导板于术中断裂改为常规手术，髋臼导板中1例导板在消毒后出现轻微变形，经术中参考透视影像微调后放置满意，其余均成功应用导板进行手术。应用新型髋臼导板的8例患者手术时间5—8.2小时，平均6.4小时，术中出血3500—9000ml，平均6200ml。术后根据X线及CT评价示：患侧和健侧对比差异无统计学意义。41例患者均获得随访，随访时间为3～32个月，平均随访时间16.5月。良性肿瘤中，患者无复发恶变及转移，MSTS评分24—29分，平均27.6分。恶性肿瘤患者中，4例死亡（均死于肿瘤相关疾病），3例患者术后4～20个月中出现了肺转移或者其他部位多发转移，均带瘤存活，末次随访MSTS评分14—26分，平均21.7分。
　　结论：3D打印个性化导板，实现了术中截骨、置钉等的精准化操作，同时在整体上减少了手术对患者的创伤。3D打印髋臼导板能够辅助术中正确安装髋臼网杯，并减少手术时间、术中出血量及透视次数，术后评估显示髋臼位置良好，具有一定的创新性及不错的效果。
　　第三部分、3D打印个性化定制假体的临床应用探索
　　目的：回顾性分析我科近年来在3D打印个性化金属假体的应用，探讨其在骨肿瘤外科中治疗大段骨缺损的应用价值。
　　方法：2014年1月至2016年12月，三年里我科共实施13例金属3D打印个性化植入假体的手术治疗。男性5例，女性8例，年龄6-65岁，平均33.5岁，软骨肉瘤1例，PNET1例，骨肉瘤1例，尤文肉瘤3例，骨巨细胞瘤3例，软骨母细胞瘤1例，骨母细胞瘤1例，多形性肉瘤1例，肺癌骨转移1例，所有患者均行术前活检确诊或者外院活检结果已经我院病理科会诊。所有尤文肉瘤及普通型骨肉瘤均在术前进行规范新辅助化疗。所有患者均签署“西京医院骨科金属3D打印假体植入知情同意书”。术后进行跟踪随访，评价患者肿瘤有无复发、转移和肢体的功能情况，四肢肿瘤患者末次随访依据MSTS功能评分系统进行评分。
　　结果：所有患者均成功进行3D打印个性化金属假体的设计与打印，并成功完成手术，术后复查 X线显示假体固定位置良好。平均手术时间269.6min，平均出血量1369.2ml，术中术后未出现并发症。13例患者均获得随访，随访时间为3～32个月，平均随访时间17.6月。所有患者均存活，2例术后3个月后出现肺转移，均带瘤存活，1例局部肿瘤复发，1例患者术后因局部疼痛将假体取出，余未发现肿瘤复发及转移，末次随访MSTS评分15—27分，平均23.3分。
　　结论：将3D打印个性化钛合金金属植入物应用于骨肿瘤切除后大段骨缺损患者，很好的解决了既往自体骨、异体骨来源不足，以及假体重建中不匹配等问题，通过精心设计的3D打印个性化钛合金假体，同时根据需要复合腓骨瓣或人工骨的生物重建，实现了肿瘤切除后大段骨缺损的精确重建，同时又具有一定的生物反应活性，在临床上取得了不错的效果，具有很好的应用前景。

目录

声明

缩略语表

前言

文献回顾

1 3D打印技术概述

2 3D打印技术在医学中的应用

3 骨科的精准外科治疗

第一部分3D打印模型的准确性验证及临床应用研究

1 模型准确性验证实验

2 3D打印模型的临床应用研究

3 结果

4 讨论

第二部分3D打印个性化导板的回顾性分析研究

1 研究对象

2 方法

3 结果

4 讨论

第三部分 3D打印个性化定制假体的临床应用探索

1 研究对象

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢