目的

使用3D 打印技術(shù)制造鈦合金胸肋骨，并應(yīng)用于大范圍胸壁缺損的重建修復，以期滿足個性化、解剖學的胸壁重建需求并觀察其臨床療效。

方法

共納入13 例患者，男 9 例、女 4 例，年齡 46 （24～78）歲。所有患者均使用 3D 打印鈦合金胸肋骨植入物對胸壁缺損進行重建，隨訪觀察 1 年。收集患者的人口學特征，圍手術(shù)期相關(guān)臨床數(shù)據(jù)，并對獲得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。

結(jié)果

6 例肋骨腫瘤、6 例胸骨腫瘤及 1 例胸骨化膿性骨髓炎患者最終納入本研究。所有患者術(shù)后均能維持胸壁完整性，未發(fā)現(xiàn)反常呼吸現(xiàn)象，達到了個性化及解剖學的修復目的。胸壁缺損面積為（221.0±206.0）cm2。13 例患者均順利出院，圍手術(shù)期內(nèi)無死亡，2 例發(fā)生肺炎。1 年隨訪期內(nèi)，未發(fā)生植入物斷裂、移位、排斥、過敏等現(xiàn)象；1 例患者化療后切口潰瘍，3 例患者術(shù)后 1 年內(nèi)腫瘤復發(fā)，其中2 例患者發(fā)生死亡，12 例腫瘤患者 1 年復發(fā)率 25.0%，死亡率 16.7%。

結(jié)論

3D 打印鈦合金胸肋骨植入物是一種安全和有效的胸壁缺損重建修復材料，可以滿足個性化、解剖學的胸壁重建修復需求，且臨床效果良好。

正文

目前臨床中常用的胸壁重建材料包括鈦合金材料（如Matrix-RIB 系統(tǒng)和 STRATOS 系統(tǒng)）、合成材料（如甲基丙烯酸甲酯等），補片材料（如聚四氟乙烯、聚丙烯）或生物骨骼（自體肋骨移植或生物肋骨）。但是傳統(tǒng)的胸壁重建材料目前無法滿足現(xiàn)實的臨床需求。一方面，常用的鈦板、骨水泥、生物肋骨等材料需要在手術(shù)中臨時制作，解剖學和力學的適配性差；另一方面，生物肋骨等材料取材有限，難以實現(xiàn)量產(chǎn)和大范圍缺損的修復。因此，臨床中亟需開發(fā)新型的個性化骨性胸壁重建材料。

1   資料與方法

1.1   臨床資料

從2015 年 5 月到 2018 年 12 月，共 13 例患者使用 3D 打印鈦合金植入物完成胸壁重建手術(shù)。所有患者術(shù)前均接受細針穿刺活檢明確病理診斷，同時接受頭顱、胸腹部 CT、全身骨顯像或正電子發(fā)射斷層顯像/X 線計算機體層成像（PET-CT）等檢查，排除其他器官轉(zhuǎn)移。對于擬行肌皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)的患者，需行肌皮瓣滋養(yǎng)血管造影或超聲檢查。納入的患者需滿足預期胸壁缺損直徑>5 cm。胸壁缺損破壞了胸壁的完整性和胸腔壓力的穩(wěn)定性，影響到患者正常的心肺功能。術(shù)前應(yīng)加強呼吸功能鍛煉，改善肺功能，從而降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。

1.2   3D 打印鈦合金植入物的設(shè)計與打印

圖1　3D 打印鈦合金肋骨

a：胸骨；b：植入物

1.3   手術(shù)方法及圍手術(shù)期處理

圖2　3D 打印胸肋骨植入物胸壁重建手術(shù)

a：粘液纖維肉瘤，侵犯左側(cè) 1～4 肋骨；b：切除腫瘤后的胸壁缺損；c：骨骼重建及胸膜重建；d：帶蒂的背闊肌皮瓣覆蓋創(chuàng)面；e：前胸壁慢性化膿性骨髓炎，累及胸骨及 1～8 肋軟骨；f：術(shù)中切除病變后的胸壁缺損；g：骨骼重建及胸膜重建；h：術(shù)后手術(shù)切口外觀

術(shù)后第2～3 d 使用彈力繃帶對傷口加壓包扎，松緊適度，一般持續(xù) 2～3 周以上，避免早期加壓包扎影響患者呼吸狀態(tài)。所有患者術(shù)前半小時靜脈滴注頭孢曲松至術(shù)后 3～4 d 預防感染。術(shù)后立即拔除氣管插管，術(shù)后 6 h 后可進流質(zhì)飲食，術(shù)后第 1 d 即可下床活動。術(shù)后需常規(guī)每日換藥，觀察轉(zhuǎn)移肌皮瓣是否有壞死。負壓引流管每日引流量<30 mL 時，可將引流管拔除。

1.4   倫理審查

本研究經(jīng)過中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院倫理委員會批準（倫理批準號：TDLL-2016196-450）。且每例患者術(shù)前都簽署了個人知情同意書。

在本研究中，通過對所有患者胸壁完整性、是否出現(xiàn)反常呼吸、解剖學重建效果等指標的觀察，進而判斷3D 打印鈦合金胸肋骨植入物進行胸壁重建的有效性。通過對圍手術(shù)期（術(shù)后 90 d 內(nèi)）并發(fā)癥，如植入物斷裂、移位、排斥、過敏、肺部并發(fā)癥、切口感染等指標的觀察判斷其安全性。

1.6   統(tǒng)計學分析

計量資料采用均數(shù)±標準差（  ）描述，對于正態(tài)分布且方差齊性的計量資料組間比較采用獨立樣本 t 檢驗。檢驗水準 α=0.05。使用 SPSS 25.0 及 GraphPad Prism 7 軟件進行分析。

2   結(jié)果

2.1   一般情況

表1 13 例患者的臨床資料

2.2   有效性及安全性評價

13 例患者均行胸壁病變擴大切除術(shù)及 3D 打印鈦合金胸肋骨重建術(shù)，其中 5 例患者術(shù)后發(fā)現(xiàn)腫瘤與肺葉粘連而行肺葉楔形切除，2 例行肌皮瓣轉(zhuǎn)移（采用背闊肌和胸大肌肌皮瓣）。所有患者術(shù)后均能維持胸壁完整性，未發(fā)現(xiàn)反常呼吸現(xiàn)象。術(shù)后通過復查 64 排胸部增強 CT 掃描，并進行三維重建可見 3D 打印鈦合金植入物與胸肋骨共同組成完整的胸壁結(jié)構(gòu)，達到了個性化及解剖學的修復目的（圖3a）。在圍手術(shù)期內(nèi)，2 例發(fā)生肺炎，但經(jīng)抗感染及對癥治療后均好轉(zhuǎn)。在術(shù)后 1 年隨訪中，13 例患者未發(fā)生植入物斷裂、移位、排斥、過敏等現(xiàn)象。1 例患者于術(shù)后化療 2 個月后已愈合傷口皮膚出現(xiàn)壞死致胸肋骨植入物裸露，后再次行手術(shù)取出植入物，并行背闊肌皮瓣轉(zhuǎn)移手術(shù)后傷口愈合。

圖3　3D 打印胸肋骨胸壁重建手術(shù)后

a：胸廓三維重建；b：X 線正位片；c：胸部 CT

2.3   影像學特點

2.4   生存分析

３討論

雖然3D 打印胸肋骨植入物在胸壁重建中可以滿足個性化和解剖性的修復需求，但仍存在一些缺陷。首先，3D 打印技術(shù)對術(shù)者和工程師的配合度要求很高。術(shù)者必須在術(shù)前充分評估病變的切除范圍，在此基礎(chǔ)上還需對手術(shù)中可能遇到的意外情況充分預估，因為現(xiàn)有的 3D 打印植入物無法在術(shù)中調(diào)整其形狀和尺寸。其次，從材料物理屬性而言，鈦合金等金屬材料具有較高密度，后期影像學檢查常常產(chǎn)生強烈的偽影，對后續(xù)疾病的診斷和治療造成一定影響。第三，因鈦合金材料具有較高的彈性模量，因此會造成一定程度的限制性肺通氣功能障礙。