计算机导航辅助髋臼肿瘤精确切除与重建

目的 探索髋臼恶性肿瘤精确切除与重建的有效方法,评价其临床治疗效果.方法 利用图像融合、逆向工程、计算机辅助设计与制造等技术,建立髋臼恶性肿瘤精确切除与重建的治疗流程,完成术前规划并制备个体化定制髋臼假体,利用计算机导航系统辅助手术实施,实现肿瘤的精确切除及假体安装.自2010年12月至2012年5月,采用该流程治疗3例髋臼恶性肿瘤患者,软骨肉瘤2例、原始神经外胚层肿瘤1例,均累及骨盆Ⅱ+Ⅲ区.采用国际骨肿瘤协会(Musculoskeletal Tumor Society,MSTS)功能评分评价患肢功能,统计并发症发生情况.结果 3例患者均成功获得精确的肿瘤切除与髋臼重建.1例患者术后因搬动失误发生髋关节脱位,予以闭合复位;该例患者术后出现下肢深静脉血栓形成,对症治疗后治愈.术后3例患者均获得随访,随访时间10～21个月.至末次随访时3例患者均无瘤生存,未见感染、假体松动、螺钉断裂等并发症.MSTS评分为18～26分.结论 计算机导航辅助肿瘤切除和个体化定制髋臼假体重建能够满足髋臼肿瘤精确切除和重建的要求,肿瘤切除彻底、髋臼重建满意、并发症发生率低、近期效果良好,是外科治疗恶性髋臼肿瘤的一种有效方法,其远期疗效有待于进一步观察.     

骨库同种异体肌腱和半月板的取材

骨组织库虽然在我国已有20余年的历史,但主要集中在骨的获取、加工、保存和临床应用,有关肌腱及半月板获取、加工处理和临床应用的报道则相对较少[1].本文从复习分析国内外有关肌腱和半月板移植最新文献入手,结合自身所在骨库经验,给出了同种异体肌腱和半月板取材、加工及保存的基本原则和方法,以期为同种异体肌腱和半月板在国内的良好应用提供参考.     

数字骨库的建立及其在骨肿瘤手术治疗中的应用

目的 建立数字化骨库,并探讨其在骨肿瘤切除同种异体骨重建中的临床应用价值.方法 采用薄层CT对现有骨库中的大段同种异体骨进行扫描,将所得断层数据输入自制的数字骨科管理软件,三维重建后建立数字化分析系统.利用数字化骨库找到匹配的骨重建材料,并在术前设计截骨范围和异体骨修整.2009年11月至2012年6月对11例骨肿瘤患者采用数字化骨库和计算机辅助导航技术进行手术治疗,男7例,女4例;年龄13 ～42岁,平均24.7岁;其中骨巨细胞瘤3例,骨肉瘤5例,软骨肉瘤2例,尤文氏肉瘤l例.术后复查患处X线片并采用肌肉骨骼肿瘤学会93(MSTS93)评分系统评价肿瘤学结果和功能恢复情况. 结果 应用数字化骨库可以明显缩短异体骨材料的选配时间,并明显提高异体骨选配的精确性.使用计算机辅助导航进行肿瘤切除大段同种异体骨重建,术前CT三维虚拟影像与实际解剖注册点匹配满意,注册误差平均为0.42 mm.11例患者术后随访3～30个月,平均15.7个月;术后复查影像可见肿瘤切除范围与异体骨重建区域与术前计划完全吻合,肿瘤切除范围安全,边界完整,无肢体不等长或畸形发生;未见局部复发和远隔转移,无内固定松动、断裂和关节塌陷,无明显免疫排异反应;异体骨与宿主骨愈合时间5～7个月,平均6.3个月.MSTS93功能评分平均为25.7分. 结论 建立的数字化骨库可在术前精确选择同种异体骨并完成手术设计,结合计算机辅助导航技术可实现骨肿瘤切除、大段同种异体骨重建的个体化设计,可有效提高骨肿瘤手术治疗的安全和疗效.     

导航辅助髋臼肿瘤切除与个体化定制假体重建

目的 探讨计算机导航辅助髋臼周围肿瘤精确切除与个体化定制假体重建的效果. 方法 选取1例左侧骨盆软骨肉瘤切除术后复发患者,男,55岁,二次术前行CT和MRI检查,利用三维图像融合技术判断髋臼周围肿瘤侵袭范围,确定外科边缘及截骨平面,根据截骨后骨盆缺损范围利用计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术设计并定制个体化髋臼假体.术前将CT数据、标记的截骨范围及假体安装参数导入导航系统中进行规划,术中在导航引导下精确切除肿瘤并验证切除边界的准确性,继而在导航辅助下完成个体化定制假体的精确安装,验证假体的匹配程度.切除标本后送病理学检查,测量患肢长度变化,并参照肌肉骨骼肿瘤学会93(MSTS 93)功能评分标准评定关节功能. 结果 三维图像融合技术可有效指导复杂区域肿瘤安全边界的确定.计算机导航辅助肿瘤切除和个体化定制髋臼假体重建能够满足髋臼肿瘤精准切除和重建的要求,切除边缘经病理学检查证实无肿瘤存在,导航验证及影像学证实假体安装准确,假体与截骨界面完美匹配,髋臼位置和角度理想.术后6个月假体在位良好、无松动,螺钉无断裂,肿瘤无复发、转移,无感染,MSTS93评分为16分.结论 综合利用计算机导航、图像融合、逆向工程、CAD/CAM可有效实现髋臼周围肿瘤的精确切除与个体化定制髋臼假体重建,实现手术目标.     

新型3D打印个体化人工椎体在脊柱重建中的初步研究

目的探讨新型3D打印个体化人工椎体在脊柱重建中的优势,并对其重建效果进行临床评估。方法收集2017年1月至2018年12月行全椎体切除术后采用3D打印个体化人工椎体行脊柱重建的15例肿瘤患者的临床资料,其中男8例,女7例;年龄(39.5±13.4)岁(范围:20~57岁)。原发肿瘤12例,转移肿瘤3例。依据肿瘤位置及周围软组织侵及范围,采取单纯后路或前后路联合手术方式行全椎体切除,并进行3D打印人工椎体重建。分析手术时间、术中出血量、术后人工椎体稳定情况、与相邻椎体骨长入情况,手术前后神经功能改变情况、疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS),局部控制情况及患者生存情况。结果本组15例的手术时间(412.0±166.1)min(范围:135~740 min);术中出血量(4140.0±3809.3)ml(范围:100~14000 ml);术后随访(23.2±7.0)个月(范围:12~35个月)。术前VAS评分(4.7±1.1)分,术后7 d(1.6±0.6)分,末次随访时(1.0±0.5)分,术后7 d及末次随访较术前的差异均有统计学意义(P<0.001)。术后7 d术前Frankel分级C级的3例逐渐恢复到D级,余12例D级和E级无变化,差异无统计学意义(Z=-1.732,P=0.083);术后末次随访时Frankel分级较术后7 d无明显变化。影像学表现:术后3个月时人工椎体与临近椎体已有初步的骨愈合;术后12个月时人工椎体和邻近椎体有大量骨连接形成,形成骨整合;术后24个月时可见人工椎体与邻近椎体骨整合更加确实。在随访期内人工椎体无松动移位,内固定无断裂失效。术中1例出现胸膜破裂,术后1例发生脑脊液漏,1例出现L5神经根麻痹,积极对症处理后均痊愈。1例血管内皮细胞瘤和1例上皮样血管肉瘤,分别于术后33个月和35个月死亡,1例软骨肉瘤术后16个月局部复发,服用安罗替尼治疗,肿瘤无进展,余12例无肿瘤复发及远处转移。结论利用3D打印个体化人工椎体对脊柱肿瘤切除后重建,有利于精确恢复脊柱连续性,提供更好的界面匹配,利于骨的长入,同时人工椎体植入后即刻及远期稳定性良好,可满足脊柱重建的需要。     

聚醚醚酮(PEEK)棒用于羊颈椎固定的生物力学评价

[目的]评估直径3.2 mm PEEK棒应用于羊颈椎固定的生物力学稳定性,对比PEEK棒与传统钛合金棒固定的生物力学特点。[方法]取6具新鲜羊C_(3、4)椎体标本,通过非损伤性加载方式分别对完整标本、失稳标本、PEEK棒固定标本、钛合金棒固定标本进行生物力学测试。记录在垂直压缩方向的压缩位移及刚度、椎体前缘微应变,以及前屈、后伸、左右侧弯四个方向的移动度。[结果]PEEK棒固定组和钛合金棒固定组各方向移动度均较完整组减小(P0.05),在左右侧弯方向,PEEK棒固定组移动度大于钛合金棒组(P0.05)。轴向压缩实验显示,两种固定后较完整组刚度均有显著增加(P0.05),PEEK棒固定组刚度小于钛合金棒固定组(P0.05)。颈椎前缘应变结果显示,钛合金棒固定组椎体前缘应变显著低于完整组及PEEK棒固定组(P0.05),PEEK棒固定组应变与完整组未见显著差异。[结论]直径3.2 mm的PEEK棒可以满足离体羊颈椎即刻生物力学稳定的要求,其较钛合金棒固定增加了椎间应力,有利于促进骨性融合。     

数字化结合3D打印个体化导板的设计加工及其在骨肿瘤手术中的应用

目的 设计数字化结合3D打印个体化导板并应用于骨肿瘤切除重建手术,探讨导板及其设计对手术操作的影响. 方法 选取2012年9月至2014年8月期间适合使用手术导板的35例骨肿瘤患者,男21岁,女14岁;年龄6 ～ 67岁,平均22.7岁.恶性肿瘤14例,良性肿瘤21例.通过计算机完成个体化的手术和导板设计,同时采用3D打印技术进行打印.加工使用的3D打印设备分别包括:熔融沉积造型、光固化立体造型、三维印刷工艺以及选择性激光烧结,材料包括:ABS树脂、光敏树脂、石膏、铝合金.术前完成导板的加工、清洗、低温消毒后,按术前计划应用于术中,术后摄患处X线片或CT扫描验证肿瘤切除及重建情况. 结果 35例患者均顺利完成术前个体化设计和3D打印手术操作.其中采用光敏树脂17例,ABS树脂10例,石膏5例,铝合金3例;导板经骨面31例,经皮肤4例.除3例术中导板断裂患者使用常规方式手术外,其余患者均按术前设计完成肿瘤切除及重建手术,术后X线片或CT均显示肿瘤完整切除,重建位置良好. 结论 数字化结合3D打印个体化导板能够适应骨肿瘤手术的个体化需求,在手术中能够准确还原术前设计;不同3D打印技术加工的导板各具特点,需要在术前设计阶段根据术式、加工方式等不同调整导板设计方案.     

三维扫描及其衍生技术在医学领域的应用进展

三维扫描技术是利用扫描设备对物体进行快速扫描,获得其表面或内部结构各点的空间关系,利用计算机构建物体的立体图像,并对重建的三维图像进行观察、测量及分析等处理后获得被扫描物体特征数据的一项科学技术,以其为基础衍生出虚拟现实、导航和3D打印等多项现代技术,在测绘、建模、制造、服装设计及医学等多个领域应用广泛。通过重点介绍三维扫描技术的原理及特点,综述分析三维扫描及其衍生技术在医学领域的应用现状,并拓展其应用思路。     

数字化骨库的建立及在骨肿瘤切除异体骨关节个体化重建中的应用

目的探讨数字化骨库建立的可行性,评价异体骨数字化对于导航下骨肿瘤切除异体骨重建的影响。方法采用CT扫描的方法,对骨库深低温冷冻保存的同种异体骨段进行扫描,通过三维重建建立数字化分析系统（数字化骨库）。利用数字化骨库,选择最佳匹配的骨关节重建材料,数据导人计算机导航系统,标定骨肿瘤切除和异体骨段的截骨范围,依据术前设计在导航下实施、监测。2009年11月至2011年11月,采用数字化骨库和导航辅助切除重建技术对6例关节周围恶性骨肿瘤进行治疗,患者平均年龄（27．2±9．1）岁,其中骨肉瘤3例,软骨肉瘤2例,尤文氏肉瘤1例;Enneking分期：ⅡA期2例,1IB期4例,术后评价肿瘤学结果和功能恢复情况。结果与常规异体植骨材料术前准备操作相比,数字化骨库建立后,大大缩短了异体骨关节材料的选配时间,同时明显地提高了选配的精确性。计算机导航辅助下进行肿瘤切除、异体骨关节切割以及关节力线监控,术中解剖注册点与CT三维虚拟影像匹配满意,注册误差（0．42±0．17）mm。术后影像显示肿瘤整块切除范围和异体骨关节截骨区域与术前计划完全一致,关节重建稳定,无肢体不等长和关节畸形。随访（19．3±0．7．1）个月,未见局部复发和远隔转移,无明显免疫排异反应,异体骨与宿主骨平均愈合时间（5．2±0．8）个月,无内固定松动、断裂和关节塌陷。MSTS93平均功能评分（26．2±4．1）分。结论数字化骨库的建立为术前选配同种异体骨材料提供了精细可靠的信息,结合计算机辅助导航,可以实现骨肿瘤切除异体骨关节重建的个性化设计要求,进一步提高保肢手术的安全性和效果。     

3D打印个体化人工椎体重建胸腰椎骨巨细胞瘤整块切除后脊柱的稳定性

目的:探讨3D打印个体化人工椎体在胸腰椎骨巨细胞瘤整块切除后脊柱稳定性重建中的作用。方法:2017年1月～2019年12月我科共收治10例经病理检查证实且行全脊椎整块切除并用3D打印个体化人工椎体进行脊柱稳定性重建的胸腰椎骨巨细胞瘤患者。其中男性1例,女性9例;年龄38.3±13.7岁。9例为我院初治病例,1例为外院治疗后复发病例。均有不同程度的顽固的局部疼痛,术前疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)为4.5±1.2分;2例有双下肢不完全性瘫痪伴受累节段以下平面感觉减退,余患者肌力、感觉均正常。脊髓功能Frankel分级D级2例,E级8例。肿瘤部位:胸椎6例,腰椎4例;单节段5例,双节段2例,三节段3例。根据WBB(Weinstein-Boriani-Biagini)分期,肿瘤累及A～D区和B～D区各5例。7例采用单一后路肿瘤脊椎整块切除,3例采用前后路联合的方式行肿瘤全脊椎整块切除;肿瘤切除后均采用3D打印个体化人工椎体和钉棒系统进行脊柱稳定性重建。观察患者的术中术后并发症、术后神经功能、肿瘤控制和3D打印人工椎体的状态。结果:手术时间4.5～12.0h(6.5±2.0h);术中失血2300～11500ml(4600±2444ml)。所有患者术后疼痛均明显缓解,术后VAS评分为1.3±0.5分。术后6例出现脑脊液漏,3例出现胸腔积液,无切口感染和伤口裂开等并发症发生。随访时间为7～33个月(16.0±7.9个月)。2例术前脊髓功能Frankel分级D级在术后3个月均恢复至E级。所有患者均存活,无肿瘤局部复发及肺转移。未见3D打印个体化人工椎体下沉或移位,无内固定松动或断裂。结论:对于胸腰椎骨巨细胞瘤,3D打印个体化人工椎体能够有效重建全脊椎整块切除后脊柱的稳定性。