3D打印技术在骨肿瘤诊疗中的研究进展

3D打印技术在骨肿瘤诊疗中的研究进展

韦武

广西医科大学附属埌东医院（广西医大开元埌东医院） 530000

【摘要】由于影像图像后处理技术日趋成熟，促使3D打印技术被广泛应用于各个领域及各个行业。保肢手术作为临床治疗骨肿瘤的首选方法，面临着彻底完整切除肿瘤、骨缺损及重建患肢功能的挑战，而3D打印技术属于快速成型技术，能满足骨组织工程生物3D打印及肿瘤假体、导航模板及解剖模型个体化制造的要求。本文以3D打印技术为切入点，分析其技术优势，进一步对具体的骨肿瘤诊疗应用要点研究进展进行综述分析，以期为骨肿瘤诊疗提供有效参考建议。

【关键词】3D打印技术；骨肿瘤；研究进展

骨肿瘤好发于人体四肢，例如：膝盖及肩膀关键周围、骨盆或脊柱等。近年来，有研究资料显示，骨科恶性肿瘤普遍面积大且周围侵犯程度广，再者异质性显著，大大增加肿瘤切除及功能重建的难度。以往骨肿瘤术前评估实际边界、范围及位置以影像资料为参考依据，术中结合目测及实践经验切除肿瘤病灶，再选择自体或异体骨、骨水泥及标准骨肿瘤假体完成肢体功能及骨缺损重建的任务，无法满足个体化的要求，普遍存在肢体功能难重建、骨缺损难修补及肿瘤无法完全切除的问题^[1-2]。3D打印技术逐渐被应用于骨肿瘤领域，能辅助医务人员精准切除骨肿瘤，实现个体化修补骨缺损的目标。鉴于此，本文针对“3D打印技术在骨肿瘤诊疗中研究进展”进行综述分析研究具有重要的价值意义。

1.3D打印技术及骨肿瘤概述

3D打印技术，即指的是快速成型技术之一，又称为“增材制造”。该技术指的是将数字模型文件作为基础，通过粉末状金属或塑料等可粘合材料的应用，以逐层打印的方式，对物体进行构造的一种技术。值得注意的是，3D打印一般是利用数字技术材料打印机实现，在诸多领域3D打印技术均具备广泛的应用价值，比如建筑行业、珠宝行业、牙科及医疗产业等。而对于骨肿瘤来说，指的是发生在骨骼或其附属组织的肿瘤，临床有良性和恶性两种，良性骨肿瘤容易根治，而恶性肿瘤则随着病情的进展，病死率高。临床建议，针对骨肿瘤患者采取及时有效的诊疗方法，从而保证患者的生存质量^[3-4]。由于3D打印技术可以针对骨肿瘤构建模型，为骨肿瘤位置、范围、大小判断提供客观、科学的依据，因此在骨肿瘤诊疗工作开展过程中，可以合理科学地应用3D打印技术。

2.有关3D打印技术在骨肿瘤诊疗中的进展分析

2.1骨肿瘤模型个体化进展

绝大多数骨肿瘤的局部解剖模型相对复杂，特别是常见的肩关节、膝关节及骨盆周围肿瘤与重要器官相邻，仅仅依靠术中判断及影像资料无法直接立体化界定肿瘤三维空间的具体位置，难以精准把握病灶切除范围，可能造成病灶清除过多或远远不足的问题，反而增加肿瘤复发率及功能重建难度^[5-6]。同时，3D打印技术能直接形成1:1个性化及立体化的解剖实物模型，适用于术前病灶空间关系评估、临床教学、医患沟通及手术模拟等领域。以往骨肿瘤手术普遍由术前影像片中获取相关信息数据，对于骨科医师立体对位、手术技巧及读片水平的要求相对严格。

与以往单一凭借经验目测、空间想象及影像片的方法相比，3D打印骨肿瘤模型不止能客观全面反映除患者疾病状态，更能帮助主治医师直观观察局部相邻器官或组织的神经、血管等重要解剖结构三维空间关系，满足快速准确识别肿瘤范围、边界及位置的要求^[7-8]。有学者经研究发现，纳入31例脊索瘤患者均实行3D打印技术治疗，发现其打印模型明确显示出累及区域及相应等级，经术中验证后结果相一致，说明术前个体化模型能帮助主治医师快速定位骨肿瘤位置，大大提高术中瘤体切除的完整性、有效性及安全性，极大程度上减轻对相邻组织中神经及血管的损伤程度。

2.2导航模板个体化进展

病灶切除是否完整准确是骨肿瘤个体化修复重建的关键性环节，而运用3D打印技术所制作的导航模板能充分发挥数字化技术的应用优势，满足精准设计的要求，一次性准确截骨，预防出现个人把握不准重复截骨的问题，一定程度上简化截骨或肿瘤切除的流程，不止能大幅度提升肿瘤病灶切除的效果，更能保障手术治疗效果，大大提高手术治疗有效性^[9-10]。有研究资料显示，经3D打印技术制作个体化导航模板指导骨盆肿瘤手术，其结果显示能完整切除不同类型及不同发病阶段的骨盆肿瘤，完全保证骨盆局部解剖结构与假体间匹配完整性，有利于重建其骨盆功能。

同时，3D打印技术所定制的个性化导航模板可用于术前诊断领域。有学者经研究发现，利用3D打印技术所定制的个性化导航模板，能大大提高骨肿瘤患者穿刺活检的成功率，其穿刺送检组织与术后病理结果间相一致，并且穿刺时无任何重要解剖结构在损伤的情况，尤其是术后未出现血管或神经方面损伤症状，大大提高骨肿瘤术前诊断的有效性及准确性。由此可见，3D打印个体化导航模板能明显提高术前诊断的精确程度，有效改善其术后功能

^[11-12]。此外，有学者借助3D打印技术制作髋臼导板整块切除骨盆肿瘤，发现其平均线性差距相对明显，说明3D打印技术所制作的导航模板具备明显的个体化特点。

2.3肿瘤假体个体化进展

与其他类型肿瘤相比，骨肿瘤往往瘤体巨大，往往合并出现局部破坏性生长的情况，极易侵袭相邻器官组织，甚至可能引发肿瘤包绕周围神经及血管的问题。一旦切除肿瘤后不存在标准化匹配假体则需要遵循传统术式进行截肢处理，再者骨肿瘤具有高度异质性。由此可见，骨肿瘤保肢手术治疗中往往面临着两大挑战，例如：彻底切除肿瘤且尽量保留正常组织、切除病灶后个体化修补骨缺损及重建肢体功能^[13-14]。3D打印技术所形成的个体化肿瘤假体植入物具有表面骨长入及形态适配个体化等鲜明特点，适用于修复重建骨肿瘤切除后所留下的缺损，是弥补以往手术治疗不足的主要方法。

3D打印肿瘤假体植入物具有解剖匹配特性及高度个体化等鲜明特点。有研究资料显示，纳入1例C2尤因肉瘤切除术后植入3D打印定制椎体，能恢复肿瘤切除后所保留的特定解剖缺损结构，并且术后1年经CT检查未发现肿瘤复发或假体未见下沉或移位的情况，其骨整合相对良好。同时，有学者经研究发现，运用3D打印技术进行个体化假体治疗1例右股骨中下段骨肉瘤患儿，术后1年经CT检查发现假体位置与周围骨质显示出高度嵌合的状态，其膝关节活动相对正常，明显改善肢体功能。由此可见，此类假体的个体化特征能与人体解剖结构间高度契合，与正常组织间融为一体，完全填补骨缺损的空间。

3D打印肿瘤假体内植入物以骨长入效果良好为应用优势的集中体现。有学者应用三维打印钛T9椎体植入术后T9椎体能完全切除原发性骨肿瘤修复其骨缺损，而该假体普遍为多孔钛终板，能大大提高解剖结构适用性，有助于上下椎体间相互融合^[15-16]。同时，有研究资料发现，运用3D打印技术能制作出半骨盆接触面多孔结构假体，进行骨盆肿瘤治疗，经术后6个月CT复查发现患侧骶髂关节间隙与健康侧相比差异轻微，说明3D打印半骨盆假体能维持骶髂关节的稳定性，大大降低并发症发生风险。

3.结论

通过本文探究，认识到3D打印技术贯穿于骨肿瘤修复重建过程始终，包括术中操作、术前评估及术前规划等环节，能满足建立个体化骨肿瘤解剖模型的要求，为精确评估骨肿瘤位置范围提供三维立体化平台，大大提高病灶切除的完整性及准确性。同时，导航模板的个体化特征能辅助医务人员完整切除肿瘤，最大程度上保留正常组织。此外，运用3D打印技术能形成肿瘤假体内植入物及骨组织工程支架，大大提高骨缺损局部与植入物间匹配程度，兼顾传统肿瘤假体人体生物相容性、生物力学及肿瘤假体强度的优势；因此，3D打印技术在骨肿瘤诊疗中的应用具备可行性及有效性，值得借鉴及应用。

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