骨肿瘤外科主要任务涉及两个方面：切除与重建。近十年来新材料、新技术不断出现，骨肿瘤切除后骨关节缺损的重建取得长足进步。依照重建方法不同分为生物性重建和机械性重建。此外，新兴的 3D 打印技术在肿瘤性缺损重建的临床应用正在展开，短期效果可靠，然而远期功能结果和并发症少有报道。
引用本文： 李靖, 王臻. 骨肿瘤外科修复重建进展. 中国修复重建外科杂志, 2018, 32(7): 838-842. doi: 10.7507/1002-1892.201806030 复制
骨肿瘤切除后缺损重建方式有生物性重建和机械性重建，不论哪种重建方式，提高重建功能、降低重建并发症均是评估重建结果的重要标准。近年来，3D 打印技术的出现和临床应用，极大地推动了肿瘤性骨关节缺损的修复重建水平。本文对近十年来肿瘤性骨关节修复重建的临床进展，从生物重建、机械重建和 3D 打印三方面进行综述。
1 生物性重建
1.1 节段性骨缺损重建
对于大段骨缺损的生物性重建主要集中在异体骨、灭活骨、带血管自体骨的应用方面。无论哪种方法，单一性生物重建远期并发症不可避免，主要临床问题是感染、骨不连、再骨折等，其发生率达 20%～60%[1-4]。为降低单一性生物重建并发症，Capanna 提出复合重建思想，即将大段异体骨复合带血管腓骨重建大段负重骨缺损。其原理是大段异体骨提供早期力学支撑、骨量、内固定把持，带血管腓骨则在提供活骨骨量的同时促进异体骨和宿主骨之间的骨愈合[5]。经 5 年以上随访观察，重建并发症发生率约为 12%[6]。与单一性生物重建方法相比，复合重建远期并发症发生率显著降低。王臻将用于胫骨复合重建中的腓骨来源，由对侧腓骨游离移植改为同侧带血管蒂腓骨移位，同时对移位后遗留的腓骨缺损用异体骨进行重建；该术式优点在于缩短了手术时间，同时还降低了供区并发症发生风险。复合重建的适应证扩展为肱骨及跟骨重建[7]。空军军医大学西京医院对 76 例肿瘤切除后大段缺损行复合重建，经 3～11 年随访，Ⅰ期愈合率达 100%，骨愈合时间为 7～12 个月，深部感染发生率为 2.8%[8-9]。对于异体骨或关节重建失败病例，采用复合重建方法翻修后骨愈合率大大提高。因此复合重建不仅是大段骨缺损一期重建的可靠方法，也是目前单一性生物重建失败后可靠挽救方法。
1.2 保留自身关节的重建
对于累及干骺端和骨骺的肉瘤，如肿瘤对化疗敏感，为保留受累关节，李靖首次提出灭活边缘的外科切除概念和手术方法。术中将靠近关节的骨内肿瘤组织采用微波或氩氦刀冷冻进行灭活，然后经灭活组织进行肿瘤的节段性切除，从而保留了关节面部分。切除后的节段性缺损行复合重建。尽管灭活后关节组织部分坏死，但主要韧带和关节形合度得以保留，术后患者可获得较好本体感觉和关节稳定性[10-11]。该方法不影响相对应关节面的生长发育，保留了术侧残留骨段的正常生长发育，同时也重建了残存骨量。但应注意该方法治疗后患者肢体短缩不可避免，对于年龄较小的患儿，仍需要进行患侧肢体延长或同侧骨骺固定手术来解决下肢不等长问题。此外，对于远期保留关节端的骨坏死的转归以及是否需要再次手术有待于进一步随访[12]。
1.3 带血管骨骺移植
对于儿童关节切除后的重建，可以选择带血管腓骨骨骺移植 [13]。腓骨骨骺血供为多源性，目前比较成熟的方法是用胫前动脉的骨骺分支作为供血动脉[14]。主要报道的重建部位有股骨头、桡骨远端、肱骨头以及内外踝。在儿童生长发育过程中，带血运的腓骨头骨骺可重塑为与对侧关节面形态相适应的关节面。患儿年龄越小，重塑能力越强，对切取时的手术操作技术要求越高。重建失败主要原因为骨骺供血血管切取失误或血管吻合失败。供区主要并发症为腓深神经部分分支切除后的足下垂，但约 75% 患者神经功能能获得不同程度恢复[15]。
1.4 异体骨关节
随着人工关节的不断研发和普及，异体骨关节在负重部位如膝、髋关节以及骨盆的应用日趋减少。对于一些非负重部位的重建中，异体骨关节仍然是可用的方法。例如，桡骨远端肿瘤切除后缺损重建方法众多，包括桡腕关节融合、自体腓骨头移植成形等，而桡骨远端异体骨关节成形术依然是可靠的方法，术后患者功能恢复较好[16]。
2 机械性重建
2.1 儿童关节重建
累及儿童关节周围的恶性肿瘤大都需要进行关节切除，从上个世纪 70 年代开始就开始有儿童人工可延长关节重建的实践。儿童人工关节在骨发育成熟后将替换为成人型肿瘤关节。儿童肿瘤关节重建的重要问题是需要解决骨骺发育过程中产生的下肢不等长和残留骨量保存问题。尽管目前有众多方法，但结果仍然不尽人意。
2.1.1 可延长假体
可延长假体从早期的机械开放延长发展到现在的非侵入性的体外电磁延长。可延长假体虽然远期随访并发症发生率高，但依然是目前解决长度平衡的有效方法[17-18]。可延长假体主要并发症包括力学失败、松动、断裂、感染、延长失效、水泥固定段的骨丢失等[19]。在 Cipriano 等[20]报道的一组随访超过 6 年的 10 例患者中，假体相关并发症共发生 37 次，再手术 15 次。该组部分患者由于残留柄部骨量不足最终实施了全股骨置换。因此，作者建议对于可延长假体的选择需慎重考虑，以及与患者谈及其他可替代治疗的可行性，如旋转成形术等。
2.1.2 个体化定制半关节
为了保留儿童对侧关节面和骨骺的生长发育，王臻团队设计了定制双动半关节用于儿童股骨远端肿瘤切除后的重建[21]。假体设计理念是通过单关节面置换减少对胫骨平台关节面和骨骺的影响，双动设计最大程度降低了假体对胫骨平台关节软骨面的磨损。柄部生物型半棱设计增加了骨与假体的接触面积，促进骨组织与骨小梁的长入；即时固定更加牢固；防止打入过程中发生股骨劈裂；远期拔出假体时，股骨柄近端没有棱纹结构的部分抓力减小，拔出股骨柄相对容易，对骨组织破坏更小。临床随访 6 例患儿在假体生存期内骨长入良好，未出现股骨柄断裂。胫骨侧关节和骨骺发育几乎不受影响，作为个体化假体解决了保留对侧关节发育和保留残端骨量的问题。肢体短缩的问题需要通过二期手术来解决。
2.2 成人关节重建
2.2.1 组配式人工关节国产化趋势明显
对于肿瘤假体的设计与开发，国产化程度在近十年内逐步提高，骨水泥固定的肿瘤关节趋于成熟。对于生物型固定的肿瘤型假体，早期假体稳定性及随访结果可靠，然而远期假体稳定性以及机械强度尚需要进一步随访。
2.2.2 异体骨假体复合（allograft-prosthesis composite，APC）技术
对于一些重要肌腱附丽的关节，如胫骨近端（髌腱）、股骨近端（外展肌腱）、肱骨近端（肩袖附丽），APC 技术往往能恢复更好的功能和假体生存[22-23]。复合假体中异体骨提供肩袖、外展肌以及伸肌装置的附丽以有助于功能重建，人工关节提供坚强关节面防止单纯异体骨关节面塌陷并发症发生。异体骨与软组织之间形成生物愈合是其优于单纯假体重建的重要特点，必须重视软组织重建。软组织附丽研究发现，异体骨-自体骨固定方法有不愈合的危险；而将自体软组织附丽于异体骨上面可以获得良好愈合和功能。附丽于异体骨的肌肉韧带肌腱组织可与异体骨表面的新骨之间形成黏合，其强度甚至大于异体骨和新骨之间的初始强度。软组织与骨之间愈合在 1 年后可达到初始强度的 80% 左右。术后早期起到保护作用，防止愈合过程中暴力撕脱也是保证最终良好功能恢复的关键。Zehr 等[24] 随访了采用 mega 假体或 APC 治疗的患者各 18 例，发现 10 年植入物生存率分别为 58% 及 76%。Langlis 等[25]报道 APC 治疗 10 年生存率是 81%，而假体治疗后是 65%。
2.3 骨盆重建
随着化疗技术的进步和肿瘤切除技术的不断提高，近十余年对于骨盆缺损的重建方法也不断更新。临床上，马鞍状假体以及定制大型假体由于存在较多并发症而逐渐被摒弃[26-28]。骨盆重建研究聚焦于不同骨盆假体的研发，旨在减少假体重建的重要并发症，包括伤口问题、即刻稳定性获得、长期稳定性保持等方面。假体改进主要集中在操作便利以缩短手术时间、个体化获得最佳固定、骨长入获得远期稳定三方面。
2.3.1 组合式半骨盆假体
累及骨盆髋臼区域的Ⅱ区重建是恢复髋关节功能和获得脊柱骨盆连接的重点。郭征团队采用脊柱钉棒合并改良髋臼连接系统对累及髋臼任何区域骨盆肿瘤进行重建[29]。与定制假体重建相比，该方法优势在于体积小，减少了伤口并发症；对截骨要求不高，术中安放钉棒容易，髋臼杯位置调整灵活，可以根据软组织切除程度来调整髋臼的外展和偏距。不足之处是脊柱螺钉系统有出现远期松动断裂的可能性，因此在重建时尽可能采用多钉固定，以降低远期失败风险。
2.3.2 组配式半骨盆假体
郭卫团队设计了组配式半骨盆假体，组配组件之间连接方便，髋臼的三维空间位置能灵活调整，在临床上获得了较广泛应用[30]。其二代改良假体能够对累及骶髂肿瘤切除后的骨盆缺损进行重建，经对 17 例置换患者进行平均 3 年的随访，结果显示患者美国骨与软组织肿瘤协会功能评分（MSTS）为 58%，重建并发症包括深部感染 2 例、伤口问题 5 例以及 1 例脱位[31]。
3 3D 打印植入物
3D 打印技术近五年来发展迅速，个体化定制的钛合金 3D 打印假体已在临床初步应用。该项技术可根据肿瘤切除后缺损，对植入物形态、强度、重量、表面形态等参数进行个性化设计，使其成为替代传统假体的重要选择。
3.1 节段性缺损
对于长节段性骨缺损的 3D 打印假体植入已有初步临床报道。假体初始稳定性可以通过钢板螺钉或通过与假体一体化的钢板螺钉系统完成，远期稳定性需要通过植入物的骨长入来获得。早期设计的 3D 打印假体有松动和断裂的情况，提示骨长入不完全。王臻团队尝试通过体内生物反应器（假体、带血管腓骨以及人工陶瓷）的方式来获得远期骨长入和稳定性，动物实验结果显示了良好骨愈合[32]。改良设计的 3D 打印假体复合带血管腓骨进行股骨和胫骨重建的临床试验，初期结果证实腓骨成活，固定可靠，中期随访可见骨长入，未出现假体松动和断裂，有望成为下肢长节段负重骨缺损获得持久可靠重建的方法。
3.2 关节假体
对于非负重骨关节的重建，3D 打印假体可以获得良好外形与部分功能，郭征团队首次将 3D 打印的锁骨同时应用于锁骨缺损的肩锁关节和胸锁关节重建，恢复了肩带的部分功能[33]。对于骨盆肿瘤切除后缺损，郭卫团队报道了 35 例 3D 打印的骨盆假体重建结果，主要并发症包括 7 例伤口不愈合、2 例脱位，无感染发生[34]。
3.3 脊柱
对于脊柱肿瘤缺损后的重建，3D 打印假体在特殊区域的使用也初见报道。肖建如团队完成了全颈椎长节段切除后 3D 假体的设计与植入[35]；刘忠军团队设计了枕颈交界区域及上颈椎缺损的 3D 假体和植入[36]。未来 3D 打印假体设计、应用和评估应注重于其生物学和生物力学特性，以获得远期持久重建，新型材料和生物 3D 打印的开展是肿瘤性骨关节缺损修复重建发展的方向。
4 结语
骨肿瘤切除后生物性重建进步主要是对多种生物重建材料的合理组合，提高了重建质量和降低了远期并发症发生风险。机械性重建的发展主要在肿瘤重建个性化假体和 3D 打印植入物方面，近五年内 3D 打印设计理念和临床应用不断涌现。尽管其临床报道短期结果可靠，但最终评估和改进有待进一步随访。
骨肿瘤切除后缺损重建方式有生物性重建和机械性重建，不论哪种重建方式，提高重建功能、降低重建并发症均是评估重建结果的重要标准。近年来，3D 打印技术的出现和临床应用，极大地推动了肿瘤性骨关节缺损的修复重建水平。本文对近十年来肿瘤性骨关节修复重建的临床进展，从生物重建、机械重建和 3D 打印三方面进行综述。
1 生物性重建
1.1 节段性骨缺损重建
对于大段骨缺损的生物性重建主要集中在异体骨、灭活骨、带血管自体骨的应用方面。无论哪种方法，单一性生物重建远期并发症不可避免，主要临床问题是感染、骨不连、再骨折等，其发生率达 20%～60%[1-4]。为降低单一性生物重建并发症，Capanna 提出复合重建思想，即将大段异体骨复合带血管腓骨重建大段负重骨缺损。其原理是大段异体骨提供早期力学支撑、骨量、内固定把持，带血管腓骨则在提供活骨骨量的同时促进异体骨和宿主骨之间的骨愈合[5]。经 5 年以上随访观察，重建并发症发生率约为 12%[6]。与单一性生物重建方法相比，复合重建远期并发症发生率显著降低。王臻将用于胫骨复合重建中的腓骨来源，由对侧腓骨游离移植改为同侧带血管蒂腓骨移位，同时对移位后遗留的腓骨缺损用异体骨进行重建；该术式优点在于缩短了手术时间，同时还降低了供区并发症发生风险。复合重建的适应证扩展为肱骨及跟骨重建[7]。空军军医大学西京医院对 76 例肿瘤切除后大段缺损行复合重建，经 3～11 年随访，Ⅰ期愈合率达 100%，骨愈合时间为 7～12 个月，深部感染发生率为 2.8%[8-9]。对于异体骨或关节重建失败病例，采用复合重建方法翻修后骨愈合率大大提高。因此复合重建不仅是大段骨缺损一期重建的可靠方法，也是目前单一性生物重建失败后可靠挽救方法。
1.2 保留自身关节的重建
对于累及干骺端和骨骺的肉瘤，如肿瘤对化疗敏感，为保留受累关节，李靖首次提出灭活边缘的外科切除概念和手术方法。术中将靠近关节的骨内肿瘤组织采用微波或氩氦刀冷冻进行灭活，然后经灭活组织进行肿瘤的节段性切除，从而保留了关节面部分。切除后的节段性缺损行复合重建。尽管灭活后关节组织部分坏死，但主要韧带和关节形合度得以保留，术后患者可获得较好本体感觉和关节稳定性[10-11]。该方法不影响相对应关节面的生长发育，保留了术侧残留骨段的正常生长发育，同时也重建了残存骨量。但应注意该方法治疗后患者肢体短缩不可避免，对于年龄较小的患儿，仍需要进行患侧肢体延长或同侧骨骺固定手术来解决下肢不等长问题。此外，对于远期保留关节端的骨坏死的转归以及是否需要再次手术有待于进一步随访[12]。
1.3 带血管骨骺移植
对于儿童关节切除后的重建，可以选择带血管腓骨骨骺移植 [13]。腓骨骨骺血供为多源性，目前比较成熟的方法是用胫前动脉的骨骺分支作为供血动脉[14]。主要报道的重建部位有股骨头、桡骨远端、肱骨头以及内外踝。在儿童生长发育过程中，带血运的腓骨头骨骺可重塑为与对侧关节面形态相适应的关节面。患儿年龄越小，重塑能力越强，对切取时的手术操作技术要求越高。重建失败主要原因为骨骺供血血管切取失误或血管吻合失败。供区主要并发症为腓深神经部分分支切除后的足下垂，但约 75% 患者神经功能能获得不同程度恢复[15]。
1.4 异体骨关节
随着人工关节的不断研发和普及，异体骨关节在负重部位如膝、髋关节以及骨盆的应用日趋减少。对于一些非负重部位的重建中，异体骨关节仍然是可用的方法。例如，桡骨远端肿瘤切除后缺损重建方法众多，包括桡腕关节融合、自体腓骨头移植成形等，而桡骨远端异体骨关节成形术依然是可靠的方法，术后患者功能恢复较好[16]。
2 机械性重建
2.1 儿童关节重建
累及儿童关节周围的恶性肿瘤大都需要进行关节切除，从上个世纪 70 年代开始就开始有儿童人工可延长关节重建的实践。儿童人工关节在骨发育成熟后将替换为成人型肿瘤关节。儿童肿瘤关节重建的重要问题是需要解决骨骺发育过程中产生的下肢不等长和残留骨量保存问题。尽管目前有众多方法，但结果仍然不尽人意。
2.1.1 可延长假体
可延长假体从早期的机械开放延长发展到现在的非侵入性的体外电磁延长。可延长假体虽然远期随访并发症发生率高，但依然是目前解决长度平衡的有效方法[17-18]。可延长假体主要并发症包括力学失败、松动、断裂、感染、延长失效、水泥固定段的骨丢失等[19]。在 Cipriano 等[20]报道的一组随访超过 6 年的 10 例患者中，假体相关并发症共发生 37 次，再手术 15 次。该组部分患者由于残留柄部骨量不足最终实施了全股骨置换。因此，作者建议对于可延长假体的选择需慎重考虑，以及与患者谈及其他可替代治疗的可行性，如旋转成形术等。
2.1.2 个体化定制半关节
为了保留儿童对侧关节面和骨骺的生长发育，王臻团队设计了定制双动半关节用于儿童股骨远端肿瘤切除后的重建[21]。假体设计理念是通过单关节面置换减少对胫骨平台关节面和骨骺的影响，双动设计最大程度降低了假体对胫骨平台关节软骨面的磨损。柄部生物型半棱设计增加了骨与假体的接触面积，促进骨组织与骨小梁的长入；即时固定更加牢固；防止打入过程中发生股骨劈裂；远期拔出假体时，股骨柄近端没有棱纹结构的部分抓力减小，拔出股骨柄相对容易，对骨组织破坏更小。临床随访 6 例患儿在假体生存期内骨长入良好，未出现股骨柄断裂。胫骨侧关节和骨骺发育几乎不受影响，作为个体化假体解决了保留对侧关节发育和保留残端骨量的问题。肢体短缩的问题需要通过二期手术来解决。
2.2 成人关节重建
2.2.1 组配式人工关节国产化趋势明显
对于肿瘤假体的设计与开发，国产化程度在近十年内逐步提高，骨水泥固定的肿瘤关节趋于成熟。对于生物型固定的肿瘤型假体，早期假体稳定性及随访结果可靠，然而远期假体稳定性以及机械强度尚需要进一步随访。
2.2.2 异体骨假体复合（allograft-prosthesis composite，APC）技术
对于一些重要肌腱附丽的关节，如胫骨近端（髌腱）、股骨近端（外展肌腱）、肱骨近端（肩袖附丽），APC 技术往往能恢复更好的功能和假体生存[22-23]。复合假体中异体骨提供肩袖、外展肌以及伸肌装置的附丽以有助于功能重建，人工关节提供坚强关节面防止单纯异体骨关节面塌陷并发症发生。异体骨与软组织之间形成生物愈合是其优于单纯假体重建的重要特点，必须重视软组织重建。软组织附丽研究发现，异体骨-自体骨固定方法有不愈合的危险；而将自体软组织附丽于异体骨上面可以获得良好愈合和功能。附丽于异体骨的肌肉韧带肌腱组织可与异体骨表面的新骨之间形成黏合，其强度甚至大于异体骨和新骨之间的初始强度。软组织与骨之间愈合在 1 年后可达到初始强度的 80% 左右。术后早期起到保护作用，防止愈合过程中暴力撕脱也是保证最终良好功能恢复的关键。Zehr 等[24] 随访了采用 mega 假体或 APC 治疗的患者各 18 例，发现 10 年植入物生存率分别为 58% 及 76%。Langlis 等[25]报道 APC 治疗 10 年生存率是 81%，而假体治疗后是 65%。
2.3 骨盆重建
随着化疗技术的进步和肿瘤切除技术的不断提高，近十余年对于骨盆缺损的重建方法也不断更新。临床上，马鞍状假体以及定制大型假体由于存在较多并发症而逐渐被摒弃[26-28]。骨盆重建研究聚焦于不同骨盆假体的研发，旨在减少假体重建的重要并发症，包括伤口问题、即刻稳定性获得、长期稳定性保持等方面。假体改进主要集中在操作便利以缩短手术时间、个体化获得最佳固定、骨长入获得远期稳定三方面。
2.3.1 组合式半骨盆假体
累及骨盆髋臼区域的Ⅱ区重建是恢复髋关节功能和获得脊柱骨盆连接的重点。郭征团队采用脊柱钉棒合并改良髋臼连接系统对累及髋臼任何区域骨盆肿瘤进行重建[29]。与定制假体重建相比，该方法优势在于体积小，减少了伤口并发症；对截骨要求不高，术中安放钉棒容易，髋臼杯位置调整灵活，可以根据软组织切除程度来调整髋臼的外展和偏距。不足之处是脊柱螺钉系统有出现远期松动断裂的可能性，因此在重建时尽可能采用多钉固定，以降低远期失败风险。
2.3.2 组配式半骨盆假体
郭卫团队设计了组配式半骨盆假体，组配组件之间连接方便，髋臼的三维空间位置能灵活调整，在临床上获得了较广泛应用[30]。其二代改良假体能够对累及骶髂肿瘤切除后的骨盆缺损进行重建，经对 17 例置换患者进行平均 3 年的随访，结果显示患者美国骨与软组织肿瘤协会功能评分（MSTS）为 58%，重建并发症包括深部感染 2 例、伤口问题 5 例以及 1 例脱位[31]。
3 3D 打印植入物
3D 打印技术近五年来发展迅速，个体化定制的钛合金 3D 打印假体已在临床初步应用。该项技术可根据肿瘤切除后缺损，对植入物形态、强度、重量、表面形态等参数进行个性化设计，使其成为替代传统假体的重要选择。
3.1 节段性缺损
对于长节段性骨缺损的 3D 打印假体植入已有初步临床报道。假体初始稳定性可以通过钢板螺钉或通过与假体一体化的钢板螺钉系统完成，远期稳定性需要通过植入物的骨长入来获得。早期设计的 3D 打印假体有松动和断裂的情况，提示骨长入不完全。王臻团队尝试通过体内生物反应器（假体、带血管腓骨以及人工陶瓷）的方式来获得远期骨长入和稳定性，动物实验结果显示了良好骨愈合[32]。改良设计的 3D 打印假体复合带血管腓骨进行股骨和胫骨重建的临床试验，初期结果证实腓骨成活，固定可靠，中期随访可见骨长入，未出现假体松动和断裂，有望成为下肢长节段负重骨缺损获得持久可靠重建的方法。
3.2 关节假体
对于非负重骨关节的重建，3D 打印假体可以获得良好外形与部分功能，郭征团队首次将 3D 打印的锁骨同时应用于锁骨缺损的肩锁关节和胸锁关节重建，恢复了肩带的部分功能[33]。对于骨盆肿瘤切除后缺损，郭卫团队报道了 35 例 3D 打印的骨盆假体重建结果，主要并发症包括 7 例伤口不愈合、2 例脱位，无感染发生[34]。
3.3 脊柱
对于脊柱肿瘤缺损后的重建，3D 打印假体在特殊区域的使用也初见报道。肖建如团队完成了全颈椎长节段切除后 3D 假体的设计与植入[35]；刘忠军团队设计了枕颈交界区域及上颈椎缺损的 3D 假体和植入[36]。未来 3D 打印假体设计、应用和评估应注重于其生物学和生物力学特性，以获得远期持久重建，新型材料和生物 3D 打印的开展是肿瘤性骨关节缺损修复重建发展的方向。
4 结语
骨肿瘤切除后生物性重建进步主要是对多种生物重建材料的合理组合，提高了重建质量和降低了远期并发症发生风险。机械性重建的发展主要在肿瘤重建个性化假体和 3D 打印植入物方面，近五年内 3D 打印设计理念和临床应用不断涌现。尽管其临床报道短期结果可靠，但最终评估和改进有待进一步随访。