數(shù)字化訂制鋼板及自體髂骨移植修復(fù)胸骨缺損的探討

劉高峰 張 勇 曹軍營(yíng) 周 笠 湯光耀 徐彥斌 劉 艷 張 杰

1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第988醫(yī)院心胸外科，河南鄭州 450042；2.解放軍總醫(yī)院京北醫(yī)療區(qū)，北京 100091

隨著影像技術(shù)的發(fā)展，臨床上需要胸廓重建的胸部疾患也日漸增多，尤其是累及胸骨的手術(shù)，如創(chuàng)傷、胸骨良惡性腫瘤、胸骨骨髓炎、放射性損傷等，常合并胸骨的缺損[1-2]。胸骨重建的質(zhì)量直接影響了患者的呼吸循環(huán)功能，同時(shí)使胸廓外形更美觀和盡可能減少體內(nèi)植入物也是胸廓重建的要求。

應(yīng)用自體髂骨移植到骨缺損處，不受取材的限制，還保證了組織的相容性，有利于缺損處的愈合。其次，自體組織是最符合人體生理的修復(fù)材料，拆除內(nèi)固定后無(wú)須長(zhǎng)期在體內(nèi)存留人工材料[3]。臨床上常用鋼板對(duì)植入的髂骨進(jìn)行內(nèi)固定，但是胸骨缺損程度的個(gè)體化差異較大，且重建過(guò)程中需要考慮胸廓的呼吸運(yùn)動(dòng)等生理性功能，對(duì)重建方式的個(gè)性化、精準(zhǔn)化要求較高[4]。為此，采用數(shù)字化鋼板聯(lián)合自體髂骨移植的方法開(kāi)展胸廓重建，應(yīng)用3D技術(shù)精準(zhǔn)評(píng)估胸骨缺損情況及移植髂骨大小，并根據(jù)患者胸骨缺損情況訂制個(gè)性化鋼板，將經(jīng)過(guò)塑形后的髂骨塊嵌入于胸骨缺損處，以訂制的數(shù)字化鋼板固定胸骨及肋骨，使胸骨與鋼板融為一體，形成杠桿并共同運(yùn)動(dòng)，取得了良好的效果。

1 病例資料

患者男性，18歲，2017年3月3日因“胸痛10天，活動(dòng)時(shí)明顯”入院。查體見(jiàn)胸骨角處隆起、明顯壓痛，無(wú)紅腫及波動(dòng)感。胸部CT提示：“胸骨角骨質(zhì)破壞并周邊軟組織增厚，考慮感染性病變”（圖1a）。結(jié)核抗體三項(xiàng)均為陰性；痰培養(yǎng)未見(jiàn)明顯異常，結(jié)核桿菌涂片未見(jiàn)抗酸桿菌；腫瘤標(biāo)志物未見(jiàn)明顯異常；血常規(guī)、肝腎功能、凝血功能未見(jiàn)明顯異常。行胸骨穿刺提示：骨髓液中見(jiàn)異型細(xì)胞，不排除惡性。頭顱MRI平掃、甲狀腺彩超、腹部B超、甲狀腺功能等其他檢查均未見(jiàn)異常。2017年3月18日行胸骨活檢術(shù)，術(shù)中見(jiàn)胸骨角明顯增生，稍有骨質(zhì)破壞，取部分可疑胸骨送檢。病理回報(bào)：“胸骨旁軟組織送檢纖維肌肉組織，其中纖維組織內(nèi)灶性慢性炎”?；顧z術(shù)后給予頭孢呋辛鈉1.5 g，q12 h、左氧氟沙星0.2 g，q12 h抗感染治療7 d。

經(jīng)血液科、腫瘤科、病理科多科會(huì)診后，考慮胸骨慢性炎，與家屬充分溝通后，擬行胸骨部分切除及胸廓成形術(shù)。術(shù)前根據(jù)胸廓三維CT影像數(shù)據(jù)創(chuàng)立3D模型，確定切除范圍及固定部位后訂制數(shù)字化鋼板（圖1b，胸骨正中為一縱行鋼板，兩側(cè)分別連接2個(gè)肋骨接骨板固定雙側(cè)第2、3肋骨）。2017年3月24日于全身麻醉下取胸部正中切口施術(shù)。縱切口沿胸骨正中線自胸骨上窩下1橫指到第3肋間水平。切斷雙側(cè)胸大肌在胸骨、肋骨及肋軟骨上的起點(diǎn)，向兩側(cè)游離肌皮瓣，充分顯露胸骨病變。見(jiàn)病變大小為3.3 cm×3.0 cm×1.6 cm，離斷雙側(cè)第2肋軟骨，分別于距病變上下緣各1 cm處橫斷胸骨，形成一約4 cm×5 cm的胸壁正中缺損。于右髂骨翼取帶髂嵴的全層髂骨塊。以訂制的數(shù)字化鋼板固定雙側(cè)第2、3肋骨，將修剪成條狀的髂骨塊前端向上、外面向前嵌入于胸骨缺損處，用剩余的髂骨填塞胸骨縫隙并夯實(shí)，繼而用螺釘將鋼板固定于胸骨上下兩端（圖2a）。放置縱隔引流管，縫合切口。術(shù)后行CT掃描三維重建示數(shù)字化鋼板與胸廓貼合緊密，胸廓形態(tài)正常（圖2b），病理檢查示：“胸骨角可見(jiàn)骨及軟骨組織，伴慢性炎癥，局部軟骨及血管組織瘤樣增生”。術(shù)后患者平安返回病房，血常規(guī)、肝腎功能、血?dú)夥治龅葯z查均未見(jiàn)明顯異常。術(shù)后第5天復(fù)查血常規(guī)提示白細(xì)胞24.64×109/L，中性粒細(xì)胞比率90.41%，遂給予頭孢哌酮鈉舒巴坦鈉1 g，q8 h、左氧氟沙星0.2 g，q12 h治療6 d，后復(fù)查血常規(guī)未見(jiàn)明顯異常。術(shù)后愈合良好，11 d拆除縫線，切口Ⅰ/甲，順利出院，出院診斷為“胸骨慢性炎”。

圖1 術(shù)前影像學(xué)檢查及訂制數(shù)字化鋼板

2017年8月1 日患者再次入院，在全身麻醉下行胸部?jī)?nèi)固定器取出術(shù)。術(shù)中取出4枚胸骨處固定螺釘，游離肋骨爪周圍組織，將肋骨爪與肋骨完全分離后完整取出數(shù)字化鋼板。術(shù)中見(jiàn)胸骨愈合良好（圖2c），術(shù)后行CT掃描三維重建見(jiàn)胸廓完整、形態(tài)正常（圖2d），術(shù)后6個(gè)月肺功能檢查未見(jiàn)明顯異常，肺活量3120 ml。隨訪3年，患者體態(tài)及活動(dòng)正常，每年行1次肺功能及胸部CT檢查，均未見(jiàn)明顯異常。

圖2 數(shù)字化訂制鋼板聯(lián)合自體髂骨行胸骨重建

2 討論

手術(shù)切除胸骨后會(huì)造成前胸壁存在巨大缺損，不僅使胸骨失去縱向的支撐作用，影響胸廓的穩(wěn)定性，還會(huì)造成胸壁軟化、反常呼吸運(yùn)動(dòng)等病理生理改變，帶來(lái)呼吸循環(huán)功能的障礙[5]。如何在修復(fù)缺損的過(guò)程中，維持胸骨及胸廓的結(jié)構(gòu)及功能穩(wěn)定是胸骨切除重建面臨的難點(diǎn)問(wèn)題要求[6-7]。以本案為例，認(rèn)為需要從重建材料和重建方式上進(jìn)行綜合考量。

2.1 胸骨重建材料的選擇

選擇合適的修補(bǔ)重建材料是保證手術(shù)成功的關(guān)鍵。目前重建胸壁缺損的材料按來(lái)源可分為自體組織、同種異體組織和人工材料三種[8]。按照性狀可分為軟性材料和硬質(zhì)材料。對(duì)于胸壁缺損，尤其是胸骨缺損，有些專家認(rèn)為缺損超過(guò)1/2，特別是全胸骨切除者應(yīng)采用硬材料代替胸骨修復(fù)骨缺損[9]。

不銹鋼絲是胸壁重建中較早應(yīng)用的材料。因其取材廣泛、操作簡(jiǎn)單，較常用作固定胸骨、肋骨及修補(bǔ)小面積胸壁缺損的材料。但由于其材質(zhì)軟，不僅無(wú)法塑性，更容易變形，對(duì)于胸骨的缺損并不適合。鈦網(wǎng)是在臨床上應(yīng)用較廣泛的重建材料之一。其致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)抗沖擊力強(qiáng)，能夠?yàn)樾厍慌K器提供可靠的保護(hù)。但鈦網(wǎng)作為胸骨重建材料尚有一定的缺點(diǎn)，尤其是隨呼吸運(yùn)動(dòng)有產(chǎn)生金屬疲勞導(dǎo)致鈦網(wǎng)局部斷裂的風(fēng)險(xiǎn)[10]。對(duì)于胸骨中段的缺損，網(wǎng)狀的薄層結(jié)構(gòu)很難提供有效的縱向支撐力。

由于單一材料存在一定的局限性，部分學(xué)者通過(guò)Hybrid技術(shù)在重建骨性胸廓后再應(yīng)用補(bǔ)片類材料封閉胸壁缺損，目前研究較多的是通過(guò)構(gòu)建滌綸布+骨水泥復(fù)合體等含骨水泥的“三明治”復(fù)合材料行胸廓重塑，取得滿意的效果[11]。復(fù)合性材料有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，如容易操作、方便塑形、重量輕、支撐性好、組織相容度高、骨水泥長(zhǎng)期植入對(duì)肺功能無(wú)影響、長(zhǎng)期療效滿意[12]。但復(fù)合體置入后有出現(xiàn)植入物松動(dòng)、植入位置積液、感染等風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而造成植入失敗。

骨移植是將骨組織移植到患者體內(nèi)骨骼有缺損、需要固定或加強(qiáng)之處的手術(shù)方法。骨移植按移植物來(lái)源分為自體骨移植、同種異體骨移植、異種骨移植和人工骨材料移植[13]。其中，組織工程骨包括異種骨和同種異體骨兩種[14]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人工肋骨及人工胸膜用于胸壁缺損的修補(bǔ)也取得了良好的效果[15]。比較而言，新鮮的自體骨植骨目前被認(rèn)為是修補(bǔ)骨缺損的最佳材料[16-17]。自體骨為自身組織，無(wú)異物反應(yīng)，且新鮮的骨組織能夠更有效地保障組織存活。近年來(lái)，對(duì)于直徑＜5 cm的原發(fā)性胸骨腫瘤，部分學(xué)者采用自體髂骨移植重建胸廓取得了良好的效果[4，18]。對(duì)于本例患者來(lái)講，縱向胸骨缺損在4 cm左右，所需骨質(zhì)較少，應(yīng)用自體髂骨移植到缺損的胸骨處，不僅解決了取材的限制，還保證了組織的相容性，促進(jìn)胸骨愈合。其次，自體組織是最符合人體生理的修復(fù)材料，去除內(nèi)固定后無(wú)需長(zhǎng)期在體內(nèi)存留人工材料。但是，移植的髂骨塊位于胸骨缺損中間，通過(guò)何種內(nèi)固定方式保證移植骨的存活和維持胸廓的生理功能是重建過(guò)程中面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

2.2 胸骨重建方式的考量

胸骨位于人體正中，不僅承擔(dān)縱行的支撐力，還有雙側(cè)肋骨橫向的拉力。部分胸骨切除后，無(wú)法提供橫向和縱向的力量支持，導(dǎo)致活動(dòng)障礙的產(chǎn)生。另一方面，物理切除部分胸骨，使人體的十字交叉處空間缺失，難以形成完整的胸壁，不足以保護(hù)內(nèi)臟的器官。因此，認(rèn)為修復(fù)后的胸廓術(shù)后短期應(yīng)能達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：①能提供足夠的支撐力，維持身體縱軸的平衡；②保證胸廓的穩(wěn)定性，尤其是橫向的擺動(dòng)；③硬度足夠，能保護(hù)胸骨后的重要臟器；④組織相容性好，無(wú)排異反應(yīng)；⑤能夠長(zhǎng)期留存，不松動(dòng)、變形；⑥使形體有良好外觀。

鋼板硬度足夠、穩(wěn)定性好、支撐力強(qiáng)，因此加壓鋼板和肋骨接骨板也被廣泛應(yīng)用于胸廓重建的內(nèi)固定。如肋骨接骨板不需要使用螺釘固定鋼板，固定可靠，不傷及骨髓腔，可多點(diǎn)共同環(huán)繞肋骨產(chǎn)生環(huán)抱力[19]。然而，由于胸骨缺損的個(gè)體差異性，單獨(dú)的制式肋骨接骨板和加壓鋼板均不能有效滿足臨床治療的需求。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展豐富了臨床治療手段，數(shù)字化影像資料可以在術(shù)前精準(zhǔn)地進(jìn)行胸廓3D重建，提前預(yù)估切除和重建的部位、范圍，并能據(jù)此制作模板進(jìn)行3D鈦合金打印重建鋼板。有學(xué)者也指出3D打印技術(shù)運(yùn)用于鈦合金能夠有效兼顧重建材料的形態(tài)匹配性及其組織相容性[20]。為此，提出了應(yīng)用3D技術(shù)精準(zhǔn)評(píng)估胸骨缺損情況及移植髂骨大小，根據(jù)患者胸骨缺損情況訂制個(gè)性化鋼板，將經(jīng)過(guò)塑形后的髂骨塊嵌入于胸骨缺損處，以訂制的數(shù)字化鋼板固定胸骨及肋骨的重建方法。

由于使用了更有針對(duì)性的鋼板，術(shù)中在連接雙側(cè)肋骨接骨板后，可以更精準(zhǔn)地確定胸骨處鋼板的位置。將設(shè)定好的數(shù)字化鋼板的正中鋼板上下極以螺釘分別固定在殘余的胸骨兩端，使胸骨與鋼板融為一體，形成杠桿，共同運(yùn)動(dòng)，不會(huì)松動(dòng)，保證了胸骨的縱向支撐力量。同時(shí)，得益于術(shù)前精確的設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)算出了胸骨缺損的面積，并確保能夠取出足夠的髂骨滿足胸骨缺損修復(fù)的需要。在移植的髂骨與胸骨融合生長(zhǎng)、徹底愈合以前，術(shù)前個(gè)體化訂制的數(shù)字化鋼板還可以維持原有胸廓的形態(tài)，使愈合后的胸骨與相鄰諸肋骨的空間位置關(guān)系均保持一致，有利于維持整個(gè)形體的完整性。本例患者應(yīng)用的鋼板無(wú)需塑形即和患者完全敷貼，鋼板固定后，尤其是兩側(cè)肋骨固定后，第2、3肋軟骨和剩余胸骨的位置關(guān)系與術(shù)前相比無(wú)明顯差異，尤其保證了術(shù)后胸廓形態(tài)的一致性。經(jīng)過(guò)3年的隨訪，該名患者切口愈合良好，胸廓形態(tài)正常，肺活量正常，近遠(yuǎn)期效果均令人滿意，證明數(shù)字化訂制鋼板配合自體髂骨移植能夠有效滿足重建骨性胸廓的要求，具有臨床應(yīng)用價(jià)值。