目的

使用3D 打印技術制造鈦合金胸肋骨，并應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，圍手術期相關臨床數據，并對獲得數據進行統計學分析。

結果

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。所有患者術后均能維持胸壁完整性，未發現反常呼吸現象，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，圍手術期內無死亡，2 例發生肺炎。1 年隨訪期內，未發生植入物斷裂、移位、排斥、過敏等現象；1 例患者化療后切口潰瘍，3 例患者術后 1 年內腫瘤復發，其中2 例患者發生死亡，12 例腫瘤患者 1 年復發率 25.0%，死亡率 16.7%。

結論

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 系統和 STRATOS 系統）、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）。但是傳統的胸壁重建材料目前無法滿足現實的臨床需求。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，難以實現量產和大范圍缺損的修復。因此，臨床中亟需開發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。所有患者術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，排除其他器官轉移。對于擬行肌皮瓣轉移術的患者，需行肌皮瓣滋養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定性，影響到患者正常的心肺功能。術前應加強呼吸功能鍛煉，改善肺功能，從而降低術后并發癥的發生率。

1.2   3D 打印鈦合金植入物的設計與打印

圖1　3D 打印鈦合金肋骨

a：胸骨；b：植入物

1.3   手術方法及圍手術期處理

圖2　3D 打印胸肋骨植入物胸壁重建手術

a：粘液纖維肉瘤，侵犯左側 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：術中切除病變后的胸壁缺損；g：骨骼重建及胸膜重建；h：術后手術切口外觀

術后第2～3 d 使用彈力繃帶對傷口加壓包扎，松緊適度，一般持續 2～3 周以上，避免早期加壓包扎影響患者呼吸狀態。所有患者術前半小時靜脈滴注頭孢曲松至術后 3～4 d 預防感染。術后立即拔除氣管插管，術后 6 h 后可進流質飲食，術后第 1 d 即可下床活動。術后需常規每日換藥，觀察轉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

本研究經過中國人民解放軍第四軍醫大學唐都醫院倫理委員會批準（倫理批準號：TDLL-2016196-450）。且每例患者術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。通過對圍手術期（術后 90 d 內）并發癥，如植入物斷裂、移位、排斥、過敏、肺部并發癥、切口感染等指標的觀察判斷其安全性。

1.6   統計學分析

計量資料采用均數±標準差（  ）描述，對于正態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及 3D 打印鈦合金胸肋骨重建術，其中 5 例患者術后發現腫瘤與肺葉粘連而行肺葉楔形切除，2 例行肌皮瓣轉移（采用背闊肌和胸大肌肌皮瓣）。所有患者術后均能維持胸壁完整性，未發現反常呼吸現象。術后通過復查 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構，達到了個性化及解剖學的修復目的（圖3a）。在圍手術期內，2 例發生肺炎，但經抗感染及對癥治療后均好轉。在術后 1 年隨訪中，13 例患者未發生植入物斷裂、移位、排斥、過敏等現象。1 例患者于術后化療 2 個月后已愈合傷口皮膚出現壞死致胸肋骨植入物裸露，后再次行手術取出植入物，并行背闊肌皮瓣轉移手術后傷口愈合。

圖3　3D 打印胸肋骨胸壁重建手術后

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 打印技術對術者和工程師的配合度要求很高。術者必須在術前充分評估病變的切除范圍，在此基礎上還需對手術中可能遇到的意外情況充分預估，因為現有的 3D 打印植入物無法在術中調整其形狀和尺寸。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生強烈的偽影，對后續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。