保肢手术所面临的生物重建和机械重建问题

革 军，王 臻，郭 征，李 丹，黄 海

综述

保肢手术所面临的生物重建和机械重建问题

革 军，王 臻，郭 征，李 丹，黄 海

骨肿瘤；保肢；修复外科手术

20世纪70年代以前，治疗恶性骨与软组织肿瘤的首要选择是截肢。这一选择基于人们注意到肿瘤切除后频繁的局部复发、再切除以及高死亡率[1]。外科技术、麻醉技术及放射技术的飞速发展使人们对保肢充满期望。保肢手术诞生于1958年，由Merle完成，是1种针对发生在膝关节周围骨干-骨骺部位的特殊类型的肿瘤切除与关节固定术[2]。本世纪初同种异体骨保肢重建术开始应用于骨肿瘤的治疗[3-4]。之后，随着CT、MRI等放射技术和化疗药物辅助治疗水平的不断进步，保肢手术目前取得了辉煌的成就。

恶性骨肿瘤保肢手术一般有3个过程：即恶性骨肿瘤瘤段切除、骨关节缺损修复与重建、软组织修复与重建。目前，恶性骨肿瘤的保肢率约为75%～85%，骨肉瘤的患者保肢率甚至达到90%以上[1]，5年生存率也提高到55%～70%，更有学者认为保肢手术与截肢手术相比具有更好的疗效[2]。由于恶性骨肿瘤的好发年龄多集中在儿童和青壮年，因此保肢重建手术更需注重术后患肢的功能恢复。因此，除了术前需要根据Enneking分期标准严格界定手术适应证，完善X线片、CT和MRI等各项辅助检查以外，选择适合患者的保肢重建技术，成为外科医生需要认真考虑的问题。

保肢重建手术目前主要分为生物重建和机械重建。生物重建是指利用生物学方法、生物材料或生物工程材料进行重建的手术，如关节融合术、自异体骨移植术等；机械重建是指利用人工金属机械等进行重建的手术，如人工关节置换术等。本文对当前流行的各类保肢重建手术的特点和优势进行综述，以期为骨科医师提供借鉴和参考。

1 生物重建

主要包括瘤段灭活再植、同种异体骨移植和自体骨移植、关节融合术等。

1.1 瘤段骨灭活再植术

瘤段骨灭活再植术在一些亚洲国家和地区（中国、日本、韩国、印度等）较为常见，包括体外灭活再植及体内原位灭活。

1.1.1 体外灭活再植 首先在瘤段切除（多数学者建议以MRI确定肿瘤髓内边界外30～50 mm处作为截骨平面[3]）后对荷瘤骨进行灭活，然后再植入原部位。Suk和Manabe等[4-5]分别将瘤段骨置于65℃、60℃盐水浸泡30 min进行灭活后再植入原部位，均收到较满意疗效。

1.1.2 体内原位灭活 范清宇等[6]采用插入式微波天线阵列诱导高温原位灭活治疗恶性骨肿瘤，设定灭活温度为70℃～80℃，持续30 min，266例ⅡB期患者3年以上存活率为60.2%，术后功能恢复也较满意，提示体内原位瘤段灭活保肢术是一种较好的保肢重建手段。较之体外灭活，其优势体现在手术简便、费用低廉、能保持原有骨形态、有利于骨重建、肢体功能满意等[7]。对于发生于特殊部位的恶性肿瘤（如肩胛骨、锁骨、骨盆等），此种方式对患者术后功能的影响也很微小。缺点主要是复发率较高，术后易发生骨折等，骨破坏过于严重的患者也不宜使用此方法。

1.2 骨移植

1.2.1 同种异体骨移植 该重建方式的优点是，具有良好的组织相容性、成骨诱导活性以及良好的生物学特性，易吸收活化，易于成型和储存，抗原性低，来源广泛，临床疗效好[8]。Muscolo等[9]对52例胫骨近端骨肿瘤同种异体骨移植的疗效进行分析，认为对于骨肿瘤造成的大段胫骨缺损，同种异体骨移植术非常之有价值。

大段同种异体骨关节重建是一种可以获得良好骨与关节功能的重建方法[10]。在上肢可用于肱骨近端和肘关节重建，下肢可用于股骨远端和胫骨近端。但大段异体骨的愈合与改建需要良好的体内生物学环境和力学环境支持，还需要牢固可靠的内固定装置以保证骨结合面的稳定性[11]。同时，该方法存在深部感染（发生率6%～13%）、骨不愈合、骨折等并发症，其中骨折发生率高达16.6%～19%，保肢失败率达27.8%[12]。

同种异体骨关节重建更多地适用于儿童恶性肿瘤的保肢手术，最常用于肱骨上段、桡骨远端、股骨远端、胫骨近端等部位。儿童保肢术的长期随访结果显示这种重建方式存在许多并发症[13]，包括骨不连接（34%）、异体骨骨折（27%）、深部感染（16%）等；且左右肢体不等超过2 cm的病例占到35%[14-15]。

1.2.2 自体骨移植 Chen[16]等采用带血管腓骨移植修复大段骨缺损，认为此生物重建方法是修复巨大骨缺损的较好手段；而Hubert等[17]将此方法运用于儿童骨肿瘤术后重建，亦取得良好疗效。据文献报道，游离肩胛骨皮瓣能够修补约14 cm长的骨缺损，因此可用于重建上下肢的骨与软组织缺损[18]。对于小块骨缺损，也可采取自体髂骨重建。而旋转成形术亦在配合假体治疗或其他保肢手术中起到较为满意的效果[19]。此类手术几无免疫排斥反应。由于有血供等条件，带血管的腓骨移植具有感染少、疲劳损伤小等优点，但也存在骨折、假关节形成、切口延迟愈合、一过性神经损伤等并发症[20]；且对于带血管腓骨移植来说，需要一定的显微外科水平，手术难度较高；此外，该重建方式因腓骨难以承担相应的身体重量而主要用于肱骨及尺、桡骨骨干部的骨缺损重建，尤其适用于正在生长发育的青少年。

异体骨复合带血管的自体腓骨重建可以加速移植骨与宿主骨的愈合，从而获得良好的远期重建效果[21]。这种方法对节段性骨干重建可达到解剖和生物重建的目的，能够避免单纯应用异体骨带来的假关节形成、异体骨骨折等并发症，最常用于股骨和胫骨。其突出特点在于活骨-带血管腓骨与宿主骨的快速愈合，这种愈合甚至不需要坚强的固定[22]。

可以看出，恶性骨肿瘤术后的生物重建普遍有着免疫排斥反应小、取材方便快捷、费用低廉、重建外形和生物学相容性良好等特点。常见并发症包括肿瘤复发、切口感染和延迟愈合、移植骨骨折等。这些并发症除了受重建方式的影响之外，还与疾病本身特点以及手术水平有密切关系。

1.3 关节融合术

对于肿瘤切除后局部保留软组织结构较少，关节重建和稳定难度较大的患者，或对于部分活动量较多、体重过大的患者，关节融合术是更为合适的选择[23]。此外，如果踝关节受到肿瘤侵袭，保肢后将会面临着生物力学和软组织覆盖两方面的难题。此类患者在行保肢术时最好同时施行关节融合术。

2 机械重建

机械重建主要是各类人工假体的安装和使用，其中以四肢肿瘤型人工假体和骨盆重建假体系统为主。最大优点是手术成功率高，手术并发症相对较少，术后近期功能较为满意。部分学者认为，其对某些部位的机械重建的治疗效果优于自体、异体骨移植的生物重建[24]。另外，假体使用寿命较长，能满足患者的保肢要求。但所有假体都存在假体松动、断裂、感染、排异反应等一系列并发症。因此，机械重建面临的主要问题在于假体的设计与材料的改进。

2.1 四肢肿瘤型人工假体

随着新辅助化疗技术的进步，人工假体在肿瘤保肢手术中扮演的角色越来越重要。随后出现的组配型可延长假体和异体骨-假体复合体、生物固定性可调节假体等，均见证了人工假体技术的发展和进步。假体的定制化和组配式结合可以有效满足各类患者的需要，也为临床医生的保肢重建治疗提供便利可行的方法。

旋转铰链式半限制型假体可以较好地避免因骨与骨水泥间应力过高而导致的假体松动的问题，人工假体与灭活骨段、大段异体骨结合的复合型假体由于兼有人工假体和异体骨移植的优点，目前也已得到临床医生的普遍认可[14,16]。根据儿童身体发育的特点，各类可延长式人工假体（有创调节式、无创调节式、自身调节式）得到广泛应用和研究。半膝关节人工假体置换也已在一些骨肿瘤中心使用。以往半膝关节置换假体设计制造个体化要求不高，假体关节面精度不够，与对侧关节面匹配程度不高，但滕勇等[15]将计算机辅助设计、快速成型技术和精密铸造运用于定制化人工半膝关节，取得较好的治疗效果。近期刘鹏及其课题组[25]首次提出双动半膝关节的理念，此设计可有效减少假体和关节面间的摩擦，提高假体近远期稳定性，减少翻修；同时提出新型韧带附丽概念，即建立外叉韧带与内叉韧带，增加假体稳定性，防止假体脱位，使其更好地模拟生理状态下人膝关节的运动。这种新型半膝关节设计有望在幼儿或儿童肢体骨肿瘤保肢手术上取得大的突破。

研究表明，四肢人工假体在治疗长节段骨缺损和关节损伤方面有立竿见影的效果，金属表面活性处理技术的发展更使得界面骨整合率有了很大的提高，使用寿命延长，并发症降低[26]。但目前的假体在使用中仍存在无菌性松动、骨假体结合部骨折[27]（主要重建失败原因）、感染（发生率2%～9%）、断裂、远期稳定性差、磨损严重、存在一定排异反应等缺陷，定制化假体也存在设计复杂、费用昂贵等问题。完善的假体设计可以使上述问题最小化，因此，对假体关节科学合理的设计以及对更好的制造材料的追求将是未来肢体人工假体的发展方向之一。

2.2 骨盆假体重建

就骨盆假体本身而言，其主要特点是装配简单，可塑性强，运用范围广泛。而对于骨盆肿瘤切除重建手术来说，骨盆重建是一个复杂的过程，其治疗程序一般包括：肿瘤活检诊断、肿瘤范围确定、假体设计、术前辅助治疗、肿瘤切除和假体安装固定、术后辅助治疗和功能锻炼等[28]。借助计算机辅助设计和快速成型技术可以完整准确地制作患病骨盆的模型，在模型基础上进行手术方案的讨论，并可进一步设计假体[29]。张余等[21]认为，运用计算机辅助技术进行模拟重建可以保证手术的顺利进行和假体的精确制造，使手术切缘更为彻底，目前该技术已成为骨盆肿瘤保肢新的趋势。

2.3 异体骨复合假体重建

该重建方式[25]结合了人工假体与异体骨移植各自的优点，经常被用于股骨近端、胫骨近端，有时也可用于肱骨近端。而人工假体如与大段异体骨复合，则可用于髋臼周围肿瘤切除后的重建。其缺点是术后化疗过程中存在感染和愈合缓慢的风险[27]。

3 讨论

恶性骨肿瘤后的生物重建和机械重建各有其特点，也各自存在弊端。人工关节和大段同种异体骨移植已成为当前骨肿瘤切除后骨关节缺损（尤其是大段骨缺损）重建的主要方法，体内原位灭活技术由于对某些特殊部位的肿瘤具有较好疗效而仍被使用，带血管蒂腓骨移植亦在重建手术中占有一席之地。骨肿瘤医师应根据患者的不同病情，科学选择治疗方法，灵活运用各领域科学技术，采取合理的手术方案和先进的假体设计，对各类保肢重建手术取长补短，运用综合治疗手段进行恶性肿瘤的保肢治疗，这无疑是未来骨肿瘤外科探寻和研究的方向之一。

[1] Picci P.Osteosarcoma:osteogenic sarcoma[J].Orphanet J Rare Dis,2007,23(2):6.

[2] Johansen R,Nielsen OS,Keller J.Functional outcome in sarcomas treated with limb-salvage surgery or amputation[J]. Sarcoma,1998,2(1):19-23.

[3]Teo HE,Peh WC.The role of imaging in the staging and treatment planning of primary malignant bone tumors in children[J].Eur Radiol,2004,14(3):465-475.

[4]Suk KS,Shin KH,Hahn SB.Limb salvage using original low heat-treated tumor-bearing bone[J].Clin Orthop Relat Res, 2002,397:385-393.

[5] Manabe J,Ahmed AR,Kawaguchi N,et al.Pasteurized autologous bone graft in surgery for bone and soft tissue sarcoma[J].Clin Orthop Relat Res,2004,419:258-266.

[6]范清宇,马保安,周勇,等.肢体恶性骨肿瘤的微波高温原位灭活保肢术[J].中国矫形外科杂志,2009,17(11):801-806.

[7]蔡永辉,刘康,张洪涛.瘤段灭活再植保肢术在恶性骨肿瘤治疗中的应用[J].临床合理用药杂志,2009,2(15):93-94.

[8]Muscolo DL,Ayerza MA,Farfalli G,et al.Proximal tibia osteoarticular allografts in tumor limb salvage surgery[J]. Clin Orthop Relat Res,2010,468(5):1396-1404.

[9]Muscolo DL,Ayerza MA,Aponte-Tinao LA.Massive allograft use in orthopedic oncology[J].Orthop Clin North Am, 2006,37(1):65-74.

[10]Bekkering WP,Vliet Vlieland TP,Koopman HM,et al.Functional ability and physical activity in children and young adults afterlimb-salvage orablative surgery forlower extremity bone tumors[J].J Surg Oncol,2010,103(3):276-282.

[11]袁涛,许建波,许哲源,等.半膝关节假体置换与半膝骨关节移植保肢治疗膝关节恶性骨肿瘤的12例2组对照比较[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(48):9523-9527.

[12]曹前来,王臻,李晓娟,等.大段同种异体骨移植后骨密度变化与骨折的关系[J].中国临床康复,2005,9(2):34-35.

[13]Chen WM,Chen TH,Huang CK,et al.Treatment of malignantbone tumours by extracorporeally irradiated autograft-prosthetic composite arthroplasty[J].J Bone Joint Surg Br,2002,84(8):1156-1161.

[14]Farid Y,Lin PP,Lewis VO,et al.Endoprosthetic and allograft-prosthetic composite reconstruction ofthe proximal femur for bone neoplasms[J].Clin Orthop Relat Res.2006, 442:223-229.

[15]滕勇,王臻,李迪尘,等.个体化人工半膝关节假体计算机辅助设计和快速成型的基础:股骨髁三维建模[J].中国临床康复,2006,10(29):187-189,封3.

[16]Chen CM,Disa JJ,Lee HY,et al.Reconstruction of extremity long bone defects after sarcoma resection with vascularized fibula flaps:a 10-year review[J].Plast Reconstr Surg,2007,119(3):915-926.

[17]Hubert DM,Low DW,Serletti JM,et al.Fibula free flap reconstruction of the pelvis in children after limb-sparing internal hemipelvectomy for bone sarcoma[J].Plast Reconstr Surg,2010,125(1):195-200.

[18]Mastorakos DP,Disa JJ,Athanasian E,et al.Soft-tissue flap coverage maximizes limb salvage after allograft bone extremity reconstruction[J].Plast Reconstr Surg,2002,109 (5):1567-1573.

[19]顾章平,赫荣国,马承宣.膝关节旋转成形术治疗儿童股骨骨肉瘤[J].中国矫形外科杂志,2002,10(8):746-748.

[20]梁鹏.骨肉瘤治疗进展[J].国际骨科学杂志,2008,29(2): 91-93,105.

[21]张余,尹庆水,黄华扬,等.计算机辅助骨盆恶性肿瘤的手术治疗[J].中国矫形外科杂志,2009,17(3):190-192.

[22]毛宾尧,应忠追,胡裕桐,等.椎体肿瘤切除人工椎体置换植骨术14例报告[J].中国医刊,2002,37(3):26-28.

[23]Sanjay BK,Moreau PG.Limb salvage surgery in bone tumour with modular endoprosthesis[J].Int Orthop,1999,23 (1):41-46.

[24]Wunder JS,Leitch K,Griffin AM,et al.Comparison of two methods of reconstruction for primary malignant tumors at the knee:a sequential cohort study[J].J Surg Oncol,2001,77 (2):89-100.

[25]刘鹏,王臻,李涤尘,等.定制化铰链内滚动式双动人工半膝关节假体的设计与研究[J].科学技术与工程,2009,9(7): 1690-1695.

[26]李建民,杨强.人工假体在骨肿瘤保肢术中的应用及发展[J].中国医疗器械信息,2008,14(11):9-15.

[27]郭卫.恶性骨肿瘤保肢治疗的原则及问题[J].中华关节外科杂志:电子版,2007,1(5):257-260.

[28]傅明,沈靖南,黄纲,等.骨盆髋臼周围恶性肿瘤切除后人工骨盆假体重建手术讨论:附12例报告[J].癌症,2007,26 (11):1237-1242.

[29]戴尅戎,朱振安,孙月华,等.计算机辅助个体化人工半骨盆的设计与应用[J].中华骨科杂志,2005,25(5):258-262.

R687，R738.1

A

1674-666X(2011)04-0295-04

2011-10-10；

2011-11-07）

（本文编辑 白朝晖）

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王臻，E-mail：Wangzhen@fmmu.edu.cn