3D打印技術(shù)在骨肉瘤圍手術(shù)期治療中的應(yīng)用進(jìn)展

作者：張鵬（鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院(河南省腫瘤醫(yī)院)骨與軟組織科）
來(lái)源：《腫瘤防治研究》雜志

骨肉瘤是一種原發(fā)性惡性骨腫瘤[1]，好發(fā)于股骨遠(yuǎn)端,、脛骨及股骨近端[2]，年發(fā)病率約2/100萬(wàn)~3/100萬(wàn)[3],，惡性程度較高,。雖然治療技術(shù)在不斷發(fā)展完善，但骨肉瘤患者預(yù)后較差,，5年生存率仍約為70%[4],。骨肉瘤的治療通常采用“術(shù)前輔助化療-術(shù)中切除-術(shù)后化療”的治療模式[5]，但由于骨肉瘤發(fā)病部位涉及復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),，精準(zhǔn)切除腫瘤并保留周圍重要神經(jīng)和血管,，以及骨腫瘤切除后骨缺損的修復(fù)重建等方面均具有挑戰(zhàn)性。其中保留近關(guān)節(jié)部位的正常骨與韌帶等組織結(jié)構(gòu)是提高四肢骨肉瘤患者保肢保關(guān)節(jié)成功率的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。

3D打印技術(shù)通過(guò)術(shù)前精準(zhǔn)設(shè)計(jì)三維數(shù)字模型,，結(jié)合多種生物材料經(jīng)過(guò)“逐層打印疊加”最終形成個(gè)性化的實(shí)體金屬植入物。3D打印技術(shù)可“量體裁衣”般地適配不規(guī)則骨腫瘤切除后的“骨缺損”,，達(dá)到良好肢體重建的治療效果[6],。基于以上特點(diǎn),，3D打印技術(shù)在臨床上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,，在骨肉瘤的精準(zhǔn)化治療方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本文旨在對(duì)國(guó)際上金屬3D打印個(gè)性化植入物在骨肉瘤圍手術(shù)期的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行更新和述評(píng),，以推動(dòng)骨肉瘤外科治療的學(xué)科進(jìn)步,，更好地服務(wù)于臨床。

1,、3D打印技術(shù)在骨肉瘤術(shù)前的應(yīng)用
與傳統(tǒng)2D骨肉瘤患者影像數(shù)據(jù)相比,，3D打印技術(shù)將患者病變部位轉(zhuǎn)化為更立體、更直觀的解剖結(jié)構(gòu),，有助于外科醫(yī)生更全面地了解病灶及周圍復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu),，并提前精準(zhǔn)規(guī)劃病灶切除范圍，從而達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化患者臨床治療方案,。土耳其Ozturk等對(duì)10位外科住院醫(yī)師進(jìn)行3D模型手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查,，發(fā)現(xiàn)3D模型掃描重建有助于醫(yī)生確定骨肉瘤患者病變的具體位置、確切大小及周圍毗鄰結(jié)構(gòu)的關(guān)系,，為術(shù)前制定手術(shù)方案提供個(gè)性化指導(dǎo),，同時(shí)也為術(shù)中導(dǎo)航和多學(xué)科手術(shù)協(xié)作提供有效指導(dǎo)[7]。
通過(guò)3D打印制備的病灶實(shí)物模型有助于外科醫(yī)生術(shù)前反復(fù)模擬手術(shù)操作流程以最終確定更有效精準(zhǔn)的治療方案,，從而提高手術(shù)效率及降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),。Cherkasskiy等通過(guò)3D打印技術(shù)制備股骨近端模型,，在術(shù)前通過(guò)該模型反復(fù)進(jìn)行模擬手術(shù)，使得外科醫(yī)生對(duì)每例患者的病灶及手術(shù)切除部位可以提前進(jìn)行全方位了解,，促進(jìn)手術(shù)高效安全進(jìn)行[8],。Han等通過(guò)3D打印技術(shù)治療股骨瘤段骨切除巨大骨段缺損，通過(guò)術(shù)前模擬手術(shù)確定優(yōu)化治療方案,，術(shù)后27個(gè)月隨訪患者功能恢復(fù)良好,，MSTS評(píng)分為28分，該研究認(rèn)為外科醫(yī)生通過(guò)3D打印模型提前進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃,、手術(shù)模擬等操作,，可為患者提供更精準(zhǔn)的手術(shù)方案[9]。相比于傳統(tǒng)的CT,、MRI影像學(xué)2D結(jié)果,，3D打印假體將2D影像結(jié)果與3D技術(shù)相融合，使用高分子材料粉末噴涂,、逐層堆積制造3D打印模型,，模型可以清晰地展示腫瘤組織與周圍重要血管神經(jīng)的關(guān)系，有助于外科醫(yī)生通過(guò)術(shù)前預(yù)演手術(shù)操作,，于術(shù)中更精準(zhǔn)完整切除腫瘤,。

術(shù)前規(guī)劃過(guò)程中設(shè)計(jì)的1:1假體模型以更形象的立體化方式展示骨肉瘤手術(shù)涉及的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)，可以輔助患者及家屬對(duì)所患疾病直觀的理解,，也有助于外科醫(yī)生術(shù)前更方便,、更直接地與患者及其家屬溝通手術(shù)操作大概的過(guò)程，有效提高醫(yī)患溝通效率和效果,。一項(xiàng)對(duì)45例腰椎退行性病變患者的調(diào)查評(píng)估結(jié)果發(fā)現(xiàn),，通過(guò)3D打印模型患者對(duì)病癥的理解水平顯著提高，同時(shí)患者的主觀滿意度顯著提高[10],。

本研究中心將患者影像學(xué)資料與數(shù)字化技術(shù)結(jié)合構(gòu)建精準(zhǔn),、立體化3D打印模型，見(jiàn)圖 1,，更加直觀地觀察患者腫瘤區(qū)域及周圍組織的三維結(jié)構(gòu),，術(shù)前討論腫瘤切除方案并模擬手術(shù)過(guò)程[11-12]，同時(shí)通過(guò)模型可以更直觀地展示給患者及其家屬腫瘤所在區(qū)域,，使其更詳細(xì)地了解手術(shù)部位，進(jìn)而有助于積極配合手術(shù)治療,。以上研究提示3D打印技術(shù)作為一種數(shù)字化“醫(yī)患交流工具”,，有助于患者通過(guò)可感知的實(shí)物模型詳細(xì)了解病癥及治療方案，有效減少醫(yī)患糾紛,，提高患者依從性,，提升醫(yī)療效果,，最終達(dá)到精準(zhǔn)治療的目的。

(綠色顯示為腫瘤組織) (green area: sarcoma tissue)

圖 1 患者3D打印重建數(shù)字化模型

2,、3D打印技術(shù)在骨肉瘤切除術(shù)中的應(yīng)用
近年3D打印技術(shù)在骨科領(lǐng)域的發(fā)展越來(lái)越迅速,，不僅可以1:1重建患者病灶與重要血管、神經(jīng)的毗鄰關(guān)系,，協(xié)助外科醫(yī)生設(shè)計(jì)個(gè)性化手術(shù)方案,，還可以從點(diǎn)、線的二維空間到面的三維空間精準(zhǔn)定位,，輔助外科醫(yī)生精確切除腫瘤,，保證“R0”切除，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),。馬立敏等對(duì)23例股骨遠(yuǎn)端骨腫瘤患者的腫瘤位置及毗鄰重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印重建,，通過(guò)模型進(jìn)行術(shù)前手術(shù)模擬并設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板，成功引導(dǎo)術(shù)中截骨,，精準(zhǔn)切除腫瘤,，術(shù)后隨訪結(jié)果發(fā)現(xiàn)全部病例手術(shù)區(qū)域無(wú)復(fù)發(fā)、無(wú)感染,，Enneking評(píng)分系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果為16例優(yōu),，5例良[13]。付軍等通過(guò)3D打印截骨導(dǎo)板完成腫瘤切除手術(shù),，術(shù)后檢查腫瘤精準(zhǔn)切除,，局部無(wú)腫瘤殘余跡象，且重建效果良好[14],。一項(xiàng)基于3D打印截骨導(dǎo)板進(jìn)行保肢手術(shù)的回顧性分析結(jié)果顯示,，截骨面和腫瘤的實(shí)際距離與計(jì)劃距離之間最大差距不超過(guò)3 mm，表明通過(guò)3D打印截骨導(dǎo)板完整切除腫瘤的精準(zhǔn)性大幅提升[15],。Wong等通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航與3D打印導(dǎo)板結(jié)合對(duì)3例骨肉瘤患者進(jìn)行精準(zhǔn)的腫瘤切除手術(shù),，最大平均偏差為(1.64±0.35)mm，術(shù)后功能恢復(fù)良好,，MSTS評(píng)分平均29分[16],。紀(jì)玉清等回顧性分析3D打印截骨導(dǎo)板在骨肉瘤患者腫瘤切除術(shù)及假體重建術(shù)中的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示,，3D打印導(dǎo)板組手術(shù)時(shí)間(1.6±0.3)h,，少于常規(guī)組手術(shù)時(shí)間(2.2±0.5)h；3D打印導(dǎo)板組手術(shù)中患者出血量(156.4±12.3)ml,，少于常規(guī)組手術(shù)中患者出血量(176.8±21.6)ml,。表明3D打印截骨導(dǎo)板可有效減少手術(shù)時(shí)間，降低術(shù)中出血量，具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值[17],。也有研究通過(guò)3D打印個(gè)性化導(dǎo)航模板治療21例骨科惡性骨腫瘤患者,，術(shù)后隨訪患者功能恢復(fù)良好，MSTS平均評(píng)分28分[18],。

本研究中心對(duì)10例青少年下肢惡性骨腫瘤進(jìn)行保肢保骺手術(shù)切除術(shù),，為保證完整精準(zhǔn)切除腫瘤部位同時(shí)保留骨骺及關(guān)節(jié)面，術(shù)前通過(guò)3D打印截骨導(dǎo)板進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃,，確定在腫瘤邊界1~3 cm處完成截骨,，術(shù)中在導(dǎo)板的輔助作用下成功切除骨腫瘤并完整保留骨骺，術(shù)后隨訪腫瘤切除完整,，局部無(wú)腫瘤復(fù)發(fā),，MSTS評(píng)分19~28分，平均24分,，治療效果良好[19],。傳統(tǒng)骨腫瘤切除手術(shù)前依據(jù)CT、MRI等影像學(xué)資料,，術(shù)中外科醫(yī)生更多是憑借經(jīng)驗(yàn)切除腫瘤組織,，容易導(dǎo)致腫瘤切除不徹底或切除范圍過(guò)大、術(shù)中出血也會(huì)相應(yīng)較多,，而3D打印截骨導(dǎo)板輔助外科醫(yī)生精準(zhǔn)定位和切除腫瘤組織,，減少手術(shù)時(shí)間，降低術(shù)中出血量,，具有良好的準(zhǔn)確性和安全性,。

3、3D打印技術(shù)在骨肉瘤切除重建中的應(yīng)用
傳統(tǒng)骨腫瘤手術(shù)為防止術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā),，術(shù)中會(huì)切除腫瘤病灶及周圍臨近組織,，導(dǎo)致大面積的骨缺損。由于骨肉瘤患者異質(zhì)性,、病灶切除后骨缺損位置及大小不同等多種原因,，導(dǎo)致腫瘤切除后的修復(fù)重建面臨巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)手術(shù)重建方式,，如自體瘤骨滅活再植術(shù),，易存在手術(shù)時(shí)間增長(zhǎng)、傷口愈合時(shí)間延長(zhǎng),、腫瘤易復(fù)發(fā)等風(fēng)險(xiǎn)[20],；同種異體骨移植術(shù)，因免疫排斥反應(yīng)引發(fā)患者術(shù)后切口滲出,、愈合不良,、感染等不良反應(yīng)[21]。相比以上傳統(tǒng)重建方式,，3D打印金屬假體擁有松質(zhì)骨樣的多孔結(jié)構(gòu),，且彈性模量與骨組織接近，故而能在保障力學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí)促進(jìn)3D打印金屬假體與自體骨接觸部位的骨融合和骨長(zhǎng)入[22],。3D打印技術(shù)基于同一患者健側(cè)的解剖結(jié)構(gòu),、利用生物工程學(xué)的原理指導(dǎo)瘤段骨切除后的假體設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出與正常截骨端表面形態(tài)個(gè)性化匹配的假體,。同時(shí)通過(guò)有限元分析對(duì)3D打印假體進(jìn)行生物力學(xué)評(píng)價(jià),，模擬還原日常生活中生理負(fù)荷，評(píng)估應(yīng)力集中和應(yīng)力屏蔽,，以達(dá)到中長(zhǎng)期假體穩(wěn)定的目標(biāo),。Deng等通過(guò)3D打印技術(shù)為一例53歲肩胛骨軟骨肉瘤患者進(jìn)行腫瘤切除、3D打印金屬假體植入及重建術(shù),，術(shù)后32個(gè)月隨訪結(jié)果顯示患者肩關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好,，腫瘤無(wú)復(fù)發(fā)[23]。Zhao等對(duì)5例脛骨惡性腫瘤患者進(jìn)行回顧性分析,，發(fā)現(xiàn)3D打印多孔假體與缺損骨界面均發(fā)生骨整合,，所有患者均無(wú)疼痛感，行走距離無(wú)限制,，無(wú)假體并發(fā)癥,，這為3D打印假體重建骨缺損的臨床應(yīng)用提供了新的支持[24]。Xu等通過(guò)3D打印個(gè)性化金屬假體用于患者腫瘤切除后的重建修復(fù),，MSTS評(píng)分升高[25],。Choy等為一例14歲患者進(jìn)行腫瘤切除術(shù)并植入3D打印金屬假體完成術(shù)后重建，術(shù)后6個(gè)月隨訪結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者假體植入物位置良好,，并與周圍的軟骨板相融合,，表明多孔結(jié)構(gòu)的3D打印金屬假體可促進(jìn)骨組織與假體的融合，有助于患者術(shù)后功能重建,，提高患者治療效果[26],。Lu等對(duì)10例原發(fā)性下肢骨惡性腫瘤患者進(jìn)行3D打印假體置換手術(shù)，截止最后一次隨訪所有患者均存活,，無(wú)腫瘤復(fù)發(fā)且假體完整穩(wěn)定[27],。本研究中心對(duì)6例脛骨遠(yuǎn)端患者進(jìn)行3D打印鈦合金假體重建術(shù)，隨訪8~26個(gè)月,，其中5例患者未發(fā)生假體松動(dòng),、斷裂等術(shù)后并發(fā)癥，局部骨長(zhǎng)入良好,，肢體功能在日�,；顒�(dòng)中未受限，MSTS評(píng)分22~26分，但有一例患者仍發(fā)生較嚴(yán)重假體周圍感染,，MSTS評(píng)分12分,，評(píng)價(jià)為差，給與去除假體,、控制感染同時(shí)使用llizarov技術(shù)牽拉成骨,，目前感染完全控制，局部成骨可,，治療結(jié)果仍在隨訪中[28],。

傳統(tǒng)假體可能存在與骨缺損部位形狀不匹配，易造成手術(shù)時(shí)間增長(zhǎng),、手術(shù)難度增加,、患者感染風(fēng)險(xiǎn)增加、遠(yuǎn)期植入物松動(dòng)或失效等缺點(diǎn),，3D打印技術(shù)可根據(jù)患者不同病灶解剖結(jié)構(gòu)及腫瘤切除后骨缺損情況,，將影像掃描結(jié)果與3D打印增材技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)設(shè)置假體的孔徑,、密度,、孔隙度及韌帶附著點(diǎn)，制備個(gè)體化假體重建方案,，使其具有與骨缺損良好的匹配度,，越來(lái)越多地應(yīng)用于骨肉瘤術(shù)后重建中。Yang等術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)為一例右側(cè)脛骨骨肉瘤患者設(shè)計(jì)并打印個(gè)性化髓內(nèi)釘金屬假體重建肢體功能,，術(shù)后44個(gè)月隨訪結(jié)果顯示踝關(guān)節(jié)功能可滿足日常需要,，患者對(duì)手術(shù)結(jié)果滿意，肢體功能MSTS評(píng)分24分[29],。程維等應(yīng)用3D打印技術(shù)對(duì)6例患者設(shè)計(jì)個(gè)體化金屬假體,，術(shù)后隨訪結(jié)果顯示患者假體匹配良好，術(shù)后功能恢復(fù)良好,，MSTS平均25.7分[30],。李卡等在治療一例12歲兒童骨肉瘤時(shí)選用3D打印假體用于重建術(shù)后缺損部位，術(shù)后1.5年隨訪結(jié)果顯示腫瘤未復(fù)發(fā),、未出現(xiàn)肺部轉(zhuǎn)移,，術(shù)后功能恢復(fù)良好，MSTS評(píng)分29分[31],。由此可見(jiàn),，3D打印技術(shù)可應(yīng)用于多部位骨腫瘤術(shù)中，如股骨遠(yuǎn)端,、脛骨遠(yuǎn)端,、骶骨及盆骨假體置換術(shù),，具有假體個(gè)性化匹配、術(shù)后并發(fā)癥低,、術(shù)后患肢功能恢復(fù)快等多種優(yōu)勢(shì),，在骨缺損重建修復(fù)中應(yīng)用前景廣泛，但其長(zhǎng)期治療效果仍需要更大樣本量和更長(zhǎng)隨訪時(shí)間來(lái)驗(yàn)證,。

本研究中心自2019年開(kāi)展“3D打印假體修復(fù)骨缺損術(shù)”,，術(shù)前結(jié)合惡性骨腫瘤患者影像學(xué)資料精準(zhǔn)設(shè)計(jì)個(gè)體化治療模型，優(yōu)選手術(shù)方案,，并結(jié)合臨床實(shí)際，利用增材技術(shù)制作3D打印金屬植入物,，以達(dá)到更好的保肢保功能效果,。術(shù)后隨訪患者腫瘤無(wú)局部復(fù)發(fā)、假體無(wú)松動(dòng)脫位,、手術(shù)切口愈合良好,、肢體功能恢復(fù)良好。2021年本中心為一例股骨中上段尤文肉瘤兒童設(shè)計(jì)了極限截骨手術(shù),，成功保肢并保留患兒股骨近端及關(guān)節(jié)組織,，術(shù)后6周即下地行走，術(shù)后6個(gè)月隨訪,，患兒雙下肢無(wú)明顯不等長(zhǎng)現(xiàn)象,，其髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度及行走功能恢復(fù)良好，見(jiàn)圖 2[19],。與傳統(tǒng)手術(shù)方式相比,，3D打印技術(shù)可精準(zhǔn)輔助切除腫瘤邊界并極限保留患兒骨骺，在盡可能多地保留患兒術(shù)后正常生長(zhǎng)潛能,、保留關(guān)節(jié)功能等方面有潛在優(yōu)勢(shì),，但3D打印假體在長(zhǎng)期骨長(zhǎng)入及患肢生長(zhǎng)情況需要繼續(xù)隨訪進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。

圖 2 極限截骨3D打印金屬假體重建,，保肢保股骨頭病例

4,、3D打印骨組織工程支架在骨肉瘤中的應(yīng)用
3D打印骨組織工程支架由生物材料和“生物墨水”組成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及個(gè)體化外形的支架構(gòu)成。該生物支架通過(guò)結(jié)合不同“生物墨水”成分具有多種生物學(xué)功能,。與傳統(tǒng)制備的假體相比,，3D打印骨組織工程支架在骨缺損修復(fù)及重建、誘導(dǎo)骨長(zhǎng)入,、抑制腫瘤復(fù)發(fā)的功能上具有突出的優(yōu)勢(shì),。Long等為解決術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)及大段骨缺損問(wèn)題，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)PLGA/Mg多孔支架用于臨床,，該支架保留了Mg離子通過(guò)紅外激光照射消滅殘余腫瘤細(xì)胞的功能,，同時(shí)Mg離子具有促進(jìn)骨再生能力,，賦予該支架促進(jìn)骨缺損修復(fù)的功能；該支架由3D打印技術(shù)制備,，具有分層多孔結(jié)構(gòu),，也可促進(jìn)骨長(zhǎng)入，展現(xiàn)了出色的術(shù)后抑制腫瘤復(fù)發(fā)及促進(jìn)骨再生修復(fù)的療效,，為3D打印骨組織工程支架在骨肉瘤的治療前景提供了新的思路[32],。Wei等利用Mg離子抑制腫瘤、促進(jìn)成骨和血管生成的功能,，設(shè)計(jì)了由Mg離子修飾Ti6Al4V假體支架表面,，通過(guò)體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)證明適當(dāng)濃度的Mg離子釋放通過(guò)激活A(yù)MPK/mTOR/ULK1信號(hào)通路可顯著抑制癌細(xì)胞的增殖及遷移，證明Mg離子涂層Ti6Al4V支架具有抑制骨肉瘤術(shù)后復(fù)發(fā)能力,，這為Mg涂層Ti6Al4V假體支架下一步的臨床轉(zhuǎn)化提供了有力證據(jù)[33],。另有研究發(fā)現(xiàn)，將具有光熱效應(yīng)的Cu,、Fe,、Mn、Co等元素與生物材料相結(jié)合,，利用3D打印技術(shù)制備生物活性支架,，該支架因多種元素的良好光熱性能具有殺滅腫瘤細(xì)胞、抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用,，同時(shí)具有共同誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化的功能,，這為多功能生物活性離子與骨組織工程支架相結(jié)合治療骨肉瘤提供新的思路[34]。另外,，為解決骨腫瘤手術(shù)后手術(shù)部位感染的問(wèn)題,，Dang團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種多功能生物支架，該支架可裝載藥物如阿霉素,、紫杉醇和頭孢唑林,，并通過(guò)大孔支架的微孔隙控制藥物的釋放，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明該款新型支架可成功裝載藥物并持續(xù)性釋放以防止術(shù)后感染等并發(fā)癥的出現(xiàn)[35],。Piard等設(shè)計(jì)了3D打印雙向骨樣支架,，該支架包含兩個(gè)相互獨(dú)立的成骨細(xì)胞群及血管源性細(xì)胞群，選用PCL基質(zhì)與纖維蛋白“生物墨水”共同打印,，具有機(jī)械強(qiáng)度高,、穩(wěn)定性強(qiáng)、降解速率低等諸多優(yōu)點(diǎn),，并且其有誘導(dǎo)細(xì)胞附著及增生,、促進(jìn)血管生成的潛力[36]。

通過(guò)3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)的骨組織工程支架不僅具有復(fù)雜且有序的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu),，還擁有個(gè)性化匹配骨缺損部位的外部解剖結(jié)構(gòu),。生物支架內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)搭載的多種“生物墨水”,，具有傳遞生物活性分子、促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化,、抑制腫瘤復(fù)發(fā)的作用,，同時(shí)因外部解剖結(jié)構(gòu)選用適宜表面材料為成骨細(xì)胞黏附、增殖,、遷移提供了良好的微環(huán)境,，更重要的是該支架具有足以支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及與缺損部位高度匹配的外形。Adel-Khattab等通過(guò)3D打印技術(shù)制備一種新型二氧化硅支架,，該支架含有磷酸鈣基質(zhì),，通過(guò)體外檢測(cè)該支架展示出強(qiáng)效的抗壓能力、二氧化硅釋放能力,、成骨細(xì)胞均勻定植能力及細(xì)胞外骨基質(zhì)形成的潛力,，表明該支架具有良好的體外抗壓機(jī)械能力及模仿自體骨移植物優(yōu)點(diǎn)的生物學(xué)功能[37]。Yu等通過(guò)將1, 6-己二醇l-苯丙氨酸基聚(酯脲)與羥基磷灰石納米晶體混合,，經(jīng)3D打印技術(shù)制備孔隙率為75%的生物支架，搭載MC3T3-E1前體成骨細(xì)胞,，體外檢測(cè)結(jié)果表明羥基磷灰石促進(jìn)成骨細(xì)胞分化并延長(zhǎng)分化持續(xù)狀態(tài),，同時(shí)支架表面含有羥基磷灰石成分具有良好的骨誘導(dǎo)及骨傳導(dǎo)能力[38]。因3D打印生物工程支架的良好生物相容性,、力學(xué)傳導(dǎo)性,、骨長(zhǎng)入誘導(dǎo)性等優(yōu)勢(shì)，使其在瘤段骨切除后大面積骨缺損重建方面具有較大的應(yīng)用前景,，但仍受限于3D打印技術(shù)的材料選擇,，需要繼續(xù)研制開(kāi)發(fā)更多的高分子新型材料，加速3D打印技術(shù)的發(fā)展,，進(jìn)一步提升骨腫瘤外科保肢手術(shù)的治療水平,。

5、討論
隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景,，如3D打印技術(shù)通過(guò)術(shù)前1:1實(shí)物化模型展示患者腫瘤位置及周圍重要解剖結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系，為外科醫(yī)生提供反復(fù)模擬手術(shù)的機(jī)會(huì),，同時(shí)3D打印模型將腫瘤病灶實(shí)物化,，方便外科醫(yī)生與患者及其家屬溝通，提供了良好的術(shù)前“天時(shí)”基礎(chǔ),；3D打印導(dǎo)航截骨縮短手術(shù)時(shí)間輔助外科醫(yī)生精準(zhǔn)切除腫瘤病灶,，同時(shí)盡量保留腫瘤周圍正常組織，提供了良好的術(shù)中“地利”基礎(chǔ),；3D打印骨組織工程支架選擇不同生物材料及“生物墨水”使支架具有多種生物學(xué)功能,，并高度匹配骨缺損部位,，該技術(shù)得到了廣大骨腫瘤專科醫(yī)生的熱情歡迎,，提供了良好的術(shù)后“人和”基礎(chǔ),。具有“天時(shí)”、“地利”,、“人和”基礎(chǔ)的3D打印技術(shù)有望在未來(lái)完全融入骨肉瘤患者整個(gè)治療圍手術(shù)期的臨床管理中,，顯著改善骨肉瘤患者的預(yù)后。

雖然3D打印技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景,，但也仍存在一些亟待解決的問(wèn)題：(1)因?yàn)?D打印設(shè)備及打印材料費(fèi)用較高,，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本較高；(2)3D打印技術(shù)需要重塑腫瘤病灶及周圍復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu),，骨組織工程支架需要設(shè)計(jì)不同孔徑,、搭載不同生物活性分子、設(shè)計(jì)不同外形,，因此制作過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng),；(3)制作3D打印模型、導(dǎo)航截骨導(dǎo)板或骨組織工程支架等均需要與MRI等臨床影像數(shù)據(jù)相結(jié)合,，需要圖像融合工程師,、力學(xué)工程師、材料學(xué)工程師等交叉學(xué)科的工程技術(shù)人員與醫(yī)生反復(fù)溝通與交流,，但目前交叉復(fù)合型人才較少,；(4)3D打印假體技術(shù)涉及人體組織器官，涉及倫理相關(guān)制度,，而相關(guān)法律法規(guī)現(xiàn)今尚不夠完善,。

綜上所述，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有極大的潛能,，不僅術(shù)前可以輔助外科醫(yī)生為患者制定個(gè)體化治療方案,，術(shù)中輔助腫瘤的精準(zhǔn)切除，而且術(shù)后生物組織支架在抑制腫瘤復(fù)發(fā),、促進(jìn)骨長(zhǎng)入等方面發(fā)揮重要作用,。但我們也要積極面對(duì)3D打印技術(shù)的諸多缺點(diǎn)，逐步完善相關(guān)不足,，如進(jìn)一步深度挖掘開(kāi)發(fā)生物原材料,，降低假體制備成本，培養(yǎng)擁有醫(yī)工結(jié)合等交叉學(xué)科知識(shí)的儲(chǔ)備人才,，并完善相關(guān)醫(yī)學(xué)倫理等,，積極推廣3D打印技術(shù)在骨肉瘤臨床圍手術(shù)期的應(yīng)用。相信隨著科技的不斷快速發(fā)展及科研人員的不懈努力,，3D打印技術(shù)會(huì)更好,、更快,、更精準(zhǔn)地為骨腫瘤患者保肢保關(guān)節(jié)治療帶來(lái)更多可能性。

作者簡(jiǎn)介

博士,，副主任醫(yī)師,，碩士研究生導(dǎo)師，鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院,、河南省腫瘤醫(yī)院骨與軟組織科副主任,。中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì)骨腫瘤學(xué)組青年委員、中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肉瘤專業(yè)委員會(huì)委員,、中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肉瘤專業(yè)委員會(huì)放化療學(xué)組委員,、中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肉瘤專業(yè)委員會(huì)基礎(chǔ)研究與轉(zhuǎn)化學(xué)組委員、中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肉瘤專業(yè)委員會(huì)脊柱學(xué)組委員,、中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)骨腫瘤和骨轉(zhuǎn)移瘤專業(yè)委員會(huì)青年委員,、河南省抗癌協(xié)會(huì)青年理事、河南省抗癌協(xié)會(huì)肉瘤專業(yè)委員會(huì)副主任委員,、河南省研究型醫(yī)院學(xué)會(huì)腫瘤科普委員會(huì)常委,、河南省科協(xié)評(píng)審咨詢專家?guī)烊霂?kù)專家等學(xué)術(shù)兼職。獲得河南省腫瘤醫(yī)院科技拔尖人才,、河南省直優(yōu)秀共產(chǎn)黨員等榮譽(yù)稱號(hào),，以第一完成人獲得河南省衛(wèi)生新技術(shù)引進(jìn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等科技成果。主持河南省中青年衛(wèi)生健康科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)杰青人才項(xiàng)目等省廳級(jí)科研攻關(guān)項(xiàng)目7項(xiàng),，橫向科研攻關(guān)課題4項(xiàng)，作為第一或主要完成人獲省廳級(jí)科技成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng),、二等獎(jiǎng)3項(xiàng),。


參考文獻(xiàn)：略