人工假体在骨肿瘤保肢术中的应用

由于人工关节假体的发展和化疗药物的应用，为保肢手术提供了重要的条件，选择既能彻底切除肿瘤，又能保留或重建肢体功能的手术已成为骨肿瘤手术治疗的主要发展方向。利用人工假体治疗骨肿瘤是一种主要的保肢手术，充分认识和正确选择人工假体是提高疗效和恢复功能的关键。
       一、人工假体设计的种类
      人工假体的种类较多，应根据患者年龄、病变部位和骨关节缺损的大小，选择相应的假体。目前的人工骨关节假体有：
      1．  定制型人工假体：根据病人的X线片，测量、设计假体的大小、长短，由厂家定做个体化人工假体。术前根据X线片、CT、MRI、ECT和血管造影等检查，除确定肿瘤的外科分期外，要准确了解肿瘤的大小、范围、髓腔内侵犯长度。目前认为MRI对判断肿瘤边界，尤其是髓腔内侵犯长度较准确。必须摄患肿瘤骨骼的全长标准正侧位X线片，尤其是病理骨折者，需要健侧肢体作参考。摄片时肢体侧方与骨干相同的水平放一金属标尺，以校正放大率，测算假体髓内和髓外两部分的长度，插入髓腔柄的直径、关节面的宽度。恶性骨肿瘤的截骨平面一般定在肿瘤边缘以外5cm处。
       2．可调（可延长）型人工假体：用于青少年患者，骺板连同肿瘤一起被切除者。假体可以调节长度，能适应对侧肢体的生长。有几种延长方法：⑴有创性可延长假体：螺纹调节、延长活塞内填入钨球、活塞“C”型空腔；⑵无创性可延长假体：外部电磁延长；⑶自身调节式可延长假体：通过膝关节屈曲运动带动一个等径伞状齿轮通过螺纹来延长假体。
       3．组合型人工假体：有不同部位；髁有大、中、小，柄有长、中、短及不同粗细，制成配套的器械箱，术中根据切除范围大小、长短来选用，由医师自由插接组合。儿童在一定时间通过手术更换较长的部件进行肢体延长。翻修时只需更换某一部件，不必换整个假体。
       4．异体骨复合型人工假体：人工假体远期的松动下沉及折断发生率较高，尤其是当切除的瘤段骨长度大于宿主骨全长的40%以上时，因此近年来采用人工假体与大段异体骨结合，制成复合型假体，即将与瘤段相同部位的大段同种异体骨套在人工假体的外部形成假体的肩部，其柄插入髓腔并用骨水泥固定。其优点是异体骨经过爬行替代并与宿主骨残端愈合后，可大大加强对假体的骨性包裹与固定，并能提供较好的软组织附着环境，较符合骨肿瘤保肢重建的需要。缺点是异体骨来源困难，爬行替代时间长，近期牢固性差，有一定的排异反应， 感染率亦较高。
       5．利用CAD/CAM技术定制人工假体：计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）是随着计算机应用技术与数控机床的发展而开展起来的一项新技术。将CT/MRI扫描的数据经由CAD/CAM软件处理后，可以很好地在计算机内进行三维重建，进行手术设计，并据此制造出非常适合术中要求的假体。尤其在骨盆肿瘤的假体置换中有重要意义。
       二、   人工假体的材料
        外科植入物置入人体生理环境后，其自身发生的变化称为植入物材料反应，最严重的反应是植入物的疲劳和断裂。植入物引起人体局部或全身的变化称为宿主反应。在特定的应用环境中所表现的包括植入材料和宿主反应的生物学特性，可以判断植入材料是否适用于该特定环境中，这称生物相容性。当然没有一种植入材料是绝对相容的，临床上只是要求植入物材料在人体生理环境中具有可接受的生物学反应。
人工假体使用的材料有：
        1、金属（不锈钢、钴铬合金、钛合金等）
         不锈钢――生物相容性较差，价格低廉，常用于骨折内固定物，少用于假体。偶尔用于人工骨盆。
        钴铬钼合金――生物相容性较好，弹性模量为钛合金的2倍，为皮质骨的10倍，表面硬度高，耐磨。
        钛合金――（钛铝矾合金 / 钛锰锆合金）生物相容性好，强度高，弹性模量小，应力遮挡效应小，但不耐磨。
        2．生物陶瓷（羟基磷灰石、氧化铝陶瓷等）
        羟基磷灰石――是研究较多的一种表面生物活性陶瓷。羟基磷灰石能与人体组织通过羟基键合，植入后与骨的结合很好，生物相容性好。由于  机械强度较低，常用于人工关节表面的喷涂。当前存在的主要问题是，表面喷涂不过关，植入人体后可以发生脱落。
       氧化铝陶瓷――抗压、耐磨、耐酸碱。单晶陶瓷而且抗拉、抗折。用于人工关节的耐磨部件。
       3．高分子材料
       塑料――高分子聚合物（高分子聚乙烯）的材料反应有老化、磨损、吸附及灭菌等问题，宿主反应较其他材料大。
       骨水泥――骨水泥（聚甲基丙烯酸甲酯）具有可塑性和灵活性，临床上可用于人工假体的充填和粘合。
       4．同种异体骨――深低温冷冻或酒精浸泡保存异体骨，用于复合型假体。异体骨经过爬行替代后可提供牢固的生物愈合及永久稳定性。但异体骨来源困难，有传染疾病之可能，爬行替代时间长，近期牢固性差，有一定的排异反应，可发生骨不连或骨吸收，感染率亦较高。
       须注意，高分子材料组成的人工假体中，骨水泥碎屑和聚乙烯磨屑被认为是术后骨吸收、溶解和破坏的原因，导致假体松动及下沉。
由于假体长期植入体内，理想的材料应该具有足够的强度、塑性和抗疲劳、
抗磨损，同时应具有良好的生物相容性，无毒副作用，耐体液的化学腐蚀和电化学腐蚀，还希望比重轻、弹性模量接近人的皮质骨。鉴于这种情况，目前的生物材料还达不到尽善尽美，只能根据综合性能匹配选用。
       早期的人工假体是利用不锈钢制造的，但耐腐蚀性和强度不如钴合金与钛合金。钛表面易氧化生成致密的二氧化钛氧化膜，耐腐蚀性优于钴合金，其比重轻，约为钴合金的一半。弹性模量与人骨的弹性模量接近，生物相容性好，生物界面结合牢固，是较理想的植入材料。
        三、   人工假体置换术的适应证和禁忌证
      （一）适应证：
        1．外科分期为IA、IB、IIA和对化疗反应较好的IIB  期恶性骨肿瘤，重要的神经、血管未受累，可以施行广泛性或根治性手术切除，预计局部复发率不高于截肢者。
        2．肿瘤节段切除后局部有良好的重建条件，术者掌握有良好的重建技术，重建肢体的功能预计优于假肢者。
        3．无转移灶或单发转移灶经全身化疗之后可以广泛切除治愈者。
        4．病人全身与局部情况良好，要求保肢，乐意接受人工假体，有条件并能积极配合放、化疗和免疫治疗者。
     （二）禁忌证：
       1．肿瘤侵犯重要的神经、血管、无法边缘性切除肿瘤者。
       2．因放疗或反复手术、局部皮肤、软组织血供差、术后可导致切口闭合困难或皮肤软组织坏死者。
       3．全身情况差和有伴发病，难以耐受较大手术者。
       4．已有多处转移，预计存活不足半年者。
       四、   人工假体置换术的方法
     （一）广泛性（至少要边缘性）切除肿瘤
       广泛切除：经反应区2cm之外，将病变、假囊、反应区和正常组织袖套整块切除，完全在间室内的正常组织中分离，无瘤操作，在距骨肿瘤边缘5cm处离断骨骼。这种切除不留任何卫星灶，但有潜在的可能留下G2病变的跳跃病灶。
       边缘性切除：靠近重要血管、神经束处可行肿瘤边缘性切除。
       若使用定制假体，切除时一定要照顾假体的长短和大小，骨节段截除的长短必须和假体的长短一致。
     （二）置入人工假体，重建骨关节缺损
       个体化假体置入时，骨缺损的长短和大小必须与假体一致，使假体置入后的张力适当，肢体等长，也便于软组织的修复。若有可调型或组合型假体，那首先要选择好假体，然后试安装假体，使长短、大小和方位符合功能要求后定型。
        人工假体的固定：