钢板－假体复合体重建长节段受累的肱骨上段肿瘤切除后骨缺损

尉然 郭卫 杨荣利 汤小东 燕太强 李大森 杨毅 姬涛

肱骨上段是骨原发肿瘤的好发部位之一，在全部骨的原发恶性肿瘤中为第二好发部位[1]。对于该部位的恶性肿瘤，瘤段截除为其主要的手术方式，肿瘤切除后的骨缺损多须进行重建以恢复肩关节功能[2]。重建方式包括假体重建、异体骨重建、异体骨－假体复合体重建、自体骨重建等等[3-8]。其中假体重建为应用最广的重建方式，其重建操作简便，并发症发生率较其它重建方式低[9-10]，重建后可恢复一定的上肢功能[11-12]。

然而，对于长节段受累的肱骨上段肿瘤，其切除后骨缺损较大，剩余肱骨骨量较少，单纯肱骨上段假体难以安装；即使成功安装，其髓内固定长度较短，亦会增加假体松动、断裂的风险；同时，肌肉组织附着点损失较多亦会导致术后功能不佳，影响重建效果[8,11]。为解决此问题，文献报道过采用异体骨重建 ( osteoarticular allograft，OA )、骨水泥髓内针临时假体及单纯钢板重建等方式，但其术后上肢功能往往较假体重建差，同时并发症发生率亦较高[5-6,8,13]。因而，能否对假体重建方式进行改良以更理想地重建长节段受累的肱骨上段肿瘤切除后的骨缺损？为解决这一问题，我中心设计了一种钢板－假体复合体 ( prosthesis-plate composite，PPC )，旨在应用于重建长节段受累的肱骨上段肿瘤切除后的骨缺损。

本研究目的为：( 1 ) 描述 PPC 的设计理念及重建效果；( 2 ) 将 PPC 的功能预后、假体生存情况、手术时间、术中出血量、机械性假体相关并发症发生率与传统肱骨上段假体 ( proximal humeral prosthesis，PHP ) 重建进行比较；( 3 ) 描述长节段受累肱骨上段肿瘤切除后的假体重建效果。

资料与方法

一、纳入与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 2003 年 7 月至 2017 年 4 月于我科就诊的 329 例肱骨上段肿瘤者；( 2 ) 行肱骨上段肿瘤瘤段截除者；( 3 ) 剩余肱骨长度 ( 截骨线至鹰嘴窝上缘水平的直线距离 )＜10 cm 者；( 4 ) 以 PPC或 PHP 进行重建者。

2. 排除标准：( 1 ) 肿瘤累及肩胛骨需行关节外切除者；( 2 ) 主要神经损伤者；( 3 ) 围手术期死亡者；( 4 ) 病历及随访资料不全者。

本组共纳入 17 例，男 9 例，女 8 例，平均年龄( 23.9±17.1 ) 岁。纳入研究的患者手术日期自 2007年 7 月至 2017 年 2 月。骨肉瘤：13 例 ( 76.5% )，间叶性软骨肉瘤：1 例 ( 5.9% )，尤文肉瘤 / PNET：1 例( 5.9% )，上皮样血管内皮细胞瘤：1 例 ( 5.9% )，转移癌 ( 肾癌 ) 1 例 ( 5.9% )。

除转移癌患者外，所有患者术前均经活检确定病理学诊断后开始治疗。诊为骨肉瘤、尤文肉瘤的患者均先行标准方案的术前化疗。骨内累及范围及骨外软组织包块范围依据术前 X 线片、CT、MRI 确定，本研究将截骨长度定义为自肱骨大结节起至截骨线的长度，将剩余肱骨长度定义为截骨线至鹰嘴窝上缘水平的直线距离。

二、手术方式

所有患者均行经肩关节的肱骨上段肿瘤瘤段截除术，因肱骨上段长节段受累，所有患者的三角肌止点及肩袖肌肉止点均无法保留 ( Malawer IB 型[2])，截骨线位于病灶下缘远端至少 2 cm 处。患者肿瘤切除均达到广泛 / 边缘切除，外科边界均为阴性。所有患者术中肩胛盂及腋神经均未受到损伤。平均截骨长度为 ( 19.8±3.4 ) cm，肿瘤平均截骨长度占肱骨全长比例为 ( 71.5±6.3 ) %，剩余肱骨长度平均为 ( 7.7±1.3 ) cm ( 表 1 )。

表1 患者一般情况Tab.1 General information of 17 patients

笔者按重建方式将所有患者分为两组：PPC 组与 PHP 组。其中 PPC 重建方式自 2011 年 3 月起开始应用，此前就诊于我中心的长节段受累肱骨上段肿瘤患者均接受 PHP 重建；而在此之后就诊于我中心的长节段受累肱骨上段肿瘤患者，在其术前均会由主管医生向患者及家属建议应用 PPC 重建骨缺损，并向其交待其较传统重建方案花费增高，并存在手术时间延长、出血增多等风险，最终由患者、家属及主管医生商议后综合决定应用何种重建方式。同时，是否应用人工韧带进行软组织重建亦遵从以上原则，由主管医生向患者及家属建议并交待花费、相关风险后商议决定。最终共 8 例 ( 47.1% )接受 PPC 重建，9 例 ( 52.9% ) 接受 PHP 重建。

具体重建方法如下：

1. PPC 组：假体近段与常规组配式肿瘤型肱骨上段假体相同，假体柄根据剩余肱骨的长度及髓腔直径预订制为较为粗短的外形；在假体体部中远段预置 3 个横行钉孔，其孔距与所选用肱骨远端外侧解剖型钢板的钉孔孔距一致，其方向被设计为保证肱骨头角度良好的同时使钢板与肱骨下端外侧骨面贴合；根据术前影像学具体情况选取适宜长度的钢板与之匹配；重建过程中先以骨水泥法固定假体柄于剩余肱骨髓腔中，固定过程中注意假体旋转角度，后以锁定螺钉 ( 直径 3.5 mm ) 将选定的肱骨远端外侧解剖型钢板固定于假体表面及肱骨表面。

2. PHP 组：假体为常规组配式肿瘤型肱骨上段假体，以骨水泥法固定假体柄于剩余肱骨髓腔中。12 例 ( 70.6% ) 在术中以人工韧带缠于假体表面，于近端重建关节囊并将人工肱骨头置于其内，于体部解剖位置重建肩袖肌肉、三角肌、背阔肌、胸大肌、肱二头肌长头腱附着于肱骨上段的止点[14]( 表 1 )。

手术时间平均为 ( 3.1±1.2 ) h，术中出血量平均为 ( 317.1±138.3 ) ml。所有患者术后均无围手术期并发症发生。术后患者按常规进行功能康复训练( 表 1 )。

三、术后随访

患者随访均于术后门诊复查时进行，主要包括肿瘤学复查 ( 复发、转移 )、功能评估、影像学评估。术后第 1 年内每 3 个月复查 1 次，后每 6～12 个月复查 1 次。术后患肢功能应用 MSTS 93 上肢功能评分评估[15]。将患者术后的最佳功能评分记为其功能预后评分。将患者生存期定义为自手术至患者死亡的时间；将患者的无病生存期定义为自手术至发生复发 / 转移的时间。

本研究根据 Henderson 等[16]在其研究中的描述将机械性假体相关并发症定义为三型：1 型，软组织并发症，包括发生软组织不稳、关节脱位或半脱位、肌腱断裂或无菌性伤口裂开；2 型，无菌性松动，指临床及影像学表现证实存在的假体松动；3 型，结构性失败，包括假体旁骨折、假体折断、骨吸收或骨不连等。本研究中将影像学有上述并发症表现定义为影像学机械性假体相关并发症发生。将假体生存期定义为自手术至发生影像学机械性假体相关并发症发生的时间。

四、统计学处理

应用 SPSS 19.0 ( SPSS Inc，Chicago，IL，USA )软件包进行统计学分析。术后生存期、无病生存期及假体生存期应用 Kaplan-Meier 法计算，应用 Log-rank 检验进行组间比较。应用独立样本 t 检验对两组间年龄、肿瘤截骨长度、肿瘤截骨长度占肱骨全长比例、剩余肱骨长度、手术时间、术中出血量、功能预后进行比较。应用 Fisher 精确检验对两组间性别分布、肿瘤病理学类型的分布进行比较。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

17 例术后平均随访时间 ( 34.8±28.3 ) 个月。7 例 ( 41.2% ) 死亡，平均术后生存期为 ( 61.5±13.5 ) 个月；7 例 ( 41.2% ) 发生肿瘤进展，其中6 例为发生肺转移，1 例为先发生肺转移、后局部复发，平均术后无病生存期为 ( 61.9±15.8 ) 个月。共5 例 ( 29.4% ) 发生影像学机械性假体相关并发症，其中 1 型 ( 关节半脱位 ) 1 例、2 型 ( 假体柄松动 )1 例、3 型 3 例 ( 其中假体周围骨吸收 2 例、假体周围骨折 1 例 )。无二次手术病例。平均术后假体生存期为 ( 79.0±15.4 ) 个月 ( 图 1 )。术后平均 MSTS 93上肢功能评分为 22.1±2.8 ( 73.5±9.2 ) %，其中应用人工韧带进行软组织重建的患者，MSTS 93 上肢功能评分 ( 75.6±9.7 ) % 优于未应用人工韧带的患者的MSTS 93 上肢功能评分 ( 68.7±6.5 ) %，但差异无统计学意义 ( P＝0.17 )。

本研究中共 8 例 ( 47.1% ) 患者接受了 PPC 重建，平均肿瘤截骨长度为 ( 19.9±3.8 ) cm，肿瘤截骨长度占肱骨全长比例平均为 ( 72.8±7.1 ) %，剩余肱骨长度 ( 7.2±1.5 ) cm，平均手术时间 ( 3.2±1.4 ) h，平均术中出血量 ( 275.0±146.4 ) ml。患者术后 MSTS 93 上肢功能评分平均为 22.5±2.4 ( 75.0±8.2 ) %。术后无患者发生影像学机械性假体相关并发症，复合体中钢板、螺钉亦未见松动、断裂征象。1 例发生肿瘤复发，因患者及家属放弃治疗自动出院而未行手术治疗 ( 图 2 )。

图1 Kaplan-Meier 生存曲线显示 17 例患者的术后生存情况、无病生存情况及假体生存情况Fig.1 Kaplan-Meier curves showing overall survival, disease-free survival and implant survival of 17 patients

余 9 例 ( 52.9% ) 接受 PHP 重建 ( 图 3 )。笔者将PPC 组的资料与 PHP 组进行了比较，结果显示，年龄、性别组成、病理诊断分布、肿瘤截骨长度占肱骨全长比例、剩余肱骨长度、手术时间、术中出血量、术后生存情况、肿瘤进展情况、随访时间进行了比较，结果显示两组患者在上述方面差异无统计学意义，提示两组患者资料基本具有可比性。PPC组患者术后 MSTS 93 评分与 PHP 组患者差异无统计学意义，但在影像学机械性假体相关并发症发生率及相应的假体生存期的比较中，PPC 组显著优于PHP 组 ( 表 2、图 4 )。其中 PHP 组发生 5 例影像学机械性假体相关并发症，其中 1 例假体周围骨折、2 例假体周围骨吸收 ( 图 3f )、1 例假体松动、1 例假体半脱位。对于随访过程中出现影像学机械性假体相关并发症的患者，虽其未出现相关症状，医师均建议其通过减少上肢活动、避免负重以防止并发症进一步发展至假体失败，此后 5 例均未行假体翻修术。

讨 论

肱骨上段是骨原发肿瘤的好发部位之一，在全部骨的原发恶性肿瘤中为第二好发部位，也是转移癌的好发部位，亦会受到周围软组织肉瘤的累及[1]。Malawer 等[17]在其对于肩胛带恶性肿瘤的外科分型中将单纯累及肱骨上段、应行经肩关节的肱骨上段肿瘤瘤段截除术以达广泛切除目的的肿瘤定义为 I 型。肿瘤切除后应对骨缺损进行重建以恢复患肢长度、重建肩关节功能[2]。其重建效果、重建后并发症发生率优于其它部位骨的恶性肿瘤。

肱骨上段肿瘤切除后骨缺损的重建方式多种多样，包括假体重建[10-12,18]、异体骨重建[5,13]、自体骨 / 异体骨－假体复合体重建[3,7,19-21]、自体骨重建[4]、关节融合[22]等。其中假体重建为应用最广的重建方式，其重建操作简便，可在重建后恢复一定的肩关节功能。常规的重建方式为单纯半肩关节肱骨上段假体置换。Cannon 等[12]对 83 例肱骨上段假体重建的患者的预后情况进行了报道，其平均截骨长度为 14 cm，MSTS 93 评分平均为 63%，共24 例 ( 28.9% ) 患者出现假体相关并发症 ( 22 例关节不稳、2 例深层感染 )，其中 2 例感染患者接受了二次手术。Kumar 等[11]在其研究中报道了对肱骨上段假体重建患者的长期随访结果，肿瘤截骨长度平均为 17 cm，术后 MSTS 93 评分平均为 79.0%，以因机械性失败行二次手术为终点的 20 年假体存活率为86.5%。许多研究者也将这一重建方式的效果与其它重建方式进行了比较。van de Sande 等[9]在其研究中比较了人工假体、APC 与异体骨重建的效果，其平均截骨长度为 14.2 cm，结果显示人工假体重建可在达到与其它重建方式相似的功能预后的同时保持较低的并发症发生率。然而，半肩关节肱骨上段假体重建的术后肩关节功能虽可有一定的恢复，但仍不尽如人意。因而研究者们提出了多种改良的假体重建方案以进一步改善重建后的肩关节功能 ( 如反式肩关节假体[9,23]、联用人造韧带[14,24-25]等 )。本研究中患者术后平均 MSTS 93 评分为 73.5%，基本与文献报道相一致，其中应用人造韧带进行软组织重建的患者其 MSTS 93 评分高于未应用的患者，但并不显著，究其原因可能为本研究病例数较少。

图2 患者，男，15 岁，左肱骨上段骨肉瘤。行左肱骨上段肿瘤瘤段截除，肿瘤截骨长度占肱骨全长 71.4%，剩余肱骨长度8 cm，应用 PPC 对骨缺损进行重建 a～b：术前 X 线及 MRI；c～d：术中肿瘤切除标本；e～f：应用 PPC 假体进行重建，并应用人工韧带进行软组织重建；g～h：术后 X 线片；i～j：术后 5 个月 X 线片，未见假体相关并发症表现Fig.2 Male, 15 years old, left proximal humeral osteosarcoma. He received segmental resection of the left proximal humerus. The resection length accounted for 71.4% of the total humeral length and the residual length was 8 cm. PPC was used for reconstruction a - b:Pre-operative X-ray and MRI; c - d: Resected tumor specimen; e - f: PPC was used for reconstruction and a synthetic mesh was used for soft-tissue reconstruction; g - h: Post-operative X-ray;i - j: X-ray 5 months after the surgery showed no evidence of mechanical prosthetic complications

图3 患者，女，21 岁，左肱骨上段骨肉瘤。行左肱骨上段肿瘤瘤段截除，肿瘤截骨长度占肱骨全长 67.9%，剩余肱骨长度 9 cm，应用 PHP 直接对骨缺损进行重建 a～b：术前 X 线及 MRI；c：术中肿瘤切除标本；d～e：应用 PHP 直接重建；f：术后 X 线片；g：术后47 个月 X 线片，可见剩余肱骨近段骨吸收明显 ( 3 型 )Fig.3 Female, 21 years old, left proximal humeral osteosarcoma. She received segmental resection of the left proximal humerus. The resection length accounted for 67.9% of the total humeral length and the residual humeral length was 9 cm. PHP was used for reconstruction a - b: Pre-operative X-ray and MRI; c: Resected tumor specimen; d - e: PHP was used for reconstruction and a synthetic mesh was used for soft-tissue reconstruction;f: Post-operative X-ray; g: X-ray 47 months after the surgery showed signi fi cant osteolysis on the proximal part of the residual humerus ( type 3 )

表2 PPC 组、PHP 组患者资料对比Tab.2 Comparison between PPC and PHP group

图4 Kaplan-Meier 生存曲线显示不同重建方式对患者假体生存期的影响Fig.4 Kaplan-Meier curves showing differences of implant survival between PPC and PHP group

然而，对于长节段受累的肱骨上段肿瘤，其切除后骨缺损较大，剩余肱骨骨量较少，单纯肱骨上段假体难以安装；即使成功安装，其髓内固定长度明显缩短，亦会增加假体松动、断裂的风险；同时，肌肉组织附着点损失较多亦会导致术后功能不佳，影响重建效果[8,11]。Kumar 等[11]研究中，患者的术后功能评分与截骨长度成反比。本研究中纳入的均为长节段受累的肱骨上段肿瘤者，患者术后功能尚可，但机械性假体相关并发症发生率 ( 29.4% )及假体生存情况较差，尤以 PHP 组明显，这说明长节段受累的肱骨上段肿瘤切除后假体重建并发症发生率较高，显著影响假体生存。

针对于此问题的研究较少，且以非假体重建为主。Jamshidi 等[5]在研究中描述了应用 OA 对肱骨上段切除后骨缺损进行重建的效果，其中半数以上的患者为肱骨上段长节段受累 ( 文中报道为截骨长度＞154.5 mm )，术后 MSTS 93 上肢功能评分平均为84.9%，而其需二次手术的机械性假体相关并发症发生率为 25.0%，包括 3 例骨折、4 例骨吸收、2 例骨不连；Barbier 等[4]报道了应用同侧锁骨翻转移植重建肱骨近端，其中位截骨长度为 20 cm，占肱骨全长62.5%，在应用翻转锁骨时剩余的骨缺损应用带血管蒂腓骨或诱导膜技术重建，术后中位 MSTS 93 评分为 77.0%，术后 71.4% 的患者出现了并发症；Kundu等[6]报道了一种应用骨水泥髓内针临时假体重建，其研究中平均截骨长度为 12 cm，但研究者表示该技术可应用于对长节段受累的肱骨上段肿瘤进行重建之中，其机械性并发症发生率为 7.1%，但术后平均MSTS 93 评分仅为 63.6%；Puri 等[8]报道了一种针对于残留肱骨长度较短的简易重建方式，主要为仅以定制型的长钢板进行重建，其机械性并发症发生率为 12.5%，但其术后肩关节功能十分有限。我中心也曾为解决此问题设计过一种改良的 APC 方案，其具体操作方式为通过自体骨 / 异体骨套入常规 PHP的假体柄以达到增加髓内固定长度的目的，该重建方式能够达到一定的上肢功能，但该重建方式影像学机械性假体相关并发症发生率较高 ( 我中心经验为 55.6% )，现已基本为 PPC 重建所取代。

我中心设计的 PPC 是一种专为长节段受累肱骨上段肿瘤切除后重建而设计的改良型肱骨上段假体。其设计理念为，在传统肱骨上段假体髓内固定的基础上增加髓外固定，以对髓内固定进行辅助。PPC 重建能够达到同常规肱骨上段假体相似的上肢功能预后，明显优于前文所述的骨水泥髓内针及定制型钢板重建方式[6,8]。更为重要的是，PPC 重建能够取得显著优于常规肱骨上段假体的假体生存情况，亦优于文献报道的其它重建方式，其原因为 PPC 假体远端髓内、髓外联合固定的设计能够显著提高固定强度，可降低发生假体松动、假体周围骨折的风险，同时也规避了生物重建中大段异体骨或自体骨植入所引起的骨折、骨吸收、骨不连的风险。这均可有效降低假体相关机械性并发症的发生风险 ( 特别是 2 型、3 型假体相关并发症 )，延长假体生存期。此外，研究亦发现 PPC 组的手术时间、术中出血量均与 PHP 组无显著差异，这也提示 PPC重建不会显著增加手术复杂度及手术风险。因而，笔者认为对于长节段受累的肱骨上段肿瘤切除后重建，应用 PPC 假体可获得与常规 PHP 假体置换相似的上肢功能，同时能够有效改善假体生存。

本研究有一定不足之处：( 1 ) PPC 假体虽然其近端为组配型假体，但中远段及假体柄须定制，这会导致假体准备时间延长，延误手术时机，需要之后在应用过程中进一步设计、改进，争取早日实现远端的组配化。( 2 ) 本研究中机械性假体相关并发症及假体生存期较文献差，究其原因可能与对假体相关并发症的定义方式有关。本研究将机械性假体相关并发症定义为影像学发现脱位、骨不连、骨吸收、假体周围骨折等，而非文献中多采用的以需二次手术定义假体相关并发症发生。这也导致了本研究中机械性假体相关并发症发生率虽较高( 29.4% )，而并无患者因此行二次手术。( 3 ) 因本研究为回顾性研究，病例数有限，因此结果会引入偏倚。在以后的研究中，笔者应扩大样本量以便对其应用指征、功能预后、假体生存进行深入研究。

结 论

长节段受累肱骨上段肿瘤切除后应用假体重建可恢复一定的上肢功能，但其机械性假体相关并发症发生风险较高。应用 PPC 假体重建可在达到与PHP 重建方式相似的术后功能且不增加手术复杂度与风险的同时保持较低的假体相关并发症发生率，因而可作为长节段受累肱骨上段肿瘤切除后的理想重建方式。

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