非骨水泥组配式人工关节重建下肢肿瘤切除后骨缺损

Abstract

目的

探讨下肢肿瘤切除后使用非骨水泥组配式人工关节重建的初步疗效，分析假体失败的影响因素。

方法

回顾分析 2011 年 10 月—2016 年 9 月使用 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统治疗的 150 例下肢肿瘤患者临床资料。男 88 例，女 62 例；年龄 12～81 岁，中位年龄 24 岁。根据世界卫生组织（WHO）骨肿瘤分类：骨原发恶性肿瘤 120 例，中间型肿瘤 27 例，转移性肿瘤 3 例。134 例为初次手术，16 例为复发后再次手术。87 例恶性肿瘤患者手术前后行化疗，无患者行围术期局部放疗。假体重建股骨近端 32 例，股骨远端 83 例，胫骨近端 35 例。记录患者术后随访时间；肿瘤学结果，包括患者生存状况、肿瘤复发状况；假体失败发生情况，包括假体生存率、假体失败情况（失败原因、失败后再治疗方案）等，假体失败原因根据 Henderson 等定义的分型方式分为 5 型。采用 Kaplan-Meier 生存分析及 Log-Rank 检验分析患者及假体生存率。末次随访时根据肌肉骨骼肿瘤协会（MSTS）评分系统评估患者下肢功能，并比较不同重建部位患者的 MSTS 评分。

结果

150 例患者术后均获随访，随访时间 5～84 个月，中位时间 39 个月。随访期内患者无瘤存活 116 例，带瘤存活 10 例，因肺转移或多发转移死亡 24 例。120 例原发恶性肿瘤患者 3、5 年生存率分别为 83.1%、76.6%；不同重建部位患者生存率比较差异无统计学意义（P=0.851）。7 例（4.7%）于术后 7～21 个月局部复发。150 例患者假体 3、5 年生存率分别为 94.4%、92.5%；不同重建部位假体生存率比较差异无统计学意义（P=0.765）。随访期间共 24 例（16.0%）患者发生 26 次假体失败，其中 1 型失败 9 例、2 型 1 例、3 型 3 例、4 型 5 例、5 型 8 例。末次随访时 126 例存活患者中 120 例无假体失败发生。除不同重建部位对 4 型失败发生率的影响有统计学意义（P=0.029），是否化疗对 5 型失败发生率的影响有统计学意义（P=0.002）外，其余各型失败发生率与不同重建部位、是否初次手术和围术期是否化疗无统计学意义（P>0.05）。截肢 5 例（5 型 4 例、4 型 1 例），假体取出 3 例（2 型 1 例，3 型 1 例，4 型 1 例），保留原假体翻修 3 例（1 型 2 例，5 型 1 例）。患者总体 MSTS 评分为（24±3）分，其中重建部位位于股骨近端、股骨远端、胫骨近端的患者 MSTS 评分分别为（24±3）、（25±3）、（23±3）分，差异无统计学意义（F=3.014，P=0.052）。

结论

下肢肿瘤切除后采用非骨水泥组配式人工关节重建，早期随访显示并发症发生率较低、关节功能恢复良好，影响早期假体生存的主要原因为肿瘤进展及感染。

下肢是恶性骨肿瘤好发部位，随着影像技术、化疗使用、手术技术的提高，保肢治疗已成为肢体恶性肿瘤治疗的主流方式^[1]。下肢恶性骨肿瘤切除后人工假体重建是目前使用最广泛的重建方式^[2-4]。在既往 40 年间，肿瘤型假体使用的材料及设计取得长足进展，但与常规关节表面置换^[5]相比，肿瘤型假体术后并发症及失败率仍然很高，尤其是感染和无菌性松动，严重影响患者术后功能恢复和假体生存率。有研究表明，非骨水泥肿瘤型假体系统在降低感染发生率和提高假体存活率方面具有优势^[6]。

德国 LINK 公司的 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统是国内上市的第 1 种非骨水泥肿瘤型假体，其股骨柄是一种带凹槽的锥形柄，表面喷涂了具有生物活性的涂层。目前对此型假体的疗效及并发症鲜有报道。本研究回顾性分析 2011 年 10 月—2016 年 9 月使用 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统治疗的 150 例下肢肿瘤患者临床资料，旨在评估患者生存率、假体生存率、并发症及关节功能，讨论可能导致假体失败的因素。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准：① 组织学检查证实为下肢原发或转移性肿瘤；② 行股骨近端、股骨远端或胫骨近端瘤段切除、人工关节置换手术，股骨近端仅置换双动头，不置换髋臼；③ 采用 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统重建关节；④ 病变部位均为首次行关节置换。排除标准：① 肿瘤累及双下肢；② 合并严重心、肺、肝、肾疾病；③ 术中使用人工假体-同种异体骨复合物。2011 年 10 月—2016 年 9 月共 150 例患者符合选择标准纳入研究，研究数据来自北京积水潭医院骨与软组织肿瘤临床数据库和影像数据库^[7]。

1.2. 一般资料

本组男 88 例，女 62 例；年龄 12～81 岁，中位年龄 24 岁。根据世界卫生组织（WHO）骨肿瘤分类：骨原发恶性肿瘤 120 例，中间型肿瘤 27 例，转移性肿瘤 3 例。诊断：骨肉瘤 85 例，骨巨细胞瘤 26 例，软骨肉瘤 17 例，未分化高级别多形性肉瘤 9 例，骨转移癌 3 例，骨巨细胞瘤中的恶性 2 例，骨梭形细胞肉瘤 2 例，Ewing 肉瘤、骨纤维肉瘤、骨滑膜肉瘤、骨透明细胞肉瘤、恶性混合瘤、软骨母细胞瘤各 1 例。

本组 134 例为初次手术；16 例为复发后再次手术，其中骨巨细胞瘤 11 例，软骨肉瘤 2 例，骨巨细胞瘤中的恶性、未分化高级别多形性肉瘤、软骨母细胞瘤各 1 例。87 例恶性肿瘤患者术前及术后行化疗，无患者围术期行局部放疗。本组重建股骨近端 32 例，股骨远端 83 例，胫骨近端 35 例。见图 1。不同肿瘤类型患者一般资料见表 1。

图 1.

X-ray films showed the reconstruction sites

X 线片示假体重建部位

a. 股骨近端；b. 股骨远端；c. 胫骨近端

a. Proximal femur; b. Distal femur; c. Proximal tibia

表 1.

General data of patients with different types of tumors

不同肿瘤类型患者一般资料

肿瘤类型 Type	例数 n	年龄（岁） Age（years）	性别 Gender			重建部位 Reconstruction site
			男 Male	女 Female		股骨近端 Proximal femur	股骨远端 Distal femur	胫骨近端 Proximal tibia
骨肉瘤 Osteosarcoma	85	22.4±10.5	50	35		6	59	20
骨巨细胞瘤 Giant cell tumor of bone	26	30.9±11.3	11	15		7	12	7
软骨肉瘤 Chondrosarcoma	17	38.0±13.0	11	6		10	5	2
未分化高级别多形性肉瘤 Undifferentiated high-grade pleomorphic sarcoma	9	47.5±16.3	6	3		2	4	3
骨转移癌 Bone metastasis	3	52.7±15.0	2	1		3	0	0
其他 Other	10	39.9±21.0	8	2		4	3	3

1.3. 分析指标

记录患者术后随访时间；肿瘤学结果，包括患者生存状况、肿瘤复发状况；假体失败发生情况，包括假体生存率（以截肢或假体取出为终点）、假体失败情况（失败原因、失败后再治疗方案）等。根据 Henderson 等^[8]定义的分型方式，将假体失败分为 5 型：1 型，软组织失败（关节不稳定、肌腱撕裂、无菌性切口裂开）；2 型，无菌性松动；3 型，假体结构失败（假体周围骨折或假体折断）；4 型，感染；5 型，肿瘤进展。

末次随访时，根据肌肉骨骼肿瘤协会（MSTS）评分系统评估患者下肢功能^[9]，比较不同重建部位患者的 MSTS 评分。

1.4. 统计学方法

采用 SPSS19.0 统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析；计数资料以率表示，组间比较采用 χ² 检验或 Fisher 确切概率法。采用 Kaplan-Meier 生存分析及 Log-Rank 检验分析患者及假体生存率。采用 Fisher 确切概率法分析不同重建部位、是否初次手术、围术期是否化疗与各型假体失败发生的关系。检验水准取双侧 α=0.05。

2. 结果

150 例患者术后均获随访，随访时间 5～84 个月，中位时间 39 个月。

2.1. 肿瘤学结果

随访期内患者无瘤存活 116 例，带瘤存活 10 例，死亡 24 例。Kaplan-Meier 生存分析显示，120 例原发恶性肿瘤患者 3 年生存率为 83.1%，5 年生存率为 76.6%；不同重建部位患者生存率比较差异无统计学意义（P=0.851）。见图 2。死亡患者中骨肉瘤 17 例，未分化高级别多形性肉瘤 3 例，骨转移癌 2 例，骨梭形细胞肉瘤 2 例；死亡患者术后生存时间为 5～52 个月，平均 22.5 个月；死亡原因均为肺转移或多发转移。

图 2.

Survival curves of 120 primary malignant tumor patients

120 例原发恶性肿瘤患者生存曲线

a. 总体生存曲线；b. 不同重建部位患者生存曲线

a. Overall survival curve; b. Survival curves of patients with different reconstruction sites

尽管术后病理学评估显示所有患者手术切缘肿瘤学安全，仍有 7 例（4.7%）于术后 7～21 个月局部复发，其中骨肉瘤 5 例、软骨肉瘤 1 例、骨透明细胞肉瘤 1 例。5 例骨肉瘤复发患者中，2 例仅软组织复发，行局部切除后 1 例死亡、1 例无瘤生存；余 3 例行截肢手术，其中 2 例死亡、1 例无瘤生存。1 例股骨近端软骨肉瘤复发患者行半盆截肢术，随访期末无瘤生存。1 例骨透明细胞肉瘤患者术后 21 个月软组织复发，行复发病灶局部切除，随访期末无瘤生存。见表 2。随访期间，150 例患者中仅 5 例截肢，保肢率为 96.7%；存活的 126 例患者中，保肢率为 98.4%（124/126），其中 95.2%（120/126）患者仍在使用初次置换假体。

表 2.

Clinical data of patients with local recurrence

肿瘤复发患者临床资料

序号 No.	性别 Gender	年龄（岁） Age (years)	诊断 Diagnosis	重建部位 Reconstruction site	复发时间（月） Recurrence time (months)	处理方法 Treatment	随访时间（月） Follow-up time (months)	结局 Result
1	男	14	骨肉瘤	胫骨近端	12	局部切除	17	死亡
2	男	18	骨肉瘤	股骨远端	14	截肢	20	死亡
3	男	20	骨肉瘤	股骨远端	7	截肢	24	死亡
4	女	16	骨肉瘤	胫骨近端	14	局部切除+放疗	43	无瘤生存
5	男	16	骨肉瘤	股骨远端	20	截肢	81	无瘤生存
6	男	20	软骨肉瘤	股骨近端	20	截肢	46	无瘤生存
7	男	15	骨透明细胞肉瘤	股骨近端	21	局部切除	39	无瘤生存

2.2. 假体并发症

2.2.1. 假体生存率

采用 Kaplan-Meier 法进行假体生存分析，150 例患者假体 3 年生存率为 94.4%，5 年生存率为 92.5%；不同重建部位假体生存率比较差异无统计学意义（P=0.765）。见图 3。

图 3.

Survival curves of prosthesis in 150 patients

150 例患者假体生存曲线

a. 总体生存曲线；b. 不同重建部位假体生存曲线

a. Overall survival curve; b. Survival curves of prosthesis with different reconstruction sites

2.2.2. 假体失败情况

随访期间共 24 例（16.0%）患者发生 26 次假体失败，其中 1 型失败 9 例、2 型 1 例、3 型 3 例、4 型 5 例、5 型 8 例（表 3）；导致 8 例截肢或假体取出，3 例行翻修手术更换假体，3 例保留原假体同时进行翻修。末次随访时 126 例存活患者中 120 例无假体失败发生。

表 3.

Reasons for prosthesis failures at different reconstruction sites (%)

不同重建部位假体失败原因（%）

重建部位 Reconstruction site	1 型 Type 1	2 型 Type 2	3 型 Type 3	4 型 Type 4	5 型 Type 5	合计 Total
股骨近端 Proximal femur	3（2.0）	0（0.0）	0（0.0）	0（0.0）	2（1.3）	5（3.3）
股骨远端 Distal femur	4（2.7）	1（0.7）	3（2.0）	1（0.7）	3（2.0）	12（8.0）
胫骨近端 Proximal tibia	2（1.3）	0（0.0）	0（0.0）	4（2.7）	3（2.0）	9（6.0）
合计 Total	9（6.0）	1（0.7）	3（2.0）	5（3.3）	8（5.3）	26（17.3）

2.2.3. 假体失败原因分析

1 型失败：6 例为浅表脂肪液化及切口坏死，行清创术后均痊愈；1 例骨巨细胞瘤中的恶性患者，术后 6 个月假体周围积液，穿刺抽吸后痊愈，无需翻修；1 例股骨近端骨肉瘤及 1 例软骨肉瘤患者，分别于术后 8、10 个月因髋关节脱位行翻修，改为人工全髋关节置换术，术后未再脱位。

2 型失败：1 例股骨远端骨肉瘤患者发生假体无菌性松动，术后 5 个月 X 线片示股骨侧假体上移，术后 36 个月假体上移 2 cm，行假体翻修手术，更换其他型号骨水泥型假体。

3 型失败：2 例股骨远端假体植入时出现股骨干劈裂，其中 1 例使用异体板夹持股骨干、钛缆绑扎固定，另 1 例单纯使用钛缆绑扎；2 例术后均愈合，假体无松动。另 1 例骨肉瘤患者术后功能良好，术后 29 个月影像学检查假体无松动；术后 30 个月不慎跌倒，患肢屈膝位内旋，股骨侧假体柄与股骨间旋转约 80°，行翻修手术，术中发现假体柄表面有骨长入，长入骨与宿主骨之间骨折造成松动，更换更大号非骨水泥型假体柄重新固定，术后功能良好。

4 型失败：1 例股骨远端假体术后 3 周出现深部感染，行清创灌洗治疗后痊愈，随访 32 个月未再出现感染。4 例胫骨近端假体感染，其中 1 例截肢治疗；1 例取出假体，二期采用其他型号假体翻修；1 例术后 3 个月出现感染表现，予以制动及抗生素治疗后痊愈，随访 31 个月无感染表现；1 例骨肉瘤患者术后 14 个月软组织复发，局部切除后行局部放疗，术后 40 个月出现感染，予以制动及抗生素治疗，至术后 46 个月末次随访时症状无进展。

5 型失败：7 例肿瘤复发导致 4 例患者截肢，3 例行肿瘤局部切除。见表 2。1 例胫骨近端骨肉瘤患者术后 29 个月出现同侧股骨远端转移，行股骨远端瘤段切除，MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统置换。

不同重建部位是 4 型失败发生的影响因素（P=0.029），是否化疗是 5 型失败发生的影响因素（P=0.002），其余各型失败发生与不同重建部位、是否初次手术和围术期是否化疗无相关（P>0.05）。见表 4。

表 4.

Effects of reconstruction site, primary operation, and perioperative chemotherapy on prosthesis failure (%)

不同重建部位、是否初次手术和围术期是否化疗对假体失败的影响（%）

指标 Item	1 型 Type 1				2 型 Type 2				3 型 Type 3
	发生 Yes	不发生 No	统计值 Statistic		发生 Yes	不发生 No	统计值 Statistic		发生 Yes	不发生 No	统计值 Statistic
重建部位
股骨近端	3 (9.4)	29 (90.6)	P=0.585		0 (0)	32 (100)	P=1.000		2 (6.3)	30 (93.7)	P=0.162
股骨远端	4 (4.8)	79 (95.2)			1 (1.2)	82 (98.8)			1 (1.2)	82 (98.8)
胫骨近端	2 (5.7)	33 (94.3)			0 (0)	35 (100)			0 (0)	35 (100)
初次手术
是	8 (6.0)	126 (94.0)	P=1.000		1 (0.7)	133 (99.3)	P=1.000		2 (1.5)	132 (98.5)	P=0.289
否	1 (6.3)	15 (93.7)			0 (0)	16 (100)			1 (6.3)	15 (93.7)
围术期化疗
是	5 (5.7)	82 (94.3)	P=1.000		1 (1.1)	86 (98.9)	P=1.000		2 (2.3)	85 (97.7)	P=1.000
否	4 (6.3)	59 (93.7)			0 (0)	63 (100)			1 (1.6)	62 (98.4)

2.3. 功能结果

本组患者 MSTS 评分为（24±3）分，其中重建部位位于股骨近端、股骨远端、胫骨近端患者 MSTS 评分分别（24±3）、（25±3）、（23±3）分，差异无统计学意义（F=3.014，P=0.052）。

3. 讨论

新辅助化疗及辅助化疗的应用显著延长了恶性骨肿瘤患者生存期，影像技术发展可以精确显示肿瘤范围，手术技术进步降低了患者复发率，这些都使肢体恶性骨肿瘤保肢治疗成为可能。但保肢手术后的重建仍具有挑战性，目前使用最广泛的方法是人工假体置换。然而，由于肿瘤切除后大范围骨与软组织缺损以及植入物的复杂性，导致大量手术并发症发生，造成植入物失败或翻修，尤其感染和假体松动严重影响患者功能。有研究报道，在肿瘤型假体使用中，非骨水泥型假体生存率高于骨水泥型假体^[6]。国内尚无对非骨水泥组配式假体应用于骨肿瘤切除后重建的报道。本组结果显示 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式假体系统具有良好的早期效果，末次随访时 126 例存活患者中 120 例无假体并发症，假体 5 年生存率达 92.5%，与既往报道中 65%～94% 的假体生存率相当^[10-13]。

本组患者中 9 例（6.0%）发生软组织失败（1 型失败），位列并发症首位，与既往文献报道的 4%～10%^[14-16]类似。本组软组织失败主要表现为浅表脂肪液化及切口坏死（6 例），无导致假体取出或翻修者。Bus 等^[17]认为再次手术部位更容易发生软组织问题，这是由于瘢痕形成限制假体活动范围，以及复发手术需要广泛切除。但本组患者中是否初次手术并不影响 1 型失败发生率。2 例股骨近端重建术后髋关节脱位，与切除肿瘤髋关节周围软组织缺损过大有关，二期翻修行人工全髋关节置换术，保留了原假体，术后未再出现脱位。因此，对于髋臼周围软组织缺损严重患者，可考虑一期行人工全髋关节置换术。Ruggieri 等^[16]及 Puchner 等^[18]报道，胫骨近端重建最常见的 1 型失败是髌腱断裂，总发生率为 5%～7%；而本组患者中未出现任何髌腱断裂，分析除术中应用假体配置的髌腱固定结构外，还同时使用人工补片重建髌腱止点有关。而人工补片可以提供足够的机械强度，并允许组织长入，形成持久的固定^[19-20]。

假体无菌性松动（2 型失败）是影响假体生存的严重并发症，本组仅 1 例患者因假体松动行原假体取出的翻修手术，发生率为 0.7%，明显低于既往报道中骨水泥型假体 4%～14% 的松动率^{[6, 11-13, 21]}，以及非骨水泥型假体 2%～13% 松动率^{[6, 15-16, 22-23]}，与 Bekmez 等^[10]报道的 52 例患者使用 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统重建后平均 43.2 个月随访无松动的结果类似。提示此型非骨水泥带凹槽锥形柄假体在术后早期可以提供良好稳定性。但 Unwin 等^[24]的研究指出假体无菌性松动发生率随时间延长而增加，一般 3 年内发生率较低，其后逐渐增加。在该研究的 493 例股骨远端重建患者中，假体 5 年生存率 90%，10 年生存率 67.4%，其生存率下降主要由假体无菌性松动造成。因此，此型假体是否能提供更好的长期稳定性需要进一步随访。

假体结构失败（3 型失败）包括假体周围骨折或假体折断。本组 2 例术中植入假体时出现股骨劈裂，这与患者股骨强度及手术操作技术相关，术中通过异体骨板及钛缆绑扎修复，术后功能良好。1 例股骨远端骨肉瘤患者术后 30 个月外伤致假体与宿主骨出现位移，术中观察假体表面有骨长入，分析失败原因为长入骨与宿主骨之间发生骨折，故也归入 3 型失败。既往文献报道 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统早期型号中出现组件间脱位现象^[8]，现在使用的假体组件间除锥形压配固定外，还有 2 枚相对螺丝固定，因此本组患者未出现假体本身结构失败。

感染（4 型失败）是肿瘤切除后重建中的一个主要问题，感染发生率为 3%～26%^[25-29]，且胫骨近端假体感染率明显高于股骨远端假体，对于深部感染往往需要取出假体或截肢。本组出现 5 例（3.3%）深部感染，不同重建部位感染发生率有较大差异，其中股骨远端 1 例、胫骨近端 4 例。5 例感染患者中，1 例截肢，1 例假体取出后二期翻修更换假体，1 例清创灌洗治疗后痊愈；另 2 例经制动及抗生素治疗后 1 例痊愈，1 例仍在治疗中，症状逐步好转。Morii 等^[30]也曾报道 57 例感染患者中 8 例经保守治疗痊愈。保守治疗可使患者避免多次手术且患者易于接受，但仅在无破溃及脓液的情况下尝试使用。

肿瘤进展（5 型失败）是本组发生率第二的假体并发症，其中 7 例为局部复发，1 例肿瘤转移；造成 4 例截肢，1 例假体局部翻修，3 例保留假体同时进行肿瘤局部切除。此结果与既往研究报道的 5 型失败发生率（4.2%～10%）相似^{[10, 16-17, 22]}。

尽管本组部分患者经历了各型假体并发症，但末次随访期间仅 5 例截肢，保肢率为 96.7%；存活的 126 例患者中，保肢率为 98.4%，其中 95.2%患者仍在使用初次置换假体，表明大多数并发症都可得到充分治疗。末次随访时本组患者总体 MSTS 评分为（24±3）分，患者对治疗方式满意，提示 MEGASYSTEM-C 非骨水泥组配式肿瘤型假体系统具有良好安全性和可靠性。

作者贡献：李远负责实验设计、实施，采集、分析数据及统计分析，文章撰写；徐海荣、黄真负责实验实施、采集数据及统计分析，文章撰写；单华超负责实验实施，采集、分析数据；孙扬负责实验实施，采集数据，对文章的知识性内容作批评性审阅；牛晓辉负责指导实验设计、实施，分析/解释数据，文章撰写及对文章的知识性内容作批评性审阅。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。

机构伦理问题：研究方案经北京积水潭医院伦理委员会批准（积伦科审字第201907-02号）。