恥骨欠損のための三次元印刷カスタムプロテーゼ：プロテーゼの設計と手術手技

Three-dimensional-printed customized prosthesis for pubic defect: prosthesis design and surgical techniques.

• Yuqi Zhang
• Li Min
• Minxun Lu
• Jie Wang
• Yitian Wang
• Yi Luo
• Yong Zhou
• Hong Duan
• Chongqi Tu

抄録

背景:

本研究では、恥骨欠損部のための三次元(3D)印刷によるカスタマイズプロテーゼの詳細な設計と手術技術について説明する。

BACKGROUND: This study is to describe the detailed design and surgical techniques of three-dimensional (3D)-printed customized prosthesis for pubic bone defect.

患者と方法:

本研究では、III型切除術を受けた5名の患者を対象とした。レントゲンデータに基づいて、3D骨盤モデルが確立され、仮想手術がシミュレートされました。詳細な解剖学的データは、正常な恥骨の大きさと円弧、寛骨臼側の残存骨の大きさを含めて測定された。欠損部の形状に応じて異なる固定方法を検討した。欠損部の形状に応じて固定方法を検討し、特徴的な修正と多孔質構造の設計を行った後、プロテーゼを製作した。手術時には、骨切りガイドとプラスチックモデルを使用した。

PATIENTS AND METHODS: Five patients under type III resections were included in this study. Based on radiography data, 3D pelvic model was established and virtual surgery was simulated. Detailed anatomy data were measured including the size and arc of normal pubis, the size of residual bone in acetabular side. Different fixation ways were considered according to shape of defect. After features modification and porous structure design, prostheses were fabricated. The osteotomy guides and plastic models were used during surgery.

結果:

5症例のうち、ステムあり型（3,60%）とステムなし型（2,40%）であった。平均追跡期間は13.6ヶ月（範囲：8～24ヶ月）であった。恥骨部分切除例では、正常上恥骨の平均長さは13.19mm（範囲：12.51～14.12mm）、幅は7.80mm（範囲：7.18～8.26mm）で、正常上恥骨の平均円弧は2.5mmであった。正常恥骨の平均円弧は2.71rad（範囲、2.66～2.73rad）であった。恥骨切除例全体では、正常上恥骨の最狭部径の平均値は11.52mm（範囲、11.13〜11.91mm）、64.78mm（範囲、63.46〜66.09mm）であり、正常下恥骨の最狭部径の平均値は7.37mm（範囲、7.20〜7.54mm）、86.43mm（範囲、84.28〜88.57mm）であった。髄内茎の平均長さと円弧は20mm（範囲、18〜21mm）、2.7radであった。平均ネジ穴数は6.3個(範囲6-7)であったが、手術中の究極のネジ数は4.3個(範囲4-5)であった。残存骨と接触する部分には、孔径600μm、気孔率70％の多孔質構造を適用した。

RESULT: Of 5 cases, the prostheses consist of the type with stem (3, 60%) and the type without stem (2, 40%). Mean follow-up period was 13.6 months (range, 8-24 months). For partial pubis removed cases, the mean length and width of narrowest part of normal superior pubis were 13.19 mm (range, 12.51-14.12 mm) and 7.80 mm (range, 7.18-8.26 mm) respectively. Mean arc of normal pubis was 2.71 rad (range, 2.66-2.73 rad). For the entire pubis resection cases, the mean diameter of narrowest parts and length of normal superior pubis were 11.52 mm (range, 11.13-11.91 mm) and 64.78 mm (range, 63.46-66.09 mm), while the diameter of narrowest part and length of normal inferior pubis were 7.37 mm (range, 7.20-7.54 mm) and 86.43 mm (range, 84.28-88.57 mm). Mean length and arc of intramedullary stem was 20 mm (range, 18-21 mm) and 2.7 rad. Mean screw holes number was 6.3 (range, 6-7) while ultimate screws number in surgeries was 4.3 (range, 4-5). Porous structure with 600-μm-pore size and 70% porosity was applied in parts of contact with residual bone.

結論:

3Dプリントされたカスタムプロテーゼは、III型切除後の骨欠損部を再建するための実現可能なオプションとなり得る。3Dプリントによるカスタムプロテーゼの設計は、厳密な解剖学的測定に基づいた多段階のプロセスである。

CONCLUSION: 3D-printed customized prostheses could be a feasible option to reconstruct bone defect after type III resection. The design of 3D-printed customized prostheses is a multi-step process which is based on strict anatomic measurement.