骨缺损的临床治疗进展.pdf

1 9 8 4 医学综述 2 0 0 9年 7月第 l 5卷第 1 3期Me d i c a l R 骨缺损的I临床治疗进展 黄永栋(综述)，蒋卫平(审 校)(广西医科大学第三附属医院骨2科，南宁5 3 0 0 3 1)中图分类号：R 3 1 8 0 8；R 6 8 3 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 6-2 0 8 4(2 0 0 9)1 3 1 9 8 4-0 3 摘要：骨移植是治疗骨缺损 的有效方法。自体 骨移植是传统的骨移植方法，具有 骨生成能力强、愈合快的特 点，但来源有限，可能二次手术创伤和增加感染机会。同种异体骨不具有 自身成 骨能力，其愈合主要靠骨传导作用和骨诱导作用，移植骨的抗原性是影响其与宿主愈合 的重要 因素。异种骨 应用于临床的主要障碍是免疫排 异反应。人工骨及其替代材 料成骨方 式单 一，缺乏生物 活性，修复 不彻底，愈合缓慢，与 自体骨髓及细胞组成的复合 物能克服上述缺 点。骨迁移延长 术是 治疗肢体 大 段骨缺损安全有效 的方法。关键 词：骨移植；移植；骨迁 移延长；骨缺损 C l i n i c a l T h e r a p e u t i c P r o g r e s s o f B o n e D e f e c t s HU A NG r 0 n g-幽，J I A N G W e i-p i n g (S e c o n d D e p a n m e n o fO r t h o p a e d i c S u r g e r y，T h ir d A f fi l i a t e d H o s p i t a l of G u a n g x i Me d ic a l U n i v e r s i t y，N a n n i n g 5 3 0 0 3 1，C h i n a)Ab s t r a c t：Ma t e ri a l s o f B o n e g r a f t i n g a 陀 e ffe c t i v e t r e a t me n t f o r b o n e d e f e c t s Au t o g e n o u s b o n e i s t r a d i t i o n al ma t e ri a l f o r b o n e graft i n g wi t h th e c h a r a c t e ri s t i c s of f o r ma t i o n a b i l it y a n d e a s y h e alin g，h o w e v e r，i t s s o u r c e i s l i mi t e d a n d i t i n c r e a s e s i n f e c t e d c h a u c e s Al l o g e n e i e b o n e d o e s n o t h a v e o s t e o g e n e s i s a n d i s h e l p f u l i n h e a l in g b y b o n e c o n d u c t i o n an d b o n e ind u c t i o n Th e a n t i g e n i c i t y o f b o n e t r a n s p l a n t a t i o n i s a n i mp o r t a n t f a c t o r i n fl u e n c i n g a l l o g e n e i e b o n e h e al i n g w i t h h o s t I mm u n o l o g i c a l叫e c t i o n m a y b e t h e ma i n o b s t a c l e f o r s u c c e s s f u l h e t e r o g e n e o u s b o n e u s e d i n c l i n i c al p r a c t i c e Os t e o b l a s t mo d e a n d i t s s u c c e dan e u m are s i n g l e for a r t i fi c i al b o n e wi t h l a c k o f b i o l o c a l a c t i v i t y；i n e o mp l e re r e s t o r a t i o n an d s l o w h e ali n g p r o c e s s，c o mb i n e d wi t h b o n e ma r r o w d e ri v e d o s t e o p r o g e n i t o r c e l l s c o u l d o v e r c o me t h o s e s h o rtc o mi n g s B o n e t r a n s p l a n t a t io n a n d p ro-l o n g a t i o n i s u s e f u l a n d s a f e t y t r e a t me n t for b o n e d e f e c t s Ke y wo r d s：B o n e graft i n g；T r a n s p l a n t a t i o n；B o n e t r an s p l a n t a t i o n a n d p r o n g a t i o n；Bo n e d e f e c t 创伤、感染或骨肿瘤切除所致的骨缺损，治疗困 难，一直是外科领域 中的难题。目前，治疗方法概括 起来有 自体和异体 异种骨移植、人工材料填充、骨 延长技术、组织工程技术等，本文对近年来国内外骨 缺损的临床治疗与研究现状综述如下。1 自体骨移植 自体骨移植是传统的骨移植修复方法，也是效 果最佳的方法，包括游离骨移植、带蒂骨瓣移植 和吻 合血管的骨移植和骨膜移植。游离 自体骨移植 由于不带血供，其愈合主要依 靠受区血供重建后经“爬行替代”过程及移植骨 自身 诱导成骨的“同步取代”过程来完成，愈合缓慢，对较 小骨缺损的修复效果较好 j。髂骨、肋骨、腓骨为 游离 自体骨移植的常用供体。带蒂骨瓣移植 有两种，一是带肌蒂或皮蒂的骨 瓣移植，依靠供给肌肉或皮肤的血管至骨的分支营 养骨瓣；另一种是带血管蒂的骨移植，带较粗知名血 管的骨瓣就近旋转移位，血供丰富，手术操作简单，技术要求低，临床上应用较 多的是带蒂腓骨移位修 复胫骨上段、中段及股骨下段广泛 良性骨肿瘤或瘤 样病变行长段截骨术后 的骨缺损，该手术方法效果 良好，功能恢复满意。显微外科技术的发展使吻合血管的骨移植被广 泛采用，由于吻合 了移植骨的供血血管，移植骨有血 液供 应，活 力强，具 有 愈合 快、抗感染力强、功能恢复快 的特点。近年应用较多的是 带血管的腓骨和带旋髂深血 管 的 髂 骨 移 植。王 新 卫 等 应 用 吻合 血 管 的游离 腓骨移植修复 6 7例胫骨慢 性骨髓炎并长段骨缺损 8 2 2 a m取 得 了 良好 的效果。蒋俊威等 应用吻合血管 的游离双腓骨移植修复股骨 远端骨肿瘤 和骨髓 炎、外伤 性巨大 骨缺损，6例患者 骨 性愈合，能完全负重。1 9 9 2年，C r o c k等 报道应用带血管的骨膜移植 治愈 了 1 例缺损约 1 c m的陈旧性胫骨骨折骨不连。但骨膜取材有限，无支撑作用，易被周围组织挤压塌 陷而影响成骨，临床上仅 以胫骨、髂骨为常用骨膜供 区，主要用来治疗比较小的骨缺损及骨不连。2 异体骨 异种骨移植 同种异体骨有新鲜、冷冻及干冻 3种形式。新 鲜的同种异体骨可传播疾病且引起强烈的免疫排异 反应，常致移植 失败。经过冷冻或干冻处理可 降低 异体骨的抗原性，不影响骨诱导特性，但生骨细胞均 被破坏，骨传导性仅大部分被保 留，骨诱导因子也 只 能部分保留，临床上仅可充当提供结构成分及骨传 导作用 的无结构材料，用 于充填骨缺损与结构重建 技术的发展 以及免疫抑制剂的研究与应用，能较好 地抑制免疫排异反应，使 同种 异体骨移植 的临床应 用更为安全可行 7 1引。但不愈合、排斥反应、感染及 再骨折等并发症仍是有待解决的重要问题。异种骨根据处理方法不同可分为：冷冻和冷冻 干燥骨(B i o p l a n t 骨)、脱钙骨、无机骨或脱蛋 白骨(完 全脱蛋白的 O s w e s t r y 骨和部分脱蛋白的K e il 骨)、煮 沸骨、煅烧骨、放射线照射骨等。为 了彻底消除异种 骨抗原物质与保 留异种 骨内的诱 导成骨活性，胡蕴 玉等 提出复合植骨和将异种骨内两种成分分开处 理，并研制成重组合异种骨，具有免疫原性低和含有 医学综述 2 0 0 9年 7月第 1 5卷第 l 3期Me d i c a l R e c a p i t u l a t e，J u l 2 0 0 9，V o 1 1 5，N o 1 3 适量骨形态发生蛋 白的优点，经实验和 临床应用获 得成功，在此基础上再结 合抗 菌素局部缓 释剂制成 抗感染重组合异种骨 “j，广泛应用 于临床修复污 染或感染的骨缺损。带血管的同种异体骨移植与游离同种异体骨移 植一样，需要使用免疫抑制剂防止排异反应，只有 同 种血管化移植 体后 才 可 以长 期存 活。虽然 胡汝 麒 等 l 将冷冻保存的带肋间后血管的犬肋骨段行吻合 血管移植于异体髂 骨槽 内，取 得 了采用冷冻保存 同 种异体骨移植实验成功，但临床应用存在诸 多问题，包括免疫抑制剂种类、剂量及使用时问、组织配型的 作用和如何进行组织配型等尚未能完全解决。带血 管的同种异体骨移植仍 处于实验 阶段，其广泛应用 于临床还需要一段很长时间的探索和研究。3 人工骨替代材料与纳米材料 骨移植理想的替代物应具有可提供骨传导基 质、骨诱 导因子、生骨细胞 和结构完整性 4种成分。目前应用的骨移植替代材料包括：生物陶瓷、骨水 泥、脱钙骨基 质 和骨基质 明胶(b o n e m a t r i x g e l a t i n，B M G)、骨髓以及复合移植物等。生物陶瓷按其性质可分为 3类：生物惰性陶瓷，如氧化铝 陶瓷(A 1 O )；生物 活性 陶瓷，如羟基磷灰 石、生物 活性玻璃 陶瓷、双相钙磷 陶瓷；生物降解 陶 瓷，如磷酸三钙。生物陶瓷只有骨传导性，不能诱导 成骨，仅作为骨传导基质与自体移植物结合或接受 大量的骨髓用 于填 充修复骨肿瘤切 除、胫 骨平 台压 缩性骨折后遗留的斑片状骨缺损。生物玻璃 陶瓷是 新近的研究热点，2 0 0 4年 已有生物玻璃 制品投入欧 洲市场，应用于头及颈部骨骼缺损的临床治疗。磷酸钙骨水泥是 目前惟 一能 自行 固化并产生骨 再生效果的骨骼修复 材料，具有 高生物相容性 和可 任意塑性，有广 阔的临床应用前景。临床上用 于治 疗桡骨远 端、胫骨平台、跟骨、髋关节 以及脊柱等处 松质骨骨折所致的骨缺损。叶建东等H 采用 由部分 结晶磷酸钙和磷酸氢钙制备的新型可注射、可降解 磷酸钙骨水泥，经实验证 明无毒性反应，具有 良好 的 生物相容性，复合重组人 骨形 态发生蛋 白 2的可注 射磷酸钙骨水泥，植入猕猴椎体的实验表明骨水泥 的降解和新骨长度基本同步。洪文跃等 用磷酸钙 骨水泥治疗胫骨平台骨折 3 6例，优 良率达 8 8 8 9。脱钙骨基质是骨经过盐酸处理脱钙后所遗留的 非胶原蛋白、骨生长因子及胶原形成的复合物，可制 成粉末状、颗粒状、小块状及冻状物。脱钙骨基质 的 种类有：完全脱钙骨基质、部分脱钙骨基质(表面脱 钙的脱 钙骨 基 质)、去抗 原 自溶 同种 异体 骨(A A A 骨)等。蔡贤华等 认为，部分脱钙骨基质是治疗 节段性骨缺损的理想替代材料，而完全脱钙骨基质 主要适合于非负重部位的骨缺损。B MG是在脱钙骨 基质 的基础上进一步用氯化钙和氯化锂等化学试剂 对骨颗粒进行脱抗原处理而成。根据材料 的来源不 同，B MG分为同种 B MG、异种 B MG和牙本 质 B MG。根据不同的处理方法 和脱钙程度又分为全脱钙 B MG、半 脱 钙 B MG、表 面脱 钙 B MG和 A A A 明胶、B MG。一般认为，同种 B MG、全脱钙 B M G和 A A A明 胶、B M G的抗原性较低，诱导成骨作用较好，临床上 可与自体、同种骨移植物相复合移植修复骨折、填充 骨囊肿切除后的缺损及增强关节融合，还可以与内 固定结合用于腰椎横突融合及髋关节融合术。而异 种 B M G和表面脱钙 B M G的抗原性较强，很少应用 于临床。骨髓可提供骨祖细胞，附加于同种移植物或生物 合成陶瓷制品，从而形成复合移植物，可重建骨折外环 境或启动骨不连的愈合过程。复合移植物是指任何包 含骨传导基质和成骨或骨诱导材料的复合物，在内固 定保护下可用于充填严重粉碎或成段的骨缺损。因其 处于一种无结构的状态，故在骨结构趋于完整前必须 得到保护。临床上应用 B M G复合自体红骨髓及同种 异体骨的复合移植物 及脱钙骨基质复合 自体间充 质干细胞。一 移植修复骨缺损效果 良好。纳米骨仿照人类骨 的生成机制，具 有和天然 骨 类似的多孔结构，人体对它无排斥反应等不 良反应，同时纳米骨可以根据人体不同部位骨生长的需要制 成不同硬度，具有与骨生长相匹配的降解速度，是修 复大段骨缺损的理想材料。4 骨外固定技术不植骨修复骨缺损 该手术 的特点是将骨延长术和骨断端 间加压外 固定相结合，骨延 长区和骨断端 间加 压处通过生物 学和生物力学作用因素，依靠骨 自身的再生修复能 力完成骨愈合，无需植骨。目前国内、外采用骨外固 定技术修复骨缺损有以下两种基本方法：骨断端 间的加压结 合延长：其 步骤是先将骨缺损断 端直接 对位加压外固定，暂时缩短肢体，同期在骨端行骨骺 牵伸或干骺端一 骨干部皮质切开或干骺端截骨术，然 后再逐渐延长以恢复患肢长度。该手术适应证是骨 缺损率为骨原长度的 1 5 左右以及骨不连伴患肢短 缩 的患者。骨节段延长移 位：该手术特点是通过 干骺端截骨或皮质骨切开术将缺损一侧或两侧的骨 节段向缺损区逐渐延长移 位，待骨缺损 断端靠拢时 再行断端间加压固定。适用于修复骨缺损率 1 5 以 上的大段骨缺损。骨外固定技术治疗骨缺损和骨不 连伴患肢短缩的患者，具有方法简便、创伤小、不需 植骨、并发症少及疗效确切的优点，是创伤炎性和肿 1 9 8 6 医学综述 2 0 0 9年 7月第 1 5卷第 l 3期M e d i c a l Re c a p i t u l a t e。J u l 2 0 0 9 V o 1 1 5 N o 1 3 瘤段切除后骨缺损修复及功能重建的一种不植骨的 新方法 ，引。5 组 织工程 骨 骨组织工程学 的研究 主要包括：种子细胞 的来 源及培养；细胞载体材料的研究开发；组织培养中各 种因子的调控作用。种子细胞选择是骨组织 工程 的关键 一环，理想 的细胞来源应具备下列特点：取材容易，对机体的损 伤小，在体外培养 中易定 向分化 为成骨细胞 和具有 较强的传代繁殖力，植入机体后能适应受区的环境 并保持成骨活性。V a c a n ti 等 引将骨膜中提取的成 骨细胞经过培养后制成细胞 多聚体复合物移植体进 行移植研究，证实了人工载体复合骨细胞后成骨的 可行性。当前成骨细胞主要来源 于骨、骨膜、骨髓、骨外组织，其 中骨髓 由于取材方便对机体损伤小，骨 髓中的基质细胞具有多 向分化潜能，在诱 导因子作 用下可使其向成骨系细胞分化，而具有更广阔的应 用前景。理想的组织细胞移植载体应具有 良好 的生物相 容性、降解性，良好 的材料一 细胞界面，良好 的生物机 械性能，具有利于在体外培养 时提供细胞问基质生 长的三维立体多孑 L 结构及材料来源广泛，便于加工、灭菌的特点，同时材料及其 降解产 物无毒。现在所 用的材料包括：天然的生物材料如胶原、甲壳素及 其衍生物、珊瑚、脱钙异体骨、经处理的动物骨、纤维 蛋白、藻酸盐等；人工合成的生物材料，包括无机 类材料如羟基磷灰石、珊瑚转化的羟基磷灰石、生物 活性玻璃陶瓷、磷酸三钙、磷酸钾钠钙等和有机 高分 子材料如聚乳酸、聚羟基乙酸及其共 聚物、多聚糖钙 藻盐水凝胶 等。由于骨组织 的特殊性，工程学在修 复骨缺损方面多选用可生物降解的聚合物作为细胞 载体，主要是利用其天然或人工结构，并对这些结构 表面进行一些处理，以利于细胞的培养生长。练 克 俭等 把几种细胞载体材料结合 自体骨髓细胞移植 在肌肉中研究其成骨作用 的研究证 明：骨基质海 绵 组的成骨能力最强，羟基磷灰石组次之，明胶海绵组 最弱，海螵蛸组无成骨能力，表明骨基质海绵吸附 自 体骨髓细胞是修复骨折及骨缺损的较好材料。诱导成骨的过程十分复杂，骨质 中的骨形 态发 生蛋 白含量极微，其主要作 用是启动血管周围未分 化间充质细胞 和骨髓 基质细胞 向骨 系细胞方 向分 化。但是，骨形态发生蛋 白对已经分化的骨系细胞 无增值作用。促进或抑制分化后骨系细胞的增值取 决于多种生长因子，现已证 明，诱导成骨作用是局部 和全身多种因子共 同参 与促 进细胞分化、增殖 的复 杂生物化学过程。近年来人们应用基 因技术将骨形 态发生蛋白基 因转入种子细胞，为 临床上推广和应 用骨形态发生蛋 白治疗骨折和修复骨缺损提供了可 能性 川。6 骨缺损修复的研究展望 对于骨缺损修复，目前仍以游离的和带血管的 自体骨移植修复效果为最佳；异体 异种骨移植 目前 仅以经化学处理后降低抗原性的同种异体骨移植为 谨慎应用，只有待免疫排异反应等一系列 问题解决 后才有可能广泛应用。骨段输送 为治疗肢体大段骨 缺损提供了最佳选择。骨缺损修复的生物及非生物 材料的组织工程研究 以及骨形态发生蛋 白、脱钙骨 基质和 B MG等多种成骨诱导 因子的发现、提纯和合 成的成功，为骨缺损修复提供了崭新的治疗方法。参 考文献 1 刘德全，张伯松，刘洪波，等 一期开放松质骨植骨治疗感染性 骨缺损 的实验 研 究 J 中华 创伤 骨 科 杂 志，2 0 0 4，6(1 2)：1 3 7 0 1 3 7 3 2 韩海生 一期植骨闭合创面治疗感染性胫骨骨缺损 J 实用 骨科杂志，2 0 0 8，1 4(4)：2 4 4-2 4 6 3 时述山，胥少汀，李亚非，等 带蒂腓骨移位修复胫骨股骨长段 骨缺损 J 中国修复重建外科杂志，2 0 0 0，1 4(3)：1 5 6 1 5 8 4 王新卫，李勇军，郭建刚，等 游离腓骨移植修复胫骨慢性骨髓 炎并长段骨缺损 J 中国修复重建外科杂志，2 0 0 7，2 1(3)：2 78 2 8 1 5 蒋俊威，王宏川，黄富国，等 成人双腓骨游离 移植 修复股骨远 端 巨大骨 缺 损 J 中 国修 复 重 建 外科 杂 志，2 0 0 4，1 8(5)：3 70-3 7 2 6 C r o c k J G，Ma r r i s o n WA A v a s c u l a r i z e d p e r i o s t e al fl a p：a n a t o mi c a l s t u d y J B r J P l a s t S u r g，1 9 9 2，4 5(6)：4 7 4-4 7 8 7 R o d r i g o J J，H e i d e n E，H e g y e s M，毗a 1 I mm u n e r e s p o n s e i n h i b iti o n b y i r r i g a t i o n s u b c h o n d r a l b o n e w i t h c y t o t o x i e a g e n t s J C l in O r-t h o p，1 9 9 6，3 2 6(5)：9 6-9 9 8 D o i K，A k i n o T，S h i g e t o m i M，e t a V a s c u l a r i z e d b o n e a l o g r a f t s：r e v i e w o f c u r r e n t c o n c e p t s J M i c w s m g e r y，1 9 9 4，1 5(1 2)：8 3 1 l 1 9 胡蕴玉，陆裕朴，刘玮，等 重组合异体 骨的实验研究和临床应 用 J 中华外科杂志，1 9 9 3，3 1(1 2)：7 0 9-7 1 3 1 O 袁志，胡蕴玉，赵玉珍，等 抗感染重组合异种骨的生物相容性 研究 J 中国生物制品学杂志 2 0 0 2，1 5(5)：2 7 7-2 8 0 1 1 姜海，刘建，胡蕴玉，等 抗感染 重组合 异种骨植入治疗 四肢 骨 折内固定术后 骨不 连 J 中国骨 与关 节损 伤杂 志，2 0 0 6，2 1 (1)：4 _ 6 1 2 胡汝麒，周建生，沈跃良，等 冷冻保存异体活骨移植的实验研 究与临床应用 J 中华显微外科杂志，1 9 9 4，1 7(2)：1 2 0 1 2 3 1 3 叶建东，王秀鹏，白波，等 一种可注射可降解骨水泥 的结 构与 性能 J 功能材料，2 0 0 8，3 9(2)：2 7 1-2 7 4 1 4 洪文跃，李展振，祝海炳，等 自固化磷酸钙在治疗胫 骨平 台骨 折中的应 用 J 骨与关节损 伤杂志，2 0 0 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