四肢骨缺損患者治療的研究進(jìn)展

劉嵬，宗雅琪

天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院骨科 (天津 301800)

四肢骨缺損是由骨折合并感染、嚴(yán)重創(chuàng)傷等因素造成的骨科疾病，可導(dǎo)致骨不連接或不愈合，進(jìn)而加重局部骨關(guān)節(jié)功能障礙。臨床治療四肢骨缺損患者主要以骨重建、植骨為主，以修補(bǔ)骨組織的缺陷。傳統(tǒng)治療骨缺損患者的方法包括開放性植骨技術(shù)、腓骨移植技術(shù)和骨搬運(yùn)技術(shù)等，但這些治療方法的治療周期長(zhǎng)，易引起骨折不愈合并發(fā)癥，常需行二次手術(shù)治療，臨床應(yīng)用存在一定局限性。近年來(lái)，單純植骨、顯微外科技術(shù)、外固定支架技術(shù)等治療方法在促進(jìn)骨缺損重建和修復(fù)中發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，治療效果較為理想，但對(duì)治療適應(yīng)證也有各自的限制。鑒于此，本文就近年來(lái)四肢骨缺損臨床治療方面的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，旨在為臨床醫(yī)師治療四肢骨缺損患者時(shí)選擇治療方案提供參考。

1 四肢骨缺損治療材料

骨缺損治療需在骨缺損區(qū)域填充骨組織或骨替代材料，而為了彌補(bǔ)異體骨免疫排斥反應(yīng)或自體骨資源有限的不足，各種骨替代材料應(yīng)運(yùn)而生。隨著生物材料與組織工程技術(shù)的發(fā)展，骨替代材料逐漸多樣化，包括陶瓷類、高分子類、金屬類、組織工程類、復(fù)合類等。其中陶瓷類骨替代材料空間結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，且具有理想的力學(xué)性能，如羥基磷灰石、生物活性玻璃等材料，均被廣泛應(yīng)用于骨移植手術(shù)中。雖然陶瓷類骨替代材料具有較高的彈性模量，但脆性較大，抗疲勞性能較差，不利于患者早期進(jìn)行功能康復(fù)鍛煉。醫(yī)用高分子骨替代材料具有可塑性、可降解性和生物相容性等特點(diǎn)，但生物降解速率和機(jī)械強(qiáng)度較差，與人體骨組織不匹配；同時(shí)，該材料降解產(chǎn)生的代謝物會(huì)破壞局部生物環(huán)境，誘發(fā)局部炎癥，影響細(xì)胞生長(zhǎng)。非可降解鈦合金植入材料雖可以解決高彈性模量材料遠(yuǎn)期帶來(lái)的二次骨折問(wèn)題，但產(chǎn)生的降解產(chǎn)物會(huì)破壞局部環(huán)境平衡，從而出現(xiàn)金屬離子緩慢溶出、植入?yún)^(qū)域組織反應(yīng)重等情況。醫(yī)用金屬材料具有耐疲勞、高強(qiáng)度和延展性的特點(diǎn)，該材料結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能與人體骨骼相似，有助于骨組織向內(nèi)部生長(zhǎng)，并早日獲得穩(wěn)定。復(fù)合骨替代材料綜合人工合成與天然材料的優(yōu)勢(shì)，不僅能載入生長(zhǎng)因子、抗生素、生物蛋白等，還能促進(jìn)軟骨形成，預(yù)防或控制感染。目前，復(fù)合骨替代材料仍在研究實(shí)踐階段，需對(duì)材料性能、作用機(jī)制深入探索，以明確其適應(yīng)證，搜集更多臨床研究數(shù)據(jù)加以佐證。

2 四肢骨缺損治療技術(shù)

骨移植技術(shù)是指臨床將骨替代材料或骨組織填充植入骨缺損區(qū)域，既有利于重建骨干完整性，又能穩(wěn)定局部力度。移植骨包括異種骨或同種異體骨、自體骨，其中自體骨不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，骨誘導(dǎo)性、成骨性、骨傳導(dǎo)性與周圍原始骨一致，安全性較高，適用于骨缺損范圍較小的患者。對(duì)骨缺損范圍較大的患者，通常選擇異體骨移植，具有可塑性強(qiáng)、數(shù)量多的優(yōu)勢(shì)，但易與缺損區(qū)域周圍原始骨產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，對(duì)于出現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)的患者，術(shù)后需長(zhǎng)期進(jìn)行免疫抑制治療。針對(duì)合并感染性骨不連的患者，通常選擇開放性植骨技術(shù)治療，對(duì)感染區(qū)病灶進(jìn)行清理后，傷口敞開2周左右，再開展異體或自體松質(zhì)骨移植，最后給予皮瓣移植術(shù)治療。

2.1 單純植骨技術(shù)

單純植骨術(shù)屬于傳統(tǒng)骨移植技術(shù)，也是臨床治療骨缺損患者的一種有效方法。早期四肢骨缺損患者會(huì)選擇皮質(zhì)骨植骨手術(shù)治療。臨床實(shí)踐表明，松質(zhì)骨的成骨活性既能填充缺損，又能維持肢體的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度；同時(shí)，松質(zhì)骨植骨具有疏松多孔的優(yōu)勢(shì)，有利于誘導(dǎo)缺損部位新生血管的生成，使新骨再生[10]。雖然單純植骨技術(shù)治療周期漫長(zhǎng)，但操作簡(jiǎn)單，而且對(duì)小范圍骨缺損具有理想的修復(fù)效果。有研究表明，采用單純植骨技術(shù)治療感染性脛骨骨缺損，通過(guò)采用螺釘于缺損兩端固定股骨或腓骨，術(shù)后可獲得骨性愈合，患者對(duì)治療效果比較滿意[11]。

2.2 膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)

膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)是1986年由Masquelet醫(yī)師提出的。該技術(shù)適用于治療長(zhǎng)骨缺損患者，且可獲得令人滿意的治療效果。膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)主要適用于創(chuàng)傷性骨缺損，也可應(yīng)用于大段骨缺損。采用Masquelet技術(shù)治療需要骨缺損區(qū)具備完整、良好的軟組織覆蓋條件。該技術(shù)主要分為兩個(gè)部分，第一部分是徹底清除病灶，修整缺損區(qū)骨端，同時(shí)采用外固定架固定，將聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥假體填入骨缺損區(qū)，針對(duì)合并軟組織缺損情況，可采用皮瓣覆蓋，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性重塑；第二部分是4～6周后，待軟組織愈合良好，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥假體周圍形成1～2 mm厚的誘導(dǎo)膜后，在保持大體完整的前提下，取出骨水泥，在缺損區(qū)域植入顆粒骨[12]。針對(duì)合并感染性骨缺損的患者，應(yīng)在骨水泥中混合抗生素藥物，以達(dá)到局部抗感染的目的。有研究[13-14]表明，誘導(dǎo)膜內(nèi)不僅含有大量的Ⅰ型膠原細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等，還能分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、骨形態(tài)發(fā)生蛋白與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，并可表達(dá)促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的轉(zhuǎn)錄因子，有利于骨再生，避免移植骨吸收。

2.3 圓柱鈦網(wǎng)植骨技術(shù)

圓柱鈦網(wǎng)植骨技術(shù)是將有異體骨的圓柱形鈦網(wǎng)植入脛骨缺損處，并采用髓內(nèi)釘輔助固定，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的骨愈合。該技術(shù)使用鈦網(wǎng)可很好地固定移植骨，避免術(shù)后患者在進(jìn)行下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)出現(xiàn)移植骨磨損周圍組織的情況，有助于促進(jìn)肢體活動(dòng)功能恢復(fù)正常[15]。圓柱鈦網(wǎng)植骨技術(shù)適用于難以耐受多次手術(shù)的患者，但對(duì)缺損區(qū)域軟組織條件要求較高，在治療缺損區(qū)域較大的患者方面具有一定的局限性。

2.4 生物基因技術(shù)

生物基因技術(shù)是將有關(guān)基因通過(guò)載體導(dǎo)入靶細(xì)胞，以表達(dá)促進(jìn)骨組織愈合相關(guān)的生長(zhǎng)因子蛋白。有研究采用重組骨形態(tài)蛋白治療骨缺損患者，發(fā)現(xiàn)患者機(jī)體的骨組織明顯修復(fù)[16]。此外，骨組織工程種子細(xì)胞是由載體靶細(xì)胞和目的基因結(jié)合形成，同時(shí)配合生物支架材料，可構(gòu)建人工骨組織，有利于植入骨缺損區(qū)域。骨組織工程技術(shù)還可以通過(guò)控制基因載體緩慢釋放人工骨組織，使人工骨組織分布于周圍細(xì)胞或組織中，發(fā)揮穩(wěn)定持久的療效。但目前生物基因技術(shù)在骨缺損治療中的生物安全性問(wèn)題仍需進(jìn)一步探究。

2.5 3D打印技術(shù)

隨著醫(yī)療科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，尤其是在骨科手術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展。3D打印技術(shù)不僅能在術(shù)前設(shè)計(jì)好骨缺損植入物模型，還能檢驗(yàn)設(shè)計(jì)模型外形和內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)與患者骨組織密度、結(jié)構(gòu)的匹配度，確保骨替代材料能充分發(fā)揮骨修復(fù)、重建的作用，提升手術(shù)治療成功率[17]。有研究采用3D打印技術(shù)聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療股骨大段缺損，通過(guò)術(shù)前影像學(xué)檢查結(jié)果，設(shè)計(jì)植入缺損區(qū)域的假體，并分別使用碎釘鋼板和髓內(nèi)釘固定假體，幫助患者早期功能訓(xùn)練，利于促進(jìn)肢體關(guān)節(jié)功能的改善[18]。也有研究采用3D打印技術(shù)輔助膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)治療骨缺損患者，將設(shè)計(jì)制備完成的個(gè)性化微孔鈦合金假體植入膜內(nèi)，重建骨缺損，并采用髓內(nèi)釘固定，如此可以依靠誘導(dǎo)膜的成骨活性作用及假體與骨缺損接觸面的軸向應(yīng)力，激發(fā)機(jī)體自身成骨潛能，完成骨缺損重建和骨痂生長(zhǎng)[19]。由此可見(jiàn)，3D打印技術(shù)在臨床治療四肢骨缺損患者中具有良好的應(yīng)用前景。

2.6 牽張成骨技術(shù)

牽張成骨技術(shù)是國(guó)外骨科醫(yī)師提出的遵循張力-應(yīng)力原則，一次性解決骨缺損、肢體短縮、骨不連的治療技術(shù)。通過(guò)體外調(diào)節(jié)支架環(huán)距，可促進(jìn)骨重建、生長(zhǎng)，輔以軸向加壓，可使缺損區(qū)域骨端微動(dòng)，刺激骨再生[20]。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷后骨不連或骨感染、畸形矯正、骨缺損修復(fù)中。有研究指出，該技術(shù)可提高骨缺損治療有效率，術(shù)后二次骨折發(fā)生率較低[21]。牽張成骨技術(shù)治療過(guò)程主要分為3個(gè)步驟：第一，先清除病灶壞死組織或感染組織，并選擇合適范圍截骨，安裝外固定支架；第二，調(diào)整各環(huán)間距，適應(yīng)缺損長(zhǎng)度；第三，術(shù)后每日按照節(jié)律調(diào)整環(huán)距，實(shí)現(xiàn)缺損區(qū)域骨端緩慢牽張，以完成新骨重建，定期復(fù)查患肢X線片，以堅(jiān)持力線，延長(zhǎng)端骨礦化時(shí)間，適當(dāng)調(diào)整牽張頻率和速度。

3 小結(jié)和展望

目前，臨床針對(duì)四肢骨缺損的治療以組織重建手術(shù)為主，功能與外形恢復(fù)是重建手術(shù)的核心，重建技術(shù)與材料是手術(shù)治療的關(guān)鍵。在四肢骨缺損手術(shù)治療中，既要將新材料與新技術(shù)緊密結(jié)合，確保骨替代植入物孔隙、降解性等方面滿足治療要求，又要優(yōu)化手術(shù)操作，縮短患者治療康復(fù)周期，降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，為患者提供個(gè)性化的治療方案。