郭　駿，　劉欣偉，　陳　語，　周大鵬

沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 骨科，遼寧 沈陽　110016

·綜述·

脛骨骨缺損臨床治療研究進(jìn)展

郭駿，劉欣偉，陳語，周大鵬

沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 骨科，遼寧 沈陽110016

關(guān)鍵詞：脛骨骨缺損；骨移植；骨遷移延長；膜誘導(dǎo)技術(shù)

DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2016.03.17

創(chuàng)傷、感染和腫瘤切除均可致脛骨骨缺損。在創(chuàng)傷骨科疾病中，因脛骨特殊的解剖特點[1]，脛骨開放性骨折占有很大比例，此類損傷常伴有嚴(yán)重的骨質(zhì)缺損合并軟組織損傷，成為骨科治療領(lǐng)域的難題。目前，治療方法包括骨移植術(shù)、外固定技術(shù)、膜誘導(dǎo)技術(shù)、組織工程技術(shù)、基因工程技術(shù)等，本文對近年來國內(nèi)外脛骨骨缺損的臨床治療與研究現(xiàn)狀作一綜述。現(xiàn)報道如下。

1骨移植技術(shù)

移植骨按來源分為自體骨、異體骨和人工骨。自體骨移植安全性高，骨誘導(dǎo)性能良好，因而被認(rèn)為是治療骨缺損和骨不連的金標(biāo)準(zhǔn)。常見的植骨重建方式包括：不帶血管的髂骨塊移植、帶血管蒂骨移植、骨膜瓣及復(fù)合組織瓣移植[2]。不帶血供的髂骨塊移植，是植骨的一種常規(guī)方式，對小的缺損，采用帶皮質(zhì)的松質(zhì)骨植入，能起到填充和支持作用。近年來，顯微骨科技術(shù)發(fā)展迅速，帶血管蒂的骨移植已經(jīng)成為治療繼發(fā)性脛骨骨髓炎骨缺損的主要方法，它不但可以填充缺損部位，還可提高局部抗感染能力，降低感染復(fù)發(fā)的機(jī)會。相對于其他植骨來源，如髂骨、肋骨等，腓骨移植在治療脛骨骨缺損時更為理想。研究表明，應(yīng)用帶血管蒂的游離腓骨移植修復(fù)脛骨大段骨缺損，術(shù)后隨訪結(jié)果表明均獲得滿意的療效[3]。

同種異體骨是自體骨的良好替代品，其優(yōu)勢在于數(shù)量充足、強度高，并且可被塑形成任何的形狀填補骨缺損。它具有良好的骨傳導(dǎo)性，經(jīng)過特定方法處理后還可以保留骨誘導(dǎo)性。但較之自體骨移植，異體骨在骨移植性能上局限性較多，由于是異體，機(jī)體會產(chǎn)生強烈的免疫排斥反應(yīng)。研究表明[4]，對異體骨通過物理、化學(xué)方法處理后，雖然可消除其免疫原性.但不可避免造成有益的活性物質(zhì)的丟失。同時我們對于移植骨愈合的機(jī)制也尚存爭議。因此，異體骨在臨床上的應(yīng)用受限嚴(yán)重。Bishop等[5]報道，用帶血管的同種異體骨移植治療大段骨缺損，由于移植后出現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)，術(shù)后患者需要長期行免疫抑制療法治療，其可能產(chǎn)生的不良反應(yīng)值得關(guān)注。

2Ilizarov外固定延長技術(shù)

近年來，臨床上對大量脛骨骨缺損患者采取了Ilizarov外固定延長技術(shù)進(jìn)行治療。該技術(shù)通過緩慢穩(wěn)定持續(xù)的牽引活體組織，刺激了組織微環(huán)境的新陳代謝，促進(jìn)了某些組織細(xì)胞的快速增殖，在持續(xù)牽張的同時，骨與軟骨也得到了再生，從而一次解決了骨缺損、骨不連和肢體短縮3個難題，并且不用植骨和內(nèi)固定[6]。De Bastiani等[7]在1987年首先提出骨痂延長術(shù)的概念，即在骨干進(jìn)行截骨，數(shù)天后待纖維骨痂形成后進(jìn)行延長，以加速骨的愈合，降低骨不愈合的發(fā)生率。此方法常應(yīng)用于臨床脛骨骨缺損的治療，適用于骨缺損率為骨原長度的15%左右以及骨不連伴患肢短縮的患者。此后，有學(xué)者提出了骨節(jié)段延長移位術(shù)，該手術(shù)特點是將骨缺損區(qū)一側(cè)或兩側(cè)的骨質(zhì)通過皮質(zhì)骨切開，或?qū)⒏慎慷私毓切g(shù)形成的骨節(jié)段逐漸向缺損區(qū)移位延長，當(dāng)骨缺損兩端的骨質(zhì)逐漸靠攏后再行局部加壓固定，適用于修復(fù)缺損率15%以上的大段骨缺損[8]。骨外固定技術(shù)在促進(jìn)骨的延長及愈合的同時，也有利于缺損區(qū)周圍軟組織的修復(fù)，顯示出其在治療復(fù)雜創(chuàng)傷性脛骨骨缺損的優(yōu)越性[9]。骨外固定技術(shù)具有方法簡單、創(chuàng)傷小、不需植骨、并發(fā)癥少及療效確切等優(yōu)點，是創(chuàng)傷、感染和腫瘤切除術(shù)后脛骨骨缺損修復(fù)及功能重建的一種不植骨的新方法?；颊咝袆硬槐悖委熤芷陂L，可能出現(xiàn)針道松動、感染、及斷裂等，是該項技術(shù)的主要不足。針對上述不足，對其進(jìn)行了改進(jìn)，如將髓內(nèi)釘技術(shù)與骨延長技術(shù)有效結(jié)合能明顯減少外固定架的治療周期，進(jìn)而減少針道松動、感染等并發(fā)癥，使患者能早期下床進(jìn)行功能鍛煉[10]。而Sen等[11]對17例脛骨大段骨缺損患者應(yīng)用骨壓縮牽引成骨技術(shù)治療，療效確切。

3膜誘導(dǎo)技術(shù)

Masquelet等[12]于1986-1999年對35例長骨骨缺損的患者采用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)骨水泥誘導(dǎo)成膜后，用自體松質(zhì)骨移植填充缺損區(qū)，取得滿意療效，此后這種方法在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。Masquelet技術(shù)以二階段治療骨缺損為特點。首先，對缺損區(qū)進(jìn)行徹底清創(chuàng)，用骨水泥充填缺損區(qū)，并用外固定架固定骨缺損兩端，在假體周圍能誘導(dǎo)生成自體膜結(jié)構(gòu)，然后再誘導(dǎo)膜內(nèi)植骨并選用合適的內(nèi)固定物固定骨斷端，促使新骨形成，以修復(fù)骨缺損并達(dá)到骨愈合。

Cuthbert等[13]研究表明，在人體內(nèi)形成的誘導(dǎo)膜比正常骨膜更厚，在酶解后通過流式細(xì)胞術(shù)測定，每克誘導(dǎo)膜組織中的活細(xì)胞數(shù)是正常骨膜中的11倍。從誘導(dǎo)膜和正常骨膜中擴(kuò)充的間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出相同的成骨潛能[14]，這表明誘導(dǎo)膜作為間充質(zhì)細(xì)胞豐富的資源有利于骨重建。在誘導(dǎo)膜組織中，淋巴細(xì)胞增殖明顯，CD45淋巴細(xì)胞的含量是正常骨膜中的31倍，這表明誘導(dǎo)膜組織的免疫活性更強。有動物實驗表明，誘導(dǎo)膜上有垂直于骨長軸方向密集排列的小血管系統(tǒng)，還分泌促進(jìn)成骨的生長因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2，BMP-2)、轉(zhuǎn)化生長因子B1(transforming growth factor，TGFB1)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，這些生長因子不僅可以促進(jìn)膜內(nèi)皮細(xì)胞增殖，還可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖與分化，從而為骨的生長提供營養(yǎng)，并促進(jìn)骨再生[15]。有研究通過對動物的皮下、肌層、骨生長區(qū)形成的誘導(dǎo)膜的厚度、微血管密度等方面進(jìn)行對比研究，結(jié)果表明，誘導(dǎo)膜內(nèi)的細(xì)胞成分、生長因子及膜的厚度與誘導(dǎo)膜形成的位置有關(guān)[16-17]。在骨生長區(qū)形成的誘導(dǎo)膜的厚度介于皮下和肌層形成的膜，但是微血管密度是最高的，退化速度是最低的。因此，在骨生長區(qū)形成的誘導(dǎo)膜可以誘導(dǎo)出更強的骨重建。Masquelet等[12]研究表明，同時使用誘導(dǎo)膜和植骨的完整誘導(dǎo)膜技術(shù)修復(fù)骨缺損的效果優(yōu)于單純使用植骨或單純使用誘導(dǎo)膜修復(fù)的成骨效果。Masquelet技術(shù)可用于創(chuàng)傷、感染、惡性腫瘤切除等所致脛骨骨缺損，尤其對于感染引起的脛骨骨缺損，骨水泥中混入抗生素，可以有效的控制感染，優(yōu)勢較其他方法明顯。與帶血管的骨移植技術(shù)相比，誘導(dǎo)膜技術(shù)不需要顯微外科吻合血管，受區(qū)不發(fā)生應(yīng)力性骨折，供區(qū)并發(fā)癥少，術(shù)后愈合快。與Ilizaro骨搬移技術(shù)相比，誘導(dǎo)膜技術(shù)有著操作簡單、易推廣、感染率低、負(fù)重時間早等優(yōu)點。

雖然Masquelet技術(shù)在臨床應(yīng)用中優(yōu)勢明顯，但是其在應(yīng)用和研究過程中仍有些關(guān)鍵問題未解決。目前，Masquelet技術(shù)Ⅰ期的固定方式主要是外固定架，使用過程中可能出現(xiàn)骨斷端固定不穩(wěn)定、釘?shù)栏腥?，?dǎo)致治療失敗[18]。誘導(dǎo)膜技術(shù)的并發(fā)癥有深部感染、骨斷端不愈合、骨連接不正、關(guān)節(jié)僵硬、應(yīng)力性骨折[19]。對于骨缺損范圍較大的患者，需要植入大量的替代材料，植入材料的成骨效果及選擇需要進(jìn)一步研究。

4組織工程技術(shù)

1965年，Urist[20]用骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，DBM)誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞形成進(jìn)而分化為成骨細(xì)胞。直到1987年在美國紐約的學(xué)會會議上才正式提出組織工程學(xué)定義，其目的和意義是建立活組織培養(yǎng)，新的生物代替物，從形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上對缺損或功能障礙的組織、器官進(jìn)行永久性地置換，實現(xiàn)組織器官的修復(fù)和重建。骨組織工程有3個基本元素，即種子細(xì)胞、支架材料和生長因子。

種子細(xì)胞是骨組織工程研究中最基本的環(huán)節(jié)，種子細(xì)胞應(yīng)具有分裂增生能力強、功能旺盛、無或僅有極微弱的免疫排斥反應(yīng)、能連續(xù)傳代、取材簡單等特點。目前，骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow stem cells，BMSCs)及脂肪源性干細(xì)胞(adipose derived stern cells，ADSCs)在組織工程學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用較多。Kon等[21]研究利用BMSC復(fù)合HA支架材料構(gòu)建組織工程骨修復(fù)綿羊脛骨基準(zhǔn)大小的節(jié)段骨缺損時，取得了更加明顯的修復(fù)效果。Mesimaki等[22]利用由自體脂肪源干細(xì)胞、重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2、β-磷酸三鈣制定的微血管復(fù)合皮瓣為1例骨缺損患者進(jìn)行修復(fù)，并生成了骨化良好的骨組織。生物支架能為骨缺損部位提供結(jié)構(gòu)支撐并且是種子細(xì)胞的良好載體，在機(jī)體固有修復(fù)前為種子細(xì)胞提供新陳代謝、營養(yǎng)交換、增殖分化的空間。理想的生物支架材料應(yīng)具備良好的生物組織相容性、無毒性、可降解性、且可被塑形成適合任意骨缺損的大小及形狀、具有多孔三維結(jié)構(gòu)及一定的機(jī)械強度。目前，應(yīng)用于骨組織工程的支架材料主要分為天然、人工材料及高分子支架材料3大類。天然材料包括天然骨、天然高分子聚合物，如藻酸鹽、幾丁質(zhì)、珊瑚骨等，其取材廣泛，生物相容性好，但力學(xué)性能較差。Chung等[23]在大鼠顱骨缺損處植入一種可釋放骨形態(tài)發(fā)生蛋白的納米微球肝素-纖維蛋白復(fù)合物，結(jié)果顯示在缺損區(qū)形成大面積鈣化骨。人工材料如殼聚糖、聚乳酸、生物陶瓷、磷酸三鈣、聚酸酐以及他們之間的共聚物等，雖具有良好的組織相容性、骨傳導(dǎo)性，但細(xì)胞吸附性能及降解性能差，影響新骨的生長及重建。有研究表明，在腫瘤切除術(shù)后骨缺損區(qū)域植入載有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的羥基磷灰石支架，隨訪觀察7個月骨缺損得到修復(fù)[24]。復(fù)合材料綜合各種不同材料的優(yōu)點，進(jìn)而提高了材料利用的綜合性能，是目前骨組織工程學(xué)研究的前沿課題。Bhumiratana等[25]利用蠶絲蛋白聯(lián)合羥基磷灰石制成的復(fù)合支架，不但降解良好，且有利于骨質(zhì)的快速形成。

細(xì)胞因子不僅可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化，而且可以促進(jìn)血管的生成及成骨細(xì)胞的增殖，是骨再生的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)已從人體骨細(xì)胞、骨基質(zhì)中分離培養(yǎng)出多種骨生長因子，如BMP、轉(zhuǎn)化生長因子、血小板衍生生長因子、胰島素樣生長因子、血管內(nèi)皮生長因子等。BMP作為骨生長的啟動因子，具有很強誘導(dǎo)骨再生的能力[26]。Gelse等[27]證實，胰島素樣生長因子與其他生長因子協(xié)同可激活骨母細(xì)胞增殖、分化并促進(jìn)骨的生長發(fā)育。

骨組織工程技術(shù)在實驗研究方面取得巨大突破性進(jìn)展的同時，在臨床治療也取得了很好的效果。隨著研究的不斷深入，納米技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)也應(yīng)用于支架的研制。國內(nèi)研究報道，在納米相羥基磷灰石膠原中載入內(nèi)皮細(xì)胞及成骨細(xì)胞，構(gòu)建成的納米骨成功的應(yīng)用于骨缺損的修復(fù)[28]。骨組織工程學(xué)的研究將為脛骨骨缺損的修復(fù)開辟廣闊的發(fā)展空間。

5基因治療

近年來，由于基因工程技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用基因技術(shù)將相關(guān)的目的基因通過載體導(dǎo)入靶細(xì)胞，進(jìn)而表達(dá)特定的生長因子蛋白促進(jìn)骨折的愈合為當(dāng)今的研究熱點。在治療脛骨骨缺損時，常根據(jù)不同的研究目的，選擇目的基因、基因載體及基因轉(zhuǎn)運方式。將基因治療聯(lián)合組織工程學(xué)技術(shù)，將目的基因與載體靶細(xì)胞結(jié)合作為骨組織工程的種子細(xì)胞，載入合適的生物支架材料構(gòu)建成人工骨。利用該技術(shù)治療脛骨骨缺損，既保留了基因治療和組織工程骨單獨治療骨缺損的優(yōu)點，又克服了單獨治療時的不足，可能成為未來治療復(fù)雜脛骨骨缺損的研究方向。目前，基因治療技術(shù)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了巨大成果，隨著科技的發(fā)展和研究的深入，最終會取得滿意的效果。

6結(jié)語

目前，脛骨骨缺損的治療仍以傳統(tǒng)的自體及異體骨移植為主，許多新技術(shù)都處于實驗階段，若要應(yīng)用于臨床，仍需不斷的探索及努力。通過對脛骨骨缺損臨床治療的現(xiàn)狀和進(jìn)展的分析，筆者認(rèn)為將來的研究可重點關(guān)注以下幾個問題：(1)異體骨或異種骨移植，特別是帶血管移植后的免疫排斥反應(yīng)；(2)復(fù)合人工材料的研發(fā)應(yīng)接近天然骨的結(jié)構(gòu)和性能，且同時具有骨誘導(dǎo)活性；(3)骨組織工程與基因工程以及計算機(jī)重建技術(shù)的有效結(jié)合；(4)顯微外科技術(shù)在骨缺損治療中的應(yīng)用。骨科醫(yī)師應(yīng)與基礎(chǔ)研究人員密切合作，將基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用、生物材料和非生物材料、組織支架與內(nèi)固定技術(shù)等有機(jī)結(jié)合起來，為脛骨骨缺損臨床治療提供最有效的方法。

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Key words:Tibia Bone defect;Bone graft;Bone transport;Membrane Technique

通信作者：陳語，E-mail：chenyumd@126.com

文章編號：2095-5561(2016)03-0185-04 中圖分類號：R687.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2016-02-08

第一作者：郭駿(1990-)，男，湖北十堰人，醫(yī)師，碩士