潘朝暉* 薛山 趙玉祥 李洪飛 楊凱

多孔生物陶瓷人工骨修復(fù)兒童良性骨腫瘤刮除術(shù)后骨缺損*

潘朝暉* 薛山 趙玉祥 李洪飛 楊凱

目的 回顧分析多孔生物陶瓷人工骨填充兒童良性骨腫瘤刮除術(shù)后骨缺損的臨床表現(xiàn)。方法2012年1月至2015年1月對29例良性骨腫瘤患兒采用病灶刮除，多孔生物陶瓷人工骨修復(fù)骨缺損，22例患者隨訪資料完整。骨缺損大小0.12～47.58 cm3。采用臨床和影像學(xué)結(jié)合的方式評估人工骨降解、骨愈合等情況。結(jié)果隨訪1～4年，除1例單純骨囊腫復(fù)發(fā)，避免肢體持重外，其余患兒術(shù)后未發(fā)生并發(fā)癥，均在3個月內(nèi)恢復(fù)日常生活及娛樂活動。術(shù)后1年X片可見材料降解及松質(zhì)骨化，隨時間延長呈向心性模式，松質(zhì)骨化速度滯后于降解。11例在4年內(nèi)完全降解。10例可見骨皮質(zhì)增厚現(xiàn)象。結(jié)論多孔生物陶瓷人工骨可安全、有效填充青少年良性骨腫瘤術(shù)后骨缺損。

良性骨腫瘤；骨缺損；多孔生物陶瓷人工骨；骨替代材料并發(fā)癥

治療良性骨腫瘤刮除術(shù)后殘留的骨缺損臨床常用自體骨、同種異體骨、普通骨水泥或人工骨填充。鑒于自體骨來源有限，可能發(fā)生供骨區(qū)的并發(fā)癥；異體骨有傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)；普通骨水泥不能被吸收，發(fā)生再骨折風(fēng)險(xiǎn)高等。各種可吸收的人工骨材料開始受到臨床重視。目前可選擇的人工骨種類較多，無機(jī)成份主要有單一成份如硫酸鈣、羥基磷灰石、磷酸鈣骨水泥、-磷酸三鈣(-TCP)、生物玻璃等[1-5]和復(fù)合成份如羥基磷灰石--TCP、硫酸鈣-磷酸三鈣、-TCP-生物玻璃等[6-8]，還有無機(jī)加有機(jī)成份如生物陶瓷-膠原/明膠等[9]。兒童骨骺未閉，自體的供骨量更加受限，但骨代謝活躍、骨愈合時間短。因此，人工骨逐漸成為重建兒童良性骨腫瘤刮除術(shù)后骨缺損優(yōu)先考慮的材料。

1 資料與方法

1.1 一般資料

患者一般資料、患病部位及診斷見表1。術(shù)前均行X線、CT及MRI等影像學(xué)檢查，明確病變部位骨皮質(zhì)及髓腔受累，無或輕微骨膜反應(yīng)。根據(jù)CT圖像測量的體積：0.12～47.58 cm3，平均18.27 cm3。1例曾行手術(shù)治療。術(shù)前均詳細(xì)告知家屬手術(shù)方式、植骨材料及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，簽署手術(shù)知情同意書。植入材料：顆粒型及條狀多孔生物陶瓷人工骨(武漢德骼拜爾外科植入物有限公司研制生產(chǎn))。含70%～ 95%的-TCP，其余為生物活性玻璃（CaO-Na2O-MgO-P2O5），孔隙率50%～75%，孔徑10～1000 m(圖1)。

圖1 多孔生物陶瓷人工骨A大體外觀及B掃描電鏡觀察

表1 患者一般資料及臨床診斷

1.2 手術(shù)方法

根據(jù)病灶部位選擇手術(shù)入路，若病灶鄰近骨骺，C臂透視輔助定位。于骨皮質(zhì)薄弱處以高速磨鉆開窗，髓核鉗取病灶組織送冰凍檢查，回報(bào)為良性者，保留骨膜擴(kuò)大骨窗，徹底清除病灶。遠(yuǎn)離骨骺的殘壁用磨鉆打磨至正常松質(zhì)骨，鄰近骨骺的殘壁刮匙輕柔處理，單純性骨囊腫以克氏針打通遠(yuǎn)端髓腔。多孔生物陶瓷人工骨寬松填滿缺損部位。如缺損大，按顆粒-塊-顆粒的順序填充，縫合骨膜。多孔生物陶瓷人工骨植入量參考術(shù)前計(jì)劃及術(shù)中情況決定。股骨、脛骨病理性骨折或所開骨窗較大者行鋼板螺釘內(nèi)固定，肱骨病理性骨折輔以交叉克氏針固定。

1.3 術(shù)后處理

靜脈使用抗生素1次預(yù)防感染。根據(jù)病變部位、大小及疼痛感提供康復(fù)計(jì)劃。上肢病變者術(shù)后限制投擲、舉重物和力量訓(xùn)練至少6周，直到活動無疼痛感，查體無明顯壓痛。下肢病變者術(shù)后扶拐部分負(fù)重至少6～12周，直到無疼痛感，查體無明顯壓痛，恢復(fù)完全負(fù)重。

1.4 檢測指標(biāo)

1.4.1 術(shù)后一般狀況:包括傷口愈合、發(fā)熱、皮膚過敏。

1.4.2 材料降解及骨愈合情況

2 結(jié)果

2.1 一般情況

術(shù)后傷口無紅腫，2例患兒滲出稍多，術(shù)后2～3天拔出引流管或片，均Ⅰ期愈合。3例患兒術(shù)后出現(xiàn)持續(xù)2～3天的體溫增高，未超過38℃，未行特殊處理。未觀察到局部和全身皮膚過敏現(xiàn)象。隨訪1～4年，未發(fā)生骨折。1例肱骨單純骨囊腫術(shù)后半年在植骨區(qū)的遠(yuǎn)端復(fù)發(fā)，偶感疼痛，限制患肢持重，繼續(xù)隨訪中，余患者無復(fù)發(fā)。

2.2 材料降解及骨愈合

2.2.1 影像學(xué)觀察X片檢查軟組織內(nèi)未見人工骨和異位骨化。

術(shù)后3天到1.5個月，材料周圍間隙及內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，3個月后材料和宿主骨間隙基本消失，但顆粒結(jié)構(gòu)仍清晰可辨，發(fā)生病理骨折的骨折線消失。術(shù)后6個月有15例人工骨邊緣開始變模糊，術(shù)后1年所有人工骨輪廓變模糊，開始融合，體積無明顯變化，松質(zhì)骨化向植骨區(qū)延伸。1年后降解及松質(zhì)骨化速度加快，松質(zhì)骨化的速度滯后于降解速度。2年后有5例人工骨完全降解，3年后又有5例完全降解，4年后再有1例完全降解（圖2）。10例在1年后可見局限性骨皮質(zhì)增厚現(xiàn)象，其中3例脛骨和1例股骨病變術(shù)后行CT檢查，缺損的骨皮質(zhì)逐步修復(fù)，和周圍正常皮質(zhì)相融合，髓腔逐漸再通，有致密骨皮質(zhì)密度影突向髓腔內(nèi)（圖3）。

圖2 術(shù)后不同時間材料降解及松質(zhì)骨化情況

圖3 患兒，女，11歲，右脛骨非骨化性纖維瘤并骨折：A術(shù)前X線片；B術(shù)后1.5月X線片；C術(shù)后1年X線片；D術(shù)后2年X線片；E術(shù)后3年X線片；F術(shù)后4年X線片；G術(shù)后6月CT；H術(shù)后2年CT。

2.2.2 大體觀察

內(nèi)固定無松動，無金屬電解反應(yīng)。植骨區(qū)骨皮質(zhì)完整，顏色略白于周圍皮質(zhì)骨，質(zhì)地硬，連接牢固(圖4)。

圖4 大體觀察A病灶清除、骨折復(fù)位后殘留的皮質(zhì)、松質(zhì)骨缺損；B術(shù)后2年取出內(nèi)固定后原缺損區(qū)外觀（黑箭頭）。

2.3 肢體功能情況

除1例復(fù)發(fā)病例局部偶有疼痛，避免上肢持重外，其余病變部位疼痛逐漸消失，均恢復(fù)肢體正常功能。鄰近關(guān)節(jié)功能均正常。無骨骺早閉合、肢體短縮及成角畸形。

3 討論

兒童良性骨腫瘤可累及骨干、干骺端及骨骺。發(fā)生病理骨折或骨折高危者以及有疼痛癥狀或異常步態(tài)者往往需行囊內(nèi)刮除手術(shù)[11]。術(shù)后殘留的腔隙性骨缺損，主要為松質(zhì)骨缺損，可同時伴不同程度皮質(zhì)骨缺損。人工骨不受來源限制，避免了自體骨供區(qū)并發(fā)癥，無傳染疾病及發(fā)生免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)，用于填充兒童良性骨腫瘤刮除術(shù)后殘留的空腔多能獲得滿意效果。

3.1 術(shù)后并發(fā)癥及預(yù)防

人工骨重建兒童良性骨腫瘤刮除術(shù)后骨缺損可出現(xiàn)關(guān)節(jié)面塌陷、骨折[2]、骨骺早閉[12]、肢體畸形[3]等并發(fā)癥。本組隨訪期間未發(fā)現(xiàn)手術(shù)操作及植入材料對骨骺發(fā)育的不良影響，也未發(fā)生關(guān)節(jié)面塌陷及骨折?？赡芘c術(shù)中輕柔操作，盡量減輕對骨骺的干擾有關(guān)；術(shù)后重視保護(hù)，循序漸進(jìn)式開始功能練習(xí)，待患肢疼痛感基本消失后，方不再限制日常生活及娛樂活動等措施有關(guān)。

3.2 人工骨降解及其意義

人工骨植入體內(nèi)的愈合過程是材料降解和新骨形成的動態(tài)平衡，兩者需協(xié)調(diào)同步。降解過快，大于新骨形成，則出現(xiàn)新的骨缺損；降解過慢可導(dǎo)致應(yīng)力集中，有發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)。Jones強(qiáng)調(diào)理想的人工骨需按適當(dāng)速度降解，最終被破骨細(xì)胞反應(yīng)重塑[13]。研究顯示人工骨的降解與其成份、形態(tài)、表面積、植入部位及植入量等諸多因素有關(guān)。如外科級硫酸鈣6個月完全降解[1]，Osteo Set(主要成分為硫酸鈣)植入后降解和新骨長入速度基本相符，1～12個月降解[14]。羥基磷灰石5年內(nèi)基本穩(wěn)定[2]。生物玻璃植入14年后隨訪顯示較小的骨缺損完全降解，8例較大的骨缺損中有6例殘留[5]。磷酸鈣骨水泥重建33例青少年骨腫瘤術(shù)后骨缺損2年以上隨訪表明基本不降解，所有患兒均獲得完全正常功能[3]?？梢姴牧辖到夂椭w功能恢復(fù)沒有直接關(guān)聯(lián)。本組多孔生物陶瓷人工骨材料由-TCP和生物玻璃組成，單獨(dú)使用時每種成份有其獨(dú)特的降解特性。-TCP1年內(nèi)降解最快，可持續(xù)3年以上[4]；生物玻璃快速和宿主骨牢固結(jié)合，最長的降解時間可持續(xù)10余年[5]。本組術(shù)后1年X片顯示植入材料開始向心性降解，松質(zhì)骨化稍滯后，整個過程可持續(xù)3年以上。沒有觀察到材料周圍或中心出現(xiàn)骨溶解現(xiàn)象即放射透光邊緣，這提示材料降解和成骨協(xié)調(diào)同步。

3.3 骨皮質(zhì)增厚及其影響

本組接近半數(shù)患者術(shù)后1年的X片可觀察到骨皮質(zhì)增厚的現(xiàn)象，并持續(xù)存在。病變類型涉及非骨化纖維瘤和單純骨囊腫。分析骨皮質(zhì)厚度增加的原因可能與下列因素有關(guān)：多孔生物陶瓷人工骨材料中的生物玻璃降解產(chǎn)物可能具有“骨刺激作用”，激活成骨干細(xì)胞，產(chǎn)生更多的骨[10]；尚未降解的生物玻璃顆粒和周圍松質(zhì)骨結(jié)合后使松質(zhì)骨的密度增加，影像學(xué)上呈現(xiàn)類似骨皮質(zhì)的密度；缺損區(qū)骨膜的保留和修復(fù)有促進(jìn)成骨作用。盡管活檢、CT可更準(zhǔn)確評估材料降解及成骨情況，為避免不必要操作和檢查，我們僅對少數(shù)患兒行術(shù)后CT檢查，證實(shí)增厚皮質(zhì)骨突向髓腔內(nèi)。短期和中期隨訪未發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象有不良影響。骨皮質(zhì)增厚是否有利于提升骨機(jī)械強(qiáng)度亦有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，多孔生物陶瓷人工骨可安全、有效填充兒童良性骨腫瘤術(shù)后骨缺損，其放射學(xué)降解及骨愈合過程和以往報(bào)道的人工骨材料有區(qū)別，相關(guān)生物學(xué)機(jī)制有待長時間大樣本多中心研究。

[1]Kelly CM,Wilkins RM,Gitelis S,et al.The use of a surgical grade calcium sulfate as a bone graft substitute:results of a multicenter trial[J].Clin Orthop Relat Res,2001,382:42-50.

[2]Uchida A,Araki N,Shinto Y,et al.The use of calcium hydroxyapatite ceramic in bone tumour surgery[J].J Bone Joint Surg Br, 1990,72(2):298-302.

[3]Nakamura T,Matsumine A,Asanuma K,et al.Treatment of bone defect with calcium phosphate cement subsequent to tumor curettage in pediatric patients[J].Onco Lett,2016,11(1):247-252.

[4]Damron TA,Lisle J,Craig T,et al.Ultraporous-tricalcium phosphate alone or combined with bone marrow aspirate for benign cavitary lesions:comparison in a prospective randomized clinical trial[J].J Bone Joint Surg Am,2013,95(2):158-166.

[5]Lindfors NC,Koski I,Heikkila JT,et al.A prospective randomized 14-year follow-up study of bioactive glass and autogenous bone as bone graft substitutes in benign bone tumors[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater,2010,94(1):157-164.

[6]Huang J,Ten E,Liu G,et al.Biocomposites of pHEMA with HA/ -TCP(60/40)for bone tissue engineering:swelling,hydrolytic degradation,and in vitro behavior[J].Polymer,2013,54(3): 1197-1207.

[7]Auston DA,Feibert M,Craig T,et al.Unexpected radiographic lucency following grafting of bone defects with calcium sulfate/tricalcium phosphate bone substitute[J].Skeletal Radiol.2015,44 (10):1453-1459.

[8]Lopes JH,Magalh?es JA,Gouveia RF,et al.Hierarchical structures of-TCP/45S5 bioglass hybrid scaffolds prepared by gelcasting[J]. J Mech behav Biomed Mate,2016,62:10-23.

[9]Kuttappan S,Mathew D,Nair MB.Biomimetic composite scaffolds containing bioceramicsand collagen/gelatin forbone tissue engineering-a minireview[J].IntJBiolMacromol,2016;93(PtB):1390-1401.

[10]Hench LL,Jones JR.Bioactive glasses:Frontiers and challenges [J].Front Bioeng Biotechnol,2015,3:194.

[11]Kirschner HJ,Obermayr F,Schaefer J,et al.Treatment of benign bone defects in children with silicate-substituted calcium phosphate(SiCaP)[J].Eur J Pediatr Surg,2012,22(2):143-147.

[12]Nicholas RW,Lange TA.Granular tricalcium phosphate grafting of cavitary lesions in human bone[J].Clin Orthop Relat Res,1994, 306:197-203.

[13]Jones JR.Reprint of:Review of bioactive glass:From hench to hybrids[J].Acta Biomater,2015,Suppl:53-82.

[14]楊勇昆，徐海榮，牛曉輝.硫酸鈣人工骨填充良性骨腫瘤刮除后骨缺損愈合情況的臨床研究[J].中國骨科臨床與基礎(chǔ)研究雜志. 2011，3(4):251-255.

Clinical performance of a porous bioceramic artificial bone in the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient

Pan Zhaohui,Xue Shan,Zhao Yuxiang,etal.Orthopedics Institute ofChinese PLA,89th Hospital,Weifang Shandong, 261021,China

Objective To evaluate clinical performance of a porous bioceramic artificial bone in the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient.Methods A prospective study of the porous bioceramic artificial bone used in benign bone tumor surgery in 29 patients during 2012～2015 was conducted.Twenty-two cases were obtained complete recordsduring the follow-up.The defect volume ranged from 0.12～47.58 cm3.Curettage and filling of the defect with porous bioceramic artificial bone was performed.Patients were followed-up clinically and radiographically.The degradation ofthe material and bone healing process were assessed.Results During the follow-up period,which ranged from 1 year to 4 years,all patients were allowed to return to activities of daily living and recreational activities within 3 months after surgery without complication,except 1 patient with recurrence of simple bone cyst.Material degradation and trabeculation were visible 1 year after surgery and increased steadily over time in a centripetal fashion,however,trabeculation lagging behind degradation.Total degradation was observed in 11 patients within 4 years aftersurgery.Additional increased corticalthickness was also shown radiologically in 10 patients.Conclusion Porous bioceramic artifical bone is a safe and effective bone substitute for the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient.

Benign bone tumor;Bone defect;Porous bioceramic artificialbone;Complications ofsynthetic bone graft

R738.1

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2017.03.007

swgk2017-02-00009

2017-02-06）

軍隊(duì)“十二五”面上課題資助項(xiàng)目（CWS11J245）

解放軍第八十九醫(yī)院骨科，山東濰坊261021

潘朝暉（1971-）男，博士，副主任醫(yī)師。研究方向：骨缺損重建。