納米晶膠原基骨材料的應(yīng)用效果分析

翟 洋，吳娟英，楊艷艷，王 朵，郭 晶

(空軍軍醫(yī)大學(xué) 第二附屬醫(yī)院，陜西 西安 710038)

腰椎疾病的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致疼痛和功能障礙等問題的出現(xiàn)，給患者帶來極大的身心痛苦，嚴(yán)重影響到患者的正常工作、生活，降低了患者的生活質(zhì)量。在對(duì)一些腰椎疾病患者進(jìn)行治療的過程中，會(huì)出現(xiàn)保守治療無效的情況，針對(duì)此類患者，還需要及時(shí)地對(duì)患者實(shí)施必要的手術(shù)治療。在手術(shù)中，為了達(dá)到保持椎體穩(wěn)定性等目的，還需要進(jìn)行一定的植骨和融合治療操作。以往在植骨融合治療中，應(yīng)用較多的是患者的自體骼骨植骨治療的方式；但這一方式會(huì)給患者造成一定的額外創(chuàng)傷，增加并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，人體自體骼骨骨量有限，如果存在骨缺損較大的情形，則往往無法滿足臨床植骨手術(shù)的實(shí)際需要。為此，臨床上還需要積極的探索更為理想的植骨材料，以更好地滿足腰椎疾病治療的需求。

1 納米晶膠原基骨材料

隨著時(shí)代的發(fā)展，臨床也開始積極使用各種以金屬、陶瓷或高分子制造的人工骨替代材料，并獲得了一定的效果，但不同的材料均存在一定的應(yīng)用局限性。近年來，多種新型的生物材料開始被逐漸應(yīng)用于新型骨材料的研制中。膠原基材料具備良好的生物可降解性以及生物相容性，納米晶膠原基骨材料具有與人體天然骨十分相似的結(jié)構(gòu)分級(jí)結(jié)果以及多孔結(jié)構(gòu)，系納米相羥基磷灰石/膠原復(fù)合材料。將其應(yīng)用于臨床各種骨科疾病治療之中，患者的成骨細(xì)胞可以在納米晶膠原基骨材料的內(nèi)部不斷的生長(zhǎng)。該材料與人骨的結(jié)構(gòu)與成分基本相同，在納米級(jí)水平上具有人骨中的膠原及納米磷酸鈣的交叉結(jié)構(gòu)。納米晶膠原基骨材料外觀形態(tài)如圖1所示。

圖1 納米晶膠原基骨材料外觀形態(tài)Fig.1 Appearance of nanocrystalline collagen-based bone material

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

(1)植骨材料。手術(shù)中使用的材料為納米晶膠原基骨材料，該材料以膠原分子為模板，調(diào)制鈣磷鹽在液相中沉積到該模板上，得到與天然骨層片結(jié)構(gòu)十分的生物骨材料。該產(chǎn)品機(jī)械性好，可塑性強(qiáng)，生物相融性好，無細(xì)胞毒性與血液毒性，并具備良好的降解性和誘導(dǎo)再生性，生產(chǎn)廠家為北京益而康生物工程開發(fā)中心；

(2)椎弓根螺釘系統(tǒng)。產(chǎn)品包含椎弓根螺釘、夾鉗、連接棒、橫向連接板，其中椎弓根螺釘、連接棒和橫向連接板由合金材料制成，夾鉗由不銹鋼制成。無菌包裝產(chǎn)品已射線滅菌，一次性使用。

2.2 試驗(yàn)對(duì)象

選擇53例腰椎退行性疾病患者作為研究對(duì)象，入組患者均存在腰部、下肢放射疼痛等癥狀，并接受腰椎后外側(cè)植骨融合治療。 本次研究經(jīng)過醫(yī)學(xué)倫理部門的審核，并經(jīng)批準(zhǔn)予以實(shí)施，其中男性33例，女性20例；年齡最小32歲，最大75歲，平均年齡(55.32±1.15)歲；病程最短1年，最長(zhǎng)5年，平均(3.15±0.37)年。

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者均臨床確診，經(jīng)積極保守治療無效。②患者均符合手術(shù)指征，辦理住院手續(xù)后接受手術(shù)治療。③無植骨禁忌的患者。④以往無腰椎、腹部手術(shù)史的患者；

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①依從性不佳，無法很好地配合治療的患者。②合并嚴(yán)重心、腎等疾病的患者。③臨床資料不完整，影響研究數(shù)據(jù)分析的患者。④合并嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥的患者。

2.3 治療方法

53例患者均接受腰椎后外側(cè)植骨融合治療，術(shù)前協(xié)助患者做好相關(guān)的檢查和準(zhǔn)備工作。手術(shù)前對(duì)患者實(shí)施硬膜外麻醉(利多卡因+羅哌卡因)。觀察患者的臨床表現(xiàn)，待獲得理想麻醉效果后，依照后正中手術(shù)入路開展手術(shù)操作。結(jié)合患者病情實(shí)施針對(duì)性治療，包括腰椎椎板切除減壓或聯(lián)合髓核摘除以及腰椎后外側(cè)橫突間植骨融合。術(shù)中結(jié)合不同患者的病情與骨缺損情況進(jìn)行植骨處理，將適量的患者自體骨顆粒與納米晶膠原基骨材料進(jìn)行混合后，結(jié)合骨缺損大小進(jìn)行植骨融合。植骨完畢后使用椎弓根螺釘系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)固定，術(shù)后對(duì)患者實(shí)施常規(guī)止血和抗感染等對(duì)癥處理。

2.4 觀察指標(biāo)

手術(shù)情況

記錄患者的手術(shù)完成情況，觀察術(shù)后患者切口愈合情況，并進(jìn)行對(duì)癥處理。

腰椎功能評(píng)估

對(duì)患者術(shù)后不同時(shí)間(術(shù)后3、6和12個(gè)月)的腰椎功能進(jìn)行評(píng)估，分析其腰椎功能改善情況。評(píng)估結(jié)果包括優(yōu)、良、可、差，參照的依據(jù)為MacNab評(píng)估表。具體的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 腰椎功能MacNab 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 MacNab assessment criteria for lumbar spine function

疼痛程度評(píng)分

術(shù)后不同時(shí)間1、3、6和12個(gè)月，分別對(duì)患者實(shí)施疼痛程度評(píng)估，判定患者下肢、下腰疼痛程度。評(píng)定過程中參照依據(jù)為疼痛目測(cè)類比評(píng)分法，評(píng)分為0～10分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 疼痛目測(cè)類比評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Visual analogy scoring criteria for pain

內(nèi)固定后植骨融合情況

對(duì)入組患者實(shí)施術(shù)前、術(shù)后的X 射線檢查，術(shù)后3、6和12個(gè)月分別進(jìn)行檢查，觀察患者的植骨融合情況，結(jié)合檢查結(jié)果進(jìn)行植骨融合情況判斷。評(píng)估為形成假關(guān)節(jié)和無融合、部分融合以及完全融合4種情況，計(jì)算出完全融合率。植骨融合情況判定標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 植骨融合情況判定標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Criteria for judging the fusion of bone grafts

生活質(zhì)量評(píng)分結(jié)果

術(shù)前和術(shù)后不同時(shí)間，術(shù)后1、3、6和12個(gè)月分別對(duì)患者實(shí)施生活質(zhì)量評(píng)估。使用的工具為36 項(xiàng)健康簡(jiǎn)表(SF-36)進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)用因子分析法，對(duì)量表中包含的不同維度得分進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出總分，得分越高，對(duì)應(yīng)的患者生活質(zhì)量越高。

不良反應(yīng)

對(duì)患者進(jìn)行術(shù)后隨訪，觀察并記錄患者術(shù)后出現(xiàn)的各種不良反應(yīng)，包括固定節(jié)段相鄰椎體移位、滑脫情況，螺釘松動(dòng)、移位等。

3 結(jié)果與分析

3.1 手術(shù)基本情況

53例患者均順利完成手術(shù)治療。術(shù)后52例患者切口均一期愈合，未出現(xiàn)局部皮膚紅腫、皮溫上升等現(xiàn)象。術(shù)后7 d，1 例患者出現(xiàn)脂肪液化，經(jīng)積極換藥處理后愈合。

3.2 術(shù)后不同時(shí)間腰椎功能MacNab評(píng)分結(jié)果情況

對(duì)患者在術(shù)后不同時(shí)間，分別對(duì)患者進(jìn)行腰椎功能評(píng)估，結(jié)合MacNab評(píng)分情況判定其腰椎功能。經(jīng)隨訪發(fā)現(xiàn)，患者的術(shù)后腰椎功能得到顯著改善，術(shù)后6、12個(gè)月的腰椎功能 MacNab 評(píng)分優(yōu)良率均明顯高于術(shù)后3個(gè)月的評(píng)估結(jié)果(<0.05)；結(jié)果如表4所示。

表4 術(shù)后不同時(shí)間腰椎功能MacNab評(píng)分統(tǒng)計(jì)Tab.4 MacNab score statistics of lumbar function at different time after operation

3.3 術(shù)后不同時(shí)間下肢、下腰疼痛程度評(píng)分結(jié)果情況

術(shù)前患者存在明顯的下肢疼痛與下腰痛疼痛情況，術(shù)后隨訪與比較發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患者的下肢、下腰疼痛癥狀均得到一定的改善。隨訪結(jié)果顯示，術(shù)后1、3、6和12個(gè)月患者的下肢疼痛與下腰痛疼痛程度評(píng)分結(jié)果均明顯低于術(shù)前(<0.05)；結(jié)果如表5所示。

表5 術(shù)后不同時(shí)間下肢、下腰疼痛程度評(píng)分統(tǒng)計(jì)Tab.5 Score statistics of lower limb and lower back pain at different time after operation

3.4 術(shù)后不同時(shí)間植骨融合情況

對(duì)患者進(jìn)行術(shù)后隨訪，對(duì)患者實(shí)施X 射線復(fù)查，觀察患者的植骨融合情況。經(jīng)隨訪與檢查發(fā)現(xiàn)，術(shù)后不同時(shí)間患者均未形成假關(guān)節(jié)，術(shù)后6、12個(gè)月的植骨完全融合率均明顯高于術(shù)后3個(gè)月(<0.05)；結(jié)果如表6所示。

表6 術(shù)后不同時(shí)間植骨融合情況統(tǒng)計(jì)Tab.6 Statistics of bone graft fusion at different time after operation

3.5 術(shù)后不同時(shí)間生活質(zhì)量評(píng)分結(jié)果情況

術(shù)后隨訪與比較發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患者的生活質(zhì)量得到一定的改善。隨訪結(jié)果顯示，術(shù)后1、3、6和12個(gè)月患者的生活質(zhì)量評(píng)分均明顯高于術(shù)前(<0.05)；結(jié)果如表7所示。

表7 術(shù)后不同時(shí)間生活質(zhì)量評(píng)分結(jié)果統(tǒng)計(jì)Tab.7 Statistics of quality of life scores at different times after surgery

3.6 不良反應(yīng)隨訪結(jié)果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)12 個(gè)月的隨訪，對(duì)患者實(shí)施臨床檢查與影像學(xué)復(fù)查發(fā)現(xiàn)，入組患者均未出現(xiàn)固定節(jié)段相鄰椎體移位、滑脫情況，且未出現(xiàn)螺釘松動(dòng)、移位等問題。

4 討論

4.1 腰椎疾病植骨融合

目前，各種腰椎疾病在人們的生活中十分常見，且極易導(dǎo)致不同程度骨缺損的出現(xiàn)，針對(duì)此類患者，在進(jìn)行臨床治療的過程中，經(jīng)常需要對(duì)患者實(shí)施一定的骨缺損修復(fù)治療。例如，在對(duì)各種腰椎退行性疾病患者進(jìn)行手術(shù)治療的時(shí)候，經(jīng)常需要進(jìn)行植骨融合操作。

植骨融合治療中，以往臨床大多需要對(duì)患者實(shí)施一定的手術(shù)操作，獲得一定的患者自體骨。但這一方式會(huì)對(duì)患者造成新的創(chuàng)傷，且自體骨來源有限，因此，往往無法很好地滿足臨床植骨治療的需求。而應(yīng)用異種異體骨或者同種異體骨等材料進(jìn)行植骨，則容易出現(xiàn)免疫反應(yīng)等問題，對(duì)治療效果的影響較大。這一情況下，還需要積極地尋找理想的自體骨替代材料。

4.2 納米晶膠原基骨材料

考慮到臨床治療的需求，理想的自體骨替代材料應(yīng)滿足以下條件：(1)具備良好的骨材料組織界面；(2)較強(qiáng)的可塑性，可以滿足手術(shù)治療中植骨操作的需求；(3)具備良好的骨誘導(dǎo)性與骨傳導(dǎo)性，有利于患者的術(shù)后恢復(fù)。(4)材料生物力學(xué)性能好；(5)材料生物相容性好，進(jìn)入人體之后可以隨著時(shí)間逐步被降解、吸收。納米晶膠原基骨材料屬于新型的自體骨替代材料在此次研究中所應(yīng)用的納米晶膠原基骨材料屬于新型的自體骨替代材料，具備可降解、生物相容性好等諸多特點(diǎn)，來源不受限制，可以很好地滿足臨床植骨治療的需求。另外，在進(jìn)入人體之后，納米晶膠原基骨材料能夠逐漸被降解、吸收。

4.3 納米晶膠原基骨材料在腰椎后外側(cè)植骨融合中的應(yīng)用

本研究結(jié)果顯示，53例患者均順利完成手術(shù)治療。術(shù)后52例患者均切口一期愈合，未出現(xiàn)局部皮膚紅腫、皮溫上升等現(xiàn)象。術(shù)后7 d，1 例患者出現(xiàn)脂肪液化，經(jīng)積極換藥處理后愈合。即提示，治療中所使用的納米晶膠原基骨材料具備良好的生物相容性。本次試驗(yàn)結(jié)果還顯示，經(jīng)術(shù)后隨訪，在腰椎功能方面，患者的術(shù)后腰椎功能得到顯著改善，術(shù)后6、12個(gè)月的腰椎功能 MacNab 評(píng)分優(yōu)良率分別為86.00%和91.43%，均明顯高于術(shù)后3個(gè)月的81.13%。在下肢、下腰疼痛程度方面，術(shù)后患者的下肢、下腰疼痛癥狀均得到一定的改善，術(shù)后1、3、6、12個(gè)月患者的下肢疼痛與下腰痛疼痛程度評(píng)分結(jié)果均明顯低于術(shù)前。在術(shù)后植骨融合效果方面，通過對(duì)患者實(shí)施X射線復(fù)查后發(fā)現(xiàn)，術(shù)后不同時(shí)間患者均未形成假關(guān)節(jié)，術(shù)后6個(gè)月和12個(gè)月的植骨完全融合率達(dá)到52.00%和85.71%，均明顯高于術(shù)后3個(gè)月的11.31%。另外，在生活質(zhì)量方面和不良反應(yīng)方面，經(jīng)術(shù)后隨訪與比較發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患者的生活質(zhì)量得到一定的改善。術(shù)后1、3、6、12個(gè)月患者的生活質(zhì)量評(píng)分均明顯高于術(shù)前。通過隨訪與復(fù)查證實(shí)，入組患者均未出現(xiàn)固定節(jié)段相鄰椎體移位、滑脫情況，且未出現(xiàn)螺釘松動(dòng)、移位等問題。綜合分析上述結(jié)果可知，在腰椎疾病患者的手術(shù)治療中，應(yīng)用納米晶膠原基骨材料可以有效改善患者的腰椎功能與臨床疼痛程度，提高患者的生活質(zhì)量，且無明顯不良反應(yīng)，植骨融合效果也十分理想，是一種安全、有效的治療方案。研究中應(yīng)用的納米晶膠原基骨材料是一種仿照人體天然骨生成的機(jī)制制作而成新型骨生物材料，在結(jié)構(gòu)與成分方面，與人體天然骨相似性極高。納米晶膠原基骨材料可以打造出適宜的環(huán)境條件，促進(jìn)膠原和礦物的沉積以及成骨細(xì)胞的黏附，與自體骨植入有相似的效果。納米晶膠原基骨材料立足仿生理念，對(duì)人體的自然骨進(jìn)行仿制。材料的尺寸在納米量級(jí)別，屬于多孔框架材料，晶體與膠原分子的組裝結(jié)構(gòu)與天然骨中礦物和膠原的組裝結(jié)構(gòu)相同。在腰椎疾病患者的植骨融合治療過程中，納米晶膠原基骨材料具有與天然松質(zhì)骨類十分接近的三維孔洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在植入人體之后，可以更好地在患者體內(nèi)輸送各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并有利于細(xì)胞的貼附和生長(zhǎng)以及遷移，為新骨的形成等提供良好的基礎(chǔ)。因此，在腰椎后外側(cè)植骨融合中應(yīng)用納米晶膠原基骨材料，材料可以發(fā)揮出與人體自然骨相似的效果，有利于獲得更為理想的治療效果。

5 結(jié)語

在腰椎疾病的治療過程中，為滿足治療的需求，經(jīng)常需要對(duì)患者實(shí)施一定的植骨融合治療。通過本文的分析研究我們可以了解到，在具體的治療中，可以選用的骨移植材料類型有很多，且各具特點(diǎn)。其中，在自體骨以及異體骨移植方面，在臨床應(yīng)用上均存在一定的弊端或者局限性。納米晶膠原基骨材料作為一種新型的生物材料，近年來在臨床得到廣泛關(guān)注。此次研究結(jié)果也顯示，納米晶膠原基骨材料具有力學(xué)性能好，生物相容性好等諸多特點(diǎn)，在腰椎疾病的治療中可以獲得理想的治療效果，具備一定的臨床應(yīng)用與推廣價(jià)值。