脫鈣骨基質(zhì)在四肢創(chuàng)傷骨缺損中的應(yīng)用效果研究

王小博 李文鋒 王敖敖 張晨曦 李利 侯樹(shù)勛 趙彥濤

人體骨組織具有強(qiáng)大的可再生及修復(fù)能力，骨折后經(jīng)纖維連接、骨痂形成與塑形后可使受損部位恢復(fù)到損傷前的組成、結(jié)構(gòu)及功能。但骨折愈合過(guò)程是一個(gè)受到多種因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程，當(dāng)微環(huán)境因感染、骨缺損等因素發(fā)生改變時(shí)，會(huì)延緩骨折愈合的時(shí)間，導(dǎo)致骨折延遲愈合甚至骨不連的發(fā)生[1]。

目前臨床上處理骨缺損時(shí)往往采用取自體骨植骨的方式，雖然自體骨被認(rèn)為是植骨材料的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但存在取骨量有限、增加失血量及手術(shù)時(shí)間、供區(qū)并發(fā)癥等缺陷，并非完美的解決方案[2]。有研究表明，取自體髂骨后的各類并發(fā)癥發(fā)生率高達(dá) 20%[3]。隨著患者對(duì)骨折后生活質(zhì)量要求的提高、骨修復(fù)材料科學(xué)的發(fā)展及日益成熟，應(yīng)用骨修復(fù)材料植骨填充已逐漸成為臨床上治療各類骨折、骨缺損及脊柱融合手術(shù)中常用的治療手段[4]。

同種異體骨作為骨修復(fù)移植材料中較為常用的一種，具有良好的生物活性，且來(lái)源豐富。有文獻(xiàn)報(bào)道其成骨能力僅次于自體骨，在臨床中取得了良好的骨組織修復(fù)效果[5-7]。常用的同種異體骨包括新鮮同種異體骨塊、深低溫冷凍骨、冷凍干燥骨、脫鈣骨基質(zhì) (demineralized bone matrix，DBM) 等。其中 DBM 具有成骨誘導(dǎo)能力較強(qiáng)、骨傳導(dǎo)功能良好、富含骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (bone morphogenetic proteins，BMP)、無(wú)免疫排斥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于四肢新鮮骨折、骨不愈合的治療及脊柱融合手術(shù)中[8-11]。而我國(guó) DBM 的醫(yī)療器械化和臨床應(yīng)用推廣相對(duì)較晚，在藥監(jiān)局系統(tǒng)中第一個(gè)獲得正式批準(zhǔn)的 DBM 注冊(cè)于 2016 年。而國(guó)內(nèi)關(guān)于該材料應(yīng)用于四肢創(chuàng)傷骨缺損的治療效果尚少有報(bào)道。本研究回顧分析了2020 年 1 月至 2021 年 12 月，我院收治的 30 例各類骨折及骨不連患者的臨床資料，目的在于收集四肢創(chuàng)傷救治中應(yīng)用新型 DBM 植骨材料的相關(guān)臨床信息，觀察其促進(jìn)骨折、骨缺損的修復(fù)效果，從而降低骨不連或延遲愈合的可行性。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 18～60 歲的患者，性別不限；(2) 各種原因?qū)е碌拿劰瞧脚_(tái)骨折 (關(guān)節(jié)面塌陷 <2 cm)、踝關(guān)節(jié)骨折 (關(guān)節(jié)面塌陷 <2 cm)、長(zhǎng)骨干皮質(zhì)骨缺損 (<1 cm) 者；(3) 無(wú)血管神經(jīng)損傷癥狀及感染，心、肺、肝、腎功能良好者；(4) 有自主行為能力，依從性良好，愿意并且能夠按要求進(jìn)行隨訪觀察者；(5) 已簽署知情同意書者。

2.排除標(biāo)準(zhǔn)：(1) 一般情況較差，心、肺、肝、腎功能不良，合并嚴(yán)重心臟病、糖尿病、腫瘤晚期等危重患者；(2) 依從性差，神志障礙及患有精神疾病，無(wú)法配合治療者；(3) 哺乳期、妊娠期婦女；(4) 患有甲狀旁腺素亢進(jìn)、成骨不全等影響骨代謝及成骨的疾病者；(5) 先天愈合障礙或存在影響愈合功能疾病者。

二、一般資料

本研究共納入 30 例，其中男 20 例，女 10 例；年齡 18～60 歲，平均 44 歲。骨折部位：脛骨平臺(tái)骨折 12 例，踝關(guān)節(jié)骨折 (合并關(guān)節(jié)面塌陷) 8 例，骨不連 5 例，四肢長(zhǎng)骨骨折伴骨缺損 5 例。試驗(yàn)獲得中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學(xué)中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

三、手術(shù)方法

根據(jù)患者手術(shù)部位選擇相應(yīng)麻醉方式及體位，復(fù)位骨折后選取合適的接骨板、髓內(nèi)釘或外固定架固定骨折。檢查植入物合格后將其填充至骨缺損部位，逐層縫合切口，完成手術(shù)。本研究使用的植入物為北京鑫康辰醫(yī)學(xué)科技發(fā)展有限公司的 DBM (國(guó)械注準(zhǔn) 20163460180)。所有手術(shù)均由同一組醫(yī)師完成。

四、術(shù)后處理

術(shù)后常規(guī)應(yīng)用抗生素預(yù)防感染 24～48 h，根據(jù)骨折部位穩(wěn)定性采取懸吊、石膏或支具固定保護(hù)4～6 周。

五、觀察指標(biāo)

術(shù)后 1 個(gè)月、3 個(gè)月、6 個(gè)月、12 個(gè)月門診復(fù)查 (至少隨訪至術(shù)后 3 個(gè)月)，拍攝 X 線片，觀察骨折端是否移位，植入物是否脫落，同時(shí)采用Lane-Sandhu X 線評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) (表 1)[12]評(píng)價(jià)患者骨折愈合情況，評(píng)分越高表明骨折愈合越良好。

六、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)以表示，樣本均數(shù)間比較采用方差分析，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 Lane-Sandhu X 線評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Lane Sandhu X-ray scores

結(jié)果

本研究 30 例患者均獲得隨訪，隨訪時(shí)間 3～20 個(gè)月，平均 11.8 個(gè)月。其中 7 例門診隨訪時(shí)間為 3 個(gè)月，后期因新型冠狀病毒疫情等原因無(wú)法門診隨訪，電話隨訪患者，7 例均在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院定期復(fù)查，術(shù)后均恢復(fù)良好，遠(yuǎn)期手術(shù)效果滿意，骨折均一期愈合，無(wú)感染、內(nèi)固定失效斷裂等并發(fā)癥發(fā)生。其余 23 例在門診完成隨訪，均一期愈合?；颊哂蠒r(shí)間范圍 10～16 周，平均 (12.70±1.92) 周。

所有患者術(shù)后 3 個(gè)月及末次隨訪時(shí) Lane-Sandhu X 線評(píng)分均高于術(shù)前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P<0.05)(表 2)。

生物相容性及安全性：30 例患者隨訪期間均未出現(xiàn)與 DBM 植入材料相關(guān)的不良反應(yīng)，術(shù)后無(wú)一例感染、內(nèi)固定及植入物松動(dòng)等并發(fā)癥。

典型病例：患者，男，30 歲，因摔傷致左股骨干骨折，行閉合復(fù)位髓內(nèi)釘內(nèi)固定術(shù)，術(shù)后 11 個(gè)月復(fù)查示骨不連，骨缺損約 2 cm。入院時(shí)左大腿中段按壓痛明顯，左下肢不敢負(fù)重，左膝關(guān)節(jié)僵硬，主動(dòng)活動(dòng)受限。術(shù)中清理骨缺損兩端增生的軟組織，咬除硬化骨，打通兩側(cè)髓腔，沖洗后將 DBM 植入骨缺損處。隨訪時(shí)間 6 個(gè)月。術(shù)前 Lane-Sandhu X 線評(píng)分 0 分，術(shù)后 1 個(gè)月 1 分，術(shù)后 3 個(gè)月 3 分，末次隨訪 8 分。左下肢可部分負(fù)重，無(wú)腫脹疼痛等，左髖及左膝關(guān)節(jié)活動(dòng)無(wú)明顯受限 (圖 1)。

討論

自體骨因其良好的生物學(xué)效應(yīng)，一直以來(lái)被認(rèn)為是骨移植的首選材料，但其供骨量少、存在潛在并發(fā)癥等不足之處也較為突出，往往是臨床應(yīng)用時(shí)無(wú)法避免的問(wèn)題[13-15]。因此，選取有效且安全的骨移植材料，具有重要的臨床意義。臨床上常采用同種異體骨、人工骨及 DBM 等其它替代骨移植材料[8]。

圖1 a、b：術(shù)前 X 線片，可見(jiàn)左股骨中段骨不連，缺損約 2 cm；c、d：術(shù)后 1 個(gè)月，骨折斷端間植骨材料不顯影，可見(jiàn)少量骨痂形成；e：術(shù)后 3 個(gè)月，可見(jiàn)骨折斷端間骨痂生長(zhǎng)良好，骨折線模糊；f：末次隨訪 X 線片，可見(jiàn)骨折已基本愈合Fig.1 a -b: Preoperative X-ray film showed that there was a nonunion at the middle shaft of femur,with a bone defect of 2 cm approximately;c -d: At 1 month after operation,a small amount of bone callus formation could be observed at fracture region,where the bone-grafting materials were invisible;e: Significant callus growth was observed 3 months postoperatively,and the fracture line was blurred;f: Bone healing was satisfactory at the last follow-up

表2 30 例患者手術(shù)前后 Lane-Sandhu X 線評(píng)分比較 ( )Tab.2 Lane Sandhu X-ray scores of 30 patients pre-and postoperatively ()

表2 30 例患者手術(shù)前后 Lane-Sandhu X 線評(píng)分比較 ( )Tab.2 Lane Sandhu X-ray scores of 30 patients pre-and postoperatively ()

注：a與術(shù)前比較，P <0.05；b與術(shù)后 1 個(gè)月比較，P <0.05Notice: aCompared with those before operation,Lane Sandhu X-ray scores at 1,3 months after operation and last follow-up were higher with a statistically significant difference (P <0.05);bCompared with those at 1 month postoperatively,Lane Sandhu X-ray scores at 3 months after operation and last follow-up were higher with a statistically significant difference (P <0.05)

盡管同種異體骨可避免自體骨移植引起的供區(qū)并發(fā)癥的發(fā)生，但存在松動(dòng)、誘導(dǎo)成骨能力弱等缺陷。而人工骨無(wú)排異反應(yīng)、可提供支架及傳導(dǎo)性，但不具有骨誘導(dǎo)能力，應(yīng)用時(shí)往往需額外添加活性因子，且在體內(nèi)吸收速度及時(shí)間存在不確定性。因此都不是治療骨缺損的完美解決方案[16-18]。

DBM 作為一種新興的骨移植材料，目前已廣泛應(yīng)用于骨缺損、骨不連的修復(fù)及脊柱融合治療，并取得了良好的療效[19-22]。在國(guó)際上 Urist 等[23]首次明確提出 DBM 具有較強(qiáng)的成骨誘導(dǎo)能力。在我國(guó)，胡業(yè)豐等[24]首次報(bào)道了早期制備的異體 DBM，并用于治療各類骨缺損患者 28 例，臨床效果良好。但材料的病毒滅活、質(zhì)量控制等在當(dāng)時(shí)尚缺乏醫(yī)療器械化處理的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)手段。趙廷寶等[25]應(yīng)用異體 DBM顆粒混合牛 BMP 及骨水泥治療 56 例骨缺損患者，臨床優(yōu)良率達(dá) 100%。諶少波等[26]應(yīng)用注射型 DBM 治療鎖骨中段骨不連患者 13 例，術(shù)后隨訪至少 1 年，骨折愈合及關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好。Pieske 等[27]對(duì)比了DBM 及自體骨在治療長(zhǎng)骨骨折不愈合中的有效性及安全性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組患者之間骨折愈合率無(wú)明顯差異，但 DBM 組患者的并發(fā)癥明顯少于自體骨移植組，從而認(rèn)為 DBM 可以替代自體骨移植。朱加亮等[28]探討了掌側(cè)鎖定鋼板聯(lián)合自體或 DBM 植骨治療橈骨遠(yuǎn)端陳舊性骨折，結(jié)果表明兩組患者在骨折愈合時(shí)間、掌傾角、尺偏角、橈骨高度和功能評(píng)分方面均無(wú)顯著差異，認(rèn)為 DBM 能夠降低取自體骨手術(shù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，是一種良好的骨移植替代材料。李忠海等[5]對(duì)比了 3 種植骨材料 (同種異體骨、自體骨及 DBM) 在腰椎后路椎間融合術(shù)中的應(yīng)用效果，結(jié)果表明，與同種異體骨相比，自體骨及 DBM 植骨融合率高、內(nèi)固定失敗率低，同時(shí) DBM 植骨能夠避免取自體骨所帶來(lái)的潛在并發(fā)癥，認(rèn)為 DBM 植骨是一種安全有效地促進(jìn)椎間植骨融合方法。

DBM 是由膠原蛋白、非膠原蛋白以及較低濃度的生長(zhǎng)因子 (如 BMP) 等組成的復(fù)合物，具有良好的生物學(xué)特性、骨誘導(dǎo)及骨傳導(dǎo)活性，可促進(jìn)新骨形成及骨組織礦化，加速骨愈合。DBM 誘導(dǎo)成骨的能力主要依賴于其中的 BMP 及其它多種細(xì)胞因子的協(xié)同作用，它們同骨基質(zhì)內(nèi)的膠原蛋白緊密結(jié)合，誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞分化為軟骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞，最終形成軟骨組織或骨組織[29]。但在正常完整的骨中，BMP 被致密的礦物質(zhì)成分包繞隔離，難以有效地發(fā)揮誘導(dǎo)成骨能力，進(jìn)行脫脂脫鈣等處理后，一方面解除了礦物質(zhì)對(duì) BMP 的包繞，使其能夠順利釋放從而發(fā)揮誘導(dǎo)成骨作用；另一方面，DBM 具有的天然多孔隙結(jié)構(gòu)，確保 BMP 可以有效穩(wěn)定地釋放，并長(zhǎng)期發(fā)揮作用，而且這種多孔隙結(jié)構(gòu)也有利于降解和成骨細(xì)胞的長(zhǎng)入，起到良好的骨傳導(dǎo)作用，促進(jìn)了新骨的形成和重建。此外，DBM 中保留的少量 Ca2+也可以作為新生骨再鈣化的核心，為磷酸鈣沉積提供一定的幫助。總之，大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床研究證明，DBM 可促進(jìn)各種原因?qū)е碌墓侨睋p的修復(fù)，具有廣泛的應(yīng)用前景[30-33]。

新型 DBM 的制備過(guò)程經(jīng)多種化學(xué)試劑處理，理化性質(zhì)穩(wěn)定，免疫原性較弱，具有良好的組織相容性及安全性。馮江濤等[34]進(jìn)行的一項(xiàng) Meta 分析表明，與自體骨相比，DBM 具有同等的有效性及安全性，且術(shù)后疼痛等并發(fā)癥的發(fā)生率更低，可作為理想的植骨材料進(jìn)行推廣。

本研究應(yīng)用同種異體 DBM 治療各類骨缺損病例 30 例，其中脛骨平臺(tái)骨折 12 例，踝關(guān)節(jié)骨折8 例，骨不連 5 例，四肢長(zhǎng)骨骨折伴骨缺損 5 例。手術(shù)中針對(duì)骨折復(fù)位后遺留的骨缺損，采用 DBM 進(jìn)行填充支撐，縮短了手術(shù)時(shí)間并減少了失血量，避免了以往取自體骨移植所帶來(lái)的并發(fā)癥。術(shù)后隨訪無(wú)一例出現(xiàn)關(guān)節(jié)面再次塌陷、復(fù)位丟失、感染、移植物松動(dòng)脫落及內(nèi)固定失效等，促進(jìn)了骨折愈合及早期功能鍛煉，取得了良好的臨床效果。

綜上所述，同種異體 DBM 移植治療骨缺損是一種安全有效地促進(jìn)骨折愈合及重建的治療方法。然而本研究樣本量少，隨訪時(shí)間短，DBM 的臨床效果仍須進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究及大樣本臨床試驗(yàn)證實(shí)。隨后課題組擬進(jìn)行長(zhǎng)期的隨機(jī)對(duì)照研究來(lái)進(jìn)一步評(píng)估DBM 的臨床療效及并發(fā)癥。