生物人工材料人工骨修复下肢骨缺损的临床观察
生堡剑笾盈查垫!!生!旦筮垫鲞筮!翅垦塾也』墅!坚塑:垒驾坐!垫!兰:!生:!!:№:!
・骨与关节损伤・
生物人工材料人工骨修复下肢
骨缺损的临床观察
姚一民檀臻炜
【摘要】
匡红任翔陈施展汪丙昂
artificial
张聪
material。BAM)人工骨修复下肢负重
目的观察生物人工材料(biological
骨骨缺损的临床效果。方法选择2008年1月一2010年12月收治的采用BAM人工骨进行手
cm,平均15.4cm3。骨缺损病因主要为粉碎性骨
结果
术植入修复骨缺损的32例下肢负重骨骨缺损患者,年龄21—77岁,平均32.5岁。骨缺损体积为
I.0cm×2.0cm×2.5cm~3.0cm×3.5cm×5.0
折、骨囊肿、骨纤维结构不良、慢性骨髓炎等。术后即刻及术后1,2,3,5,7,9,12,18个月进行随访,观察术后全身及切口局部反应、血钙/磷改变情况、骨缺损修复及患肢负重功能恢复情况。
所有患者均得到有效随访9—18个月,平均10.5个月。术后至末次随访所有患者均无局部或全身移植物排斥反应。随访x线片示术后3个月BAM人工骨植入区与骨缺损周围的骨组织之问界限模糊,有新生骨形成;术后6个月BAM人工骨植入区明显有新骨长入,人工骨材料与骨组织融为一体,骨缺损已基本修复。术后患肢完全负重时间为术后2.5—4个月。平均3.2个月。下肢负莺骨骨缺损的修复。
结论
BAM人工骨具有良好的生物相容性和骨诱导作用,其内结构可以保持一定的刚度和强度,可用于
【关键词】下肢骨;生物相容性材料;骨缺损
Clinicalobservationofbiologicalartificialmaterial-inducedartificialboneinrepairofIowertremitybonedefects
eli-
YAOYi—min‘.TANZhen-wei.KUANGHong.P&'N-Xiang,cHNEShi・zhan,
WANGBing-ang。ZHANGCong.’DepartmentChins
ofOrthopedics,452ndHospitalofPIA,Chengdu610021,
co,lg,Email:Con960@hotmail.com
【Abstract】ObjectiveToobservetheclinicaleffectsofbiologicalartificialmaterial(BAM)一
Methods111estudyinvolvedinducedartificialboneintherepairoflowerextremitybonedefects.
Correspondingauthor:ZHANG
32patientswithIowerextremitybonedefectstreatedbyBAMartificialbonegraftingfromJanuary2008to
December2010.TheirageWaSatarangeof21-77years(mean,32.5years).111evolumeofbonede-
fects
WaS
1.0cm×2.0cm×2.5cm一3.0cm×3.5ca×5.0am(mean。15.4cm’).Themain
causes
of
bonedefects
upWflS
werecomminutedfracture,bonecyst,fibrousdysplasia。andchronicosteomyelitis.Afollow—
after
performedimmediately
thesurgeryand
at
l,2,3,5,7,9,12,18monthsaftersurgery
to
observethesystemicandlocalreactions,changesofbloodcalcium/phosphorus,repairofbonedefectandrestorationoffunctionofthe
affected
extremity.
no
Results
systemic
A11patients
were
followed
uD
for9.18months
(mean,10.5months).Therewere
local
or
g瑚stsrejectionfromthepostoperativeperiodto
ofBAMartificialboneimplantation
new
area
thelastfollow—up.Follow-upX—rayfilms
showed
fuzzy
boundary
and
bone
tissuesaroundbone
defects
three
monthspostoperativelyand
bone
formation.Apparent
bone
tissues.and
dusion
ingrowthintotheBAMartificialboneimplantationarea,integratedartificial
basically
bone
materialsandbone
time矗丌fuU
Con-
certain
rePai,edbonedefects
WSS
werefoundedsixmonths
postoperaively.The
weight-bearingoftheaffectedextremity
on
postoperative
used
to
2.54months(mean,3.2months).
a
BAMartificialboneischaracterizedbygoodbiocompatibility,osteogenesiseffectand
structure
stiffnessandstrengthofinner
and
c锄he
repairthelowerextremitybonedefects.
【KeywordsJBonesoflowerextremity;Biocompatiblematerials;Bonedefect
D01:10.3760/ema.j.issn.1001—8050.2012,傩.012基金资助:全军。十一五”课题资助项目(06c,049)
作者单位:610021成都,解放军第四五二医院骨科[(姚一民.电话:13808058377,Email:yaoyml962@126
咖)、檀臻炜、任翔、陈施展、汪丙昂、张聪】.检验科(匡红)
通信作者:张聪.电话:1删393,Email:c0I涵O@hotmail.∞m
严重创伤、感染以及骨肿瘤切除常导致骨组织
缺损,临床治疗难度大。特别是下肢负重部位的骨缺损,存在致残率高、致残时间长、并发症多、后期治疗困难等一系列问题。因此下肢负重骨骨缺损的修复与功能重建一直是骨科的难题和研究热点…。
目前为止最理想的骨修复体还是自体骨,但是其来源和二次手术仍然是面临的难以逾越的障碍,同时,
同种异体骨和异种骨也存在来源、异体排斥和病原
传染等难题【2J。随着骨组织工程和基因工程技术的飞速发展,组织工程化骨有可能为下肢负重骨缺
损提供较理想的修复方式一J。生物人工材料(bio-
logicalartificial
material。BAM)人工骨兼具支架功
能、骨传导性能和安全的骨诱导性能,是理想的骨修
复材料HJ。笔者对我院2008年1月一2010年12月收治的32例下肢负重骨骨缺损患者采用颗粒状或块状BAM人工骨填充于骨缺损处进行修复替代,
近期随访疗效满意。现报告如下。
1临床资料与方法1.1一般资料
本组男19例,女13例;年龄2l一77岁,平均32.5岁。骨缺损部位:股骨干4例,股骨髁上(间)5例,胫骨平台11例,胫骨干7例,跟骨5例。缺损原因:骨折塌陷复位后骨缺损19例,骨囊肿7例,慢性骨髓炎4例,骨纤维异常增殖2例。骨缺损体积为2.0
cm×2.0cm×2.5em一3.0enl×3.5em×
5.0
em,平均25.4cm3。BAM充填鼍4~22g,其中
单纯BAM填充18例,BAM混合白体髂骨填充14例。1.2人工骨材料
BAM人工骨(即骨诱导磷酸钙生物陶瓷)[产品标准:Q/20199。056—5.5—2001,国药管械(试)
合2003第3050048号]由四川大学生物材料工程研
究中心研制【2】。孔径200—500斗m,利于新骨长入;孔隙率t>60%;抗压强度>1.5MPa,生物学性能符
合IS010993系列标准。该产品的优点:具有低免疫
原性和良好的组织相容性,可被周围骨组织爬行替
代;具有良好的孑L隙框架以利于骨传导;具有足够生
物力学强度以满足机械支撑需要。1.3治疗方法
骨折复佗后骨缺损19例:首先复位关节而的软
骨,将软骨而撬起并视骨折情况行必要的内同定后,评估松质骨压缩后的骨缺损体积,用干纱布堵塞压
迫JE血,填充前吸引器或干纱布不断吸干缺损处及
周嘲组织的渗液,然后植入BAM人工骨材料,对于
・709・
缺损体积较大的取髂骨混合植入,最后用解剖锁定钢板进行牢靠的内固定。术中透视以防止BAM人工骨材料进入关节腔。缺损较大或者渗出较多者,
术后放置负压引流。
良性骨病病灶清除后骨缺损13例:充分显露病灶后用刮匙及磨钻清除所有的病灶内病变组织(骨瘤样病变或者炎性肉芽),无水乙醇及等渗盐水清洗创面后,充分止血及渗液,然后将人工骨充分填充
于病灶腔内。要求填满填实,与宿主骨紧密接触而不留腔隙,根据骨骼强度必要时行外固定以避免发
生骨折。
2结果
2.1植骨反应
全部患者术后未见全身或局部严重过敏、毒性反应,无皮疹或高热,血钙、血磷水平无明显变化。切口局部及周围无疼痛或瘙痒感。2例术后2~3d
切口局部皮肤红肿,经换药及抗感染对症处理l周左右逐渐消退,未引起感染。另有3例跟骨骨折复位后骨缺损填充者,术后3—7d切口局部开始出现
淡黄色透明渗出物,切口愈合欠佳,取渗出物作细菌
培养未见细菌生长,常规换药后于术后3~4周切口愈合。2.2骨缺损修复
术后随访x线片和CT等连续观察显示术后1—3个月缺损腔内植入的人工骨已与宿主骨的新生骨组织基本融合成一体,无明显的未修复透光区。
术后3~6个月人工骨与自体骨基本完全键合,骨缺
损部位得到良好修复,骨缺损处的解剖形状全部或
大部分恢复。人工骨材料大部分在术后6~12个月降解并被骨组织替代。无骨缺损复发患者。2.3功能恢复
术后随访l一18个月,平均l1个月。本组患者开始活动及部分负重的时间在术后l~2个月,患肢完全负重时间为术后2.5—4个月,平均3.2个月,至末次随访时所有患者均恢复正常下肢负重。大部分患者关节功能恢复接近正常.能参加正常工作及生活.其中3例患者于术后1一1.5年出现创伤性关节炎而影响患肢功能,2例患者因未行康复功能训练而出现关节功能受限。2.4典型病例
患者女,77岁,右胫骨平台粉碎性骨折。手术
复位胫骨平台关节面后出现2.0
12m×2.5
cnl×
3.0cm(15
cm3)骨缺损,取10
g
BAM颗粒状人工骨
虫堡剑笾苤盍!Q!!生!旦筮垫鲞筮!塑垦堕!』墅些坐!:垒!耻塾!Q!!:!型:垫:№:!
填充骨缺损并以内外侧解剖锁定钢板支撑固定。术
舌患者无全身或局部卡|l【骨不良J互应,m钙、瞵值未见异常~术岳3/\月复A\线片示填充的B气、I仍
完整、在位,部分与周围骨组织键合良好;术后
1年BA!Ⅵ’j骨组织已完全愈合,人I:骨}4料部分降解
见罔1
图I
患者女.77岁.『岛处J迅落份致口腔骨平台粉碑性骨折d.术『ji『c’11示胜骨平台粉碎性骨折伴’肖+缺损:h术后2J\线”爪人I
t
骨清晰ur见,骨折复位良好,内l刮定牢靠:r.术岳3个月,人l:骨部分与周围的7旨组织之间界限模糊.复他无五火;d.术后半年.1IA^
人工骨材料与骨组织融为一体,骨缺损已完全修复。复位无丢失
3讨论
下肢负重区骨缺损的修复一直是临床骨科医师面临的一个重大难题。当骨缺损体积超过骨组织自身修复重建能力时就需采用骨修复材料替代。理想的负重骨缺损修复材料应具备良好的生物学和力学性能。生物学性能主要包括骨传导性、骨诱导性等促进骨生成的能力,力学性能包括抗压、抗弯强度、弹性模量等。人工研发的生物材料具备优良的生物学性能,作为骨修复体已成为骨缺损修复的方向,但其力学性能仍不能满足负重骨缺损修复的要求。因此在下肢负重骨缺损修复临床应用中,人工骨材料与外科内固定技术相结合成为具有现实意义并切实可行的手段"J,使得在骨缺损修复的过程中,早期可靠的固定以保证宿主骨与修复材料之间的良好键合,最终达到骨缺损的形态恢复和功能重建的目的。
具有填充和诱导双重功能的骨修复材料BAM人工骨是在生物材料骨诱导理论基础上研究开发的【6],是以化学合成的复合磷酸钙盐经特殊工艺过程制备成仿生多孔骨修复材料。其组成和结构与人
体自然骨矿物相近,且具有优化的多孔支架结构和
白(BMP)等生长因子,并调控基因表达,从而诱导、促进骨再生,实现骨缺损的永久修复,使骨缺损修复由形态和机械功能的恢复转为骨再生和重建。而且其特定化学组分可随着新骨的逐渐生长而细胞性降解吸收及骨化,促进植入部位的血管化和骨性融合。大量不同动物的体内试验…和临床试验¨1均验证了BAM人工骨植入的长期生物安全性、骨传导及诱导性能。本组患者再次证实了BAM是良好的骨缺损
修复材料。
本材料的另一个优点是力学强度较好,抗压强度>1.5MPa。这有利于维持材料的外形及结构,为植入下肢负重骨缺损区提供一定的支撑及负重作
用,有利患者术后负重功能的恢复及减少负重后内
固定失效、关节面塌陷等并发症发生。动物试验研究表明,将BAM多孔陶瓷植入到骨缺损区后,宿主骨床的新骨可长人材料所有孔道内并覆盖材料表面,前者结构与松质骨相似,后者则在负重应力的作用下改建成皮质骨结构一】。这两部分新骨彼此相连并与材料相互交织、紧密接触,融合成一体,共同完成骨缺损修复,并具有正常骨的力学强度,称其为“镶嵌状结构”。Kotina等【l训研究证实,植入的材料与骨组织的紧密结合不是通过在两者间形成一种
层,而是通过骨与材料之间形成的微桩来达到的。
特定的化学组成,具有一定初始支撑强度以满足负重区骨缺损的填充需要。该材料具有良好的生物相容性、活性和安全性,三维贯通多孔结构(孔径
200—500
laln,孔隙率≥60%)为血管长人、内源性在本组32例随访中显示通过BAM人工骨填充于骨缺损区后,所有患者的骨缺损均得到完全修复,且下肢负重后未出现关节面塌陷、复发骨缺损等。下肢
生长因子的选择性吸附和细胞生长提供良好的支架,能在体内富集、吸附人体内自身的骨形态发生蛋
负重区骨缺损修复中可靠固定是修复效果的一个重要保证,早期应予骨修复体和宿主骨以坚强内固定,
[2]
ion:axu
cage
report.JOrthopTrauma。2005。19(7):483-486.
JB.TakagiS.et
HH,Quinna1.Synergistic
reinforcementofin
为人工骨发挥骨传导和骨诱导作用提供条件,并提供早期功能锻炼和尽早负重锻炼。
BAM人工骨植入体内后能缓慢降解,其生物降
解是一个复杂而缓慢的生物学过程,受到材料本身
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bioceramicandthepo-
结构、性能和植入区环境等因素的影响¨1I,其降解
过程伴随着宿主骨的长人,这显然有利于植入物最
[5]
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终被宿主骨替代和改建。陶瓷的降解主要通过两种
途径在生理溶液中的溶解和细胞介导降解。材料降解后可释放钙和磷,它们可以正常的方式被利用或排出,不会引起机体脏器组织学改变或病理性钙化。Saffer等¨引通过不脱钙组织学切片观察发现,植入的生物陶瓷可以从宿主骨侧逐渐向材料中心区发生
[6]Zhang
ramicsEDby408.
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segmentalbonedefects
porous
ceramics
cylinders:¨experimentalstudyindog
钙化。先是材料本身表现出骨样染色,以后材料结
构变得松散和空洞状,血管及细胞长入其内,完成材
[8]
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Yangz,YuanH,TongW,ela1.Osteogenesisinextmskeletslly
implantedporouskiridsof
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年左右BAM人工骨材料基本降解,部分植人量较多
phosphateceramics:variabilityamongdifferent
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defectsusingbio-
患者降解不完全,仅有1例随访18个月的患者X线片上仍可见植入区内存留较多BAM颗粒状人工骨,但并不影响肢体的正常功能,也无异物反应。
总之,BAM人工骨兼具支架功能、骨传导性能
和安全的骨诱导性能,且其来源安全广泛,制备容易、使用方便,植入骨缺损后能直接与宿主骨形成紧密愈合,较满意地修复了下肢负重区骨缺损,但仍需
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thebaseofthesecond
met∽arp曩lforpersistentdistalradiusn∞岫・
(本文编辑:刘国栋、王苏星)
2013年《中华创伤杂志》重点号预告
第一期第二期第三期第四期第五期第六期
创伤急救颅脑损伤胸部损伤胸腰椎损伤肩肘关节损伤颈椎损伤
第七期第八期第九期第十期第十一期第十二期
创伤性休克骨盆损伤颅脑损伤感染与免疫交通伤与数据库关节损伤
生物人工材料人工骨修复下肢骨缺损的临床观察
作者:作者单位:
姚一民, 檀臻炜, 匡红, 任翔, 陈施展, 汪丙昂, 张聪, YAO Yi-min, TAN Zhen-wei, KUANG Hong,REN-Xiang , CHNE Shi-zhan, WANG Bing-ang, ZHANG Cong
姚一民,檀臻炜,任翔,陈施展,汪丙昂,张聪,YAO Yi-min,TAN Zhen-wei,REN-Xiang,CHNE Shi-zhan,WANG Bing-ang,ZHANG Cong(解放军第四五二医院骨科, 成都,610021), 匡红,KUANG Hong(解放军第四五二医院检验科, 成都,610021)
中华创伤杂志
Chinese Journal of Trauma2012,28(8)
刊名:英文刊名:年,卷(期):
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引用本文格式:姚一民. 檀臻炜. 匡红. 任翔. 陈施展. 汪丙昂. 张聪. YAO Yi-min. TAN Zhen-wei. KUANG Hong. REN-Xiang . CHNE Shi-zhan. WANG Bing-ang . ZHANG Cong 生物人工材料人工骨修复下肢骨缺损的临床观察[期刊论文]-中华创伤杂志 2012(8)