鈦網(wǎng)包裹打壓植骨修復(fù)大段骨缺損研究現(xiàn)狀

徐可林(綜述),顧三軍(審校)

(無錫市第九人民醫(yī)院骨科，江蘇 無錫 214062)

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鈦網(wǎng)包裹打壓植骨修復(fù)大段骨缺損研究現(xiàn)狀

徐可林※(綜述),顧三軍(審校)

(無錫市第九人民醫(yī)院骨科，江蘇 無錫 214062)

摘要：傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為游離植骨僅適于小段骨缺損，而不適于大段骨缺損。利用鈦網(wǎng)包裹打壓松質(zhì)骨游離植骨修復(fù)長(zhǎng)骨大段骨缺損可克服以往松質(zhì)骨植骨無包裹打壓的缺陷，避免植骨后骨吸收現(xiàn)象的發(fā)生，而且患者術(shù)后可早期康復(fù)活動(dòng)。其愈合方式是松質(zhì)骨通過從鈦網(wǎng)孔周圍長(zhǎng)入的血管獲得營(yíng)養(yǎng)和成骨因子形成新骨，然后新骨逐漸皮質(zhì)化塑形來修復(fù)大塊皮質(zhì)骨骨缺損。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用結(jié)果顯示，該方法簡(jiǎn)便、安全、有效、骨缺損愈合較快，是修復(fù)四肢長(zhǎng)骨大段骨缺損的有效方法之一。

關(guān)鍵詞：大段骨缺損；鈦網(wǎng)；游離植骨；打壓植骨

由創(chuàng)傷、感染、骨腫瘤摘除等多種病變?cè)斐傻乃闹侨睋p臨床常見。一般將大于骨干直徑1.5倍長(zhǎng)的缺損稱為大段骨缺損。大段骨缺損難以愈合仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性課題。目前開展修復(fù)方法,如骨延長(zhǎng)、帶血運(yùn)的骨移植和無血運(yùn)的大塊異體皮質(zhì)骨移植等仍各有缺陷。1986年，Masquelet等[1]提出治療大段骨缺損的“誘導(dǎo)膜技術(shù)”，并報(bào)道利用誘導(dǎo)膜技術(shù)打壓植入松質(zhì)骨治療35例大段骨缺損取得令人驚奇的修復(fù)效果，但其缺陷是需要二階段手術(shù)。受此啟發(fā)，Cobos等[2]于2000年首先報(bào)道了利用鈦網(wǎng)包裹打壓松質(zhì)骨植骨修復(fù)大段骨缺損的新方法。此后，有多位學(xué)者對(duì)利用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨方法進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究，具有愈合較快等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)正成為修復(fù)大段骨缺損的有效方法之一[3-7]?，F(xiàn)對(duì)這種新方法研究近況作一綜述。

1鈦網(wǎng)包裹打壓植骨手術(shù)技巧

鈦網(wǎng)包裹打壓植骨要求：開放性骨折待傷口愈合后手術(shù)；合并感染者待感染控制至少3個(gè)月后Ⅱ期手術(shù)；貼骨瘢痕等皮膚條件不良者待改善后施術(shù)[3,5-6]。根據(jù)骨缺損部位選擇常規(guī)手術(shù)切口暴露術(shù)野，需要切除腫瘤骨或硬化骨、摘除游離無血運(yùn)的皮質(zhì)骨和打通髓腔。選擇合適、堅(jiān)強(qiáng)可靠固定方法先行骨缺損兩端復(fù)位固定，維持肢體長(zhǎng)度。文獻(xiàn)報(bào)道的固定方法首選髓內(nèi)釘，其次是鋼板[2-6]。然后，用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨。鈦網(wǎng)長(zhǎng)度略大于骨缺損長(zhǎng)度、寬度等于包裹長(zhǎng)骨或和鋼板周徑，將鈦網(wǎng)置骨缺損處，再將切取的松質(zhì)骨和附帶切取的皮質(zhì)骨等植骨材料剪成顆粒狀植入鈦網(wǎng)內(nèi)并進(jìn)行嵌插打壓，最后收緊鈦網(wǎng)并用鋼絲將鈦網(wǎng)牢固固定在骨缺損遠(yuǎn)近斷端上[2-3,6]。植骨材料主張以自體松質(zhì)骨為主，而且要求是骨缺損體積的2倍以上[2-3]。自體松質(zhì)骨在髂后部較為豐富，是首選取骨部位，其次是髂前部，再次是脛骨近端髓內(nèi)釘進(jìn)釘處。為了獲取大量自體松質(zhì)骨，需要在患者多處取骨[3,7]。若自體松質(zhì)骨不夠，可以輔助少部分人工骨或皮質(zhì)骨顆粒。選擇髓內(nèi)釘固定填充髓腔或在鋼板固定時(shí)將摘除的游離皮質(zhì)骨填充髓腔部位，可以節(jié)省植骨量。

2愈合方式和治療原理

鈦網(wǎng)包裹打壓植骨是在堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定基礎(chǔ)上的游離植骨方法，其愈合方式是松質(zhì)骨通過從鈦網(wǎng)孔周圍長(zhǎng)入的血管獲得營(yíng)養(yǎng)和成骨因子形成新骨，然后新骨逐漸皮質(zhì)化塑形來修復(fù)大塊皮質(zhì)骨骨缺損[2,4]。因此，形成新骨的速度或時(shí)間決定骨缺損的臨床愈合時(shí)間，而形成新骨的速度與植骨質(zhì)量、周圍軟組織血供和鈦網(wǎng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。植骨質(zhì)量與植入骨種類和松質(zhì)骨骨量密切相關(guān)。傳統(tǒng)方法松質(zhì)骨游離植骨后1～2個(gè)月均有不同程度骨吸收現(xiàn)象，一般來講，骨缺損愈長(zhǎng)，不愈合率愈高。因此，通常認(rèn)為傳統(tǒng)松質(zhì)骨游離植骨方法僅適于小段骨缺損，而不適宜4～6 cm的大段骨缺損[1-2]。傳統(tǒng)方法松質(zhì)骨游離植骨在大段骨缺損容易失敗的原因是無包裹和未行打壓植骨，而鈦網(wǎng)包裹打壓松質(zhì)骨植骨能夠成功的原因或其治療原理：①鈦網(wǎng)隔開了周圍肌腱肌肉活動(dòng)干擾，阻礙周圍纖維結(jié)締組織長(zhǎng)入骨缺損區(qū)，保持骨缺損有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，從而避免了骨吸收可能[3,8-9]。②鈦網(wǎng)內(nèi)打壓植骨的植骨量多、松質(zhì)骨十分豐富，即使少部分松質(zhì)骨骨吸收，但大部分仍填塞在骨缺損處，故骨吸收現(xiàn)象不明顯；而且自體松質(zhì)中含有重要的骨生長(zhǎng)因子——骨形態(tài)形成蛋白、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)化成長(zhǎng)因子等，能刺激周圍血管長(zhǎng)入骨缺損區(qū)，誘導(dǎo)血管周圍游動(dòng)的間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為骨系細(xì)胞，對(duì)骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞增殖與分化起重要的調(diào)節(jié)作用,既有骨誘導(dǎo)屬性，同時(shí)自體松質(zhì)骨還具有成骨和骨傳導(dǎo)屬性，故成骨較快[7]。③鈦網(wǎng)有較好的生物相容性，鈦網(wǎng)網(wǎng)孔有利于周圍新生血管長(zhǎng)入，為植骨材料提供營(yíng)養(yǎng)和成骨因子，利于新生骨的形成和相互融合。④除髓內(nèi)釘或鋼板具有堅(jiān)強(qiáng)固定作用外，鈦網(wǎng)有很好的輔助固定作用，保證了骨缺損端和植骨材料的穩(wěn)定性，為骨缺損愈合創(chuàng)造了良好的力學(xué)環(huán)境，且患者術(shù)后早期可康復(fù)活動(dòng)，無需石膏托外固定，而早期康復(fù)活動(dòng)軸向受力又有利于刺激斷端骨痂生長(zhǎng)和骨折愈合[10-17]。

3實(shí)驗(yàn)研究

3.1修復(fù)長(zhǎng)骨節(jié)段骨缺損效果的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)利用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨無論是在較小動(dòng)物(如兔)還是在較大動(dòng)物(如犬、羊)的長(zhǎng)骨節(jié)段骨缺損模型中均取得十分滿意的成骨效果。張?jiān)评さ萚18]利用大白兔股骨中段10～15 mm骨缺損模型比較單純游離植骨和鈦網(wǎng)包裹打壓植骨的結(jié)果顯示，前者在16周骨缺損修復(fù)基本完成,但骨不愈合率較高，而后者在12周骨缺損修復(fù)基本完成，其成骨速度和成骨質(zhì)量均優(yōu)于前者。Lindsey等[9]將成年犬股骨干中段3 cm長(zhǎng)的骨缺損模型分4組進(jìn)行研究，A、B和C組采用園柱鈦網(wǎng)(簡(jiǎn)稱CTMC)包裹打壓犬松質(zhì)骨和犬脫鈣骨基質(zhì)混合物植骨、髓內(nèi)釘固定，D組采用相同植骨方法但無CTMC，放射學(xué)顯示A、B和C組有持續(xù)的生物活性骨形成；力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，6、12和18周3組的平均扭轉(zhuǎn)剛度分別為對(duì)側(cè)的44.4%、45.7%和72.5%，3組的平均抗扭強(qiáng)度分別為對(duì)側(cè)的51.0%、73.6%和83.4%；組織學(xué)檢查顯示，A、B和C組均見橫跨骨缺損的新骨形成，但D組在18周仍未見任何生物活性或機(jī)械完整性的骨形成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，CTMC植骨技術(shù)可以促進(jìn)節(jié)段性骨缺損愈合。Segal和Shani[10]對(duì)71 mm長(zhǎng)股骨骨缺損和27 mm長(zhǎng)橈骨骨缺損的一成年犬采用鈦網(wǎng)包裹打壓自體松質(zhì)骨與磷酸三鈣混合植骨，骨缺損的近端和遠(yuǎn)端使用髓內(nèi)針和帶鎖鋼板固定，在術(shù)后22周和63周，X線顯示整個(gè)鈦網(wǎng)段見橋接性骨痂形成。Bullens等[11]對(duì)骨缺損3.5 cm的山羊股骨干采用髓內(nèi)釘固定，分為兩組比較利用鈦網(wǎng)包裹打壓山羊松質(zhì)骨和大塊皮質(zhì)骨植骨，6個(gè)月后，力學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，鈦網(wǎng)組和大塊皮質(zhì)骨組的抗扭強(qiáng)度分別為對(duì)側(cè)股骨的66.6%和60.3%；組織學(xué)檢查顯示，鈦網(wǎng)組為新骨完全取代，而大塊皮質(zhì)骨組為新骨與壞死骨同時(shí)存在(爬行替代修復(fù))。上述結(jié)果表明，鈦網(wǎng)組較大塊皮質(zhì)骨組愈合更快、力學(xué)性能更可靠。

3.2影響修復(fù)效果因素實(shí)驗(yàn)研究Fujibayashi等[19]采用兔造成股骨10 mm長(zhǎng)骨缺損模型，比較經(jīng)化學(xué)和熱處理的生物活性鈦網(wǎng)(簡(jiǎn)稱BAT)與純鈦網(wǎng)(對(duì)照組)修復(fù)的效果，組織學(xué)結(jié)果顯示，鈦網(wǎng)周圍均生長(zhǎng)出網(wǎng)狀骨，在第4周和第8周網(wǎng)狀骨轉(zhuǎn)化成連續(xù)薄層骨；BAT組的抗扭剛度在第4周與完整股骨相近，在8周為完整股骨的2倍，均優(yōu)于對(duì)照組，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果提示，BAT在增強(qiáng)骨修復(fù)過程中取得了較純鈦鈦網(wǎng)更快的修復(fù)效果。Teixeira等[12]將山羊3.5 cm 長(zhǎng)的脛骨骨缺損分G1、G2兩組，均采用鋼板固定與鈦網(wǎng)包裹打壓植骨，G1組打壓自體顆粒皮質(zhì)骨植骨，G2組打壓異體骨、骨形態(tài)形成蛋白等復(fù)合生物材料植骨，兩組植入材料的數(shù)量相似。術(shù)后15 d，兩組X線檢查均可見初步骨痂形成，術(shù)后第60日和第90日，兩組X線檢查見骨痂塑型；術(shù)后第90日，形態(tài)學(xué)和組織學(xué)分析表明，G1組新骨骨量較G2組少、且較不成熟，兩組新骨骨量占鈦網(wǎng)空間分別為(51±3.46)%和(62±6.26)%。上述實(shí)驗(yàn)說明，復(fù)合生物材料成骨效果優(yōu)于自體顆粒皮質(zhì)骨。Bullens等[13-14]利用山羊股骨缺損模型探討影響骨缺損修復(fù)效果幾種情況，結(jié)果表明，填充植骨材料是否清洗對(duì)成骨效果影響不敏感，而鈦網(wǎng)的合適程度是影響植骨成骨效果的一個(gè)重要因素，因此，應(yīng)優(yōu)化鈦網(wǎng)的選擇，網(wǎng)孔不宜過大或過細(xì)，鈦網(wǎng)不宜過厚或過薄，選擇適度網(wǎng)孔率和合適厚度的鈦網(wǎng)才是手術(shù)重點(diǎn)；動(dòng)態(tài)與靜態(tài)髓內(nèi)釘固定下，形成骨痂的大小和新生連接骨痂的抗扭力比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；自體松質(zhì)骨或松質(zhì)骨與人工骨混合作為打壓植骨材料的成骨效果優(yōu)于皮質(zhì)骨，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。張開放等[20]采用鈦網(wǎng)包裹打壓多孔羥基磷灰石-牛骨形態(tài)形成蛋白仿生骨植骨修復(fù)兔股骨干骨缺損，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈦網(wǎng)是較理想的內(nèi)固定材料，多孔羥基磷灰石-牛骨形態(tài)形成蛋仿生骨是一種高效的生物活性替代骨。文獻(xiàn)中已有較多不同植骨材料的實(shí)驗(yàn)研究，綜合而言，對(duì)于修復(fù)長(zhǎng)骨節(jié)段骨缺損，自體松質(zhì)骨的成骨效果最好，但數(shù)量有限，異體骨和人工骨均是可行的輔助填充植骨材料，自體松質(zhì)骨可以混合一定數(shù)量的皮質(zhì)骨、異體骨和人工骨；鈦網(wǎng)優(yōu)于非鈦金屬網(wǎng)，而具有生物活性的鈦網(wǎng)較普通鈦網(wǎng)的成骨效果更好[21-24]。

4臨床應(yīng)用效果

2000年，Cobos等[2]首次報(bào)道2例脛骨大段骨缺損利用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨加交鎖髓內(nèi)釘固定，1年后放射學(xué)檢查顯示獲得對(duì)位優(yōu)、穩(wěn)定好的骨性愈合。Ostermann等[4]對(duì)1例Gustilo ⅢB型脛骨骨折伴大段骨缺損患者采用交鎖髓內(nèi)釘、鈦網(wǎng)包裹打壓植骨、局部皮瓣轉(zhuǎn)移修復(fù)軟組織缺損，術(shù)后立即負(fù)重和早期功能鍛煉，1年后X線表現(xiàn)出對(duì)位優(yōu)的骨性愈合，CT檢查顯示鈦網(wǎng)長(zhǎng)入新骨并愈合。2005年Attias等[6]報(bào)道1例Gustilo ⅢB型肱骨中段骨折伴8 cm長(zhǎng)骨缺損患者，在感染控制后采用加壓鋼板固定、鈦網(wǎng)包裹打壓植骨治療，隨訪13個(gè)月，CT檢查顯示新骨長(zhǎng)入鈦網(wǎng)并骨性愈合，患者的肩肘關(guān)節(jié)活動(dòng)基本正常；2006年Attias和Lindsey[7]還報(bào)道3例脛骨骨損缺平均長(zhǎng)12.2 cm的患者，采用交鎖髓內(nèi)釘固定、鈦網(wǎng)包裹打壓植骨治療，1年后，CT顯示整個(gè)鈦網(wǎng)內(nèi)形成新骨并骨性愈合，患者均能完全負(fù)重行走，患側(cè)膝踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍均良好。2013年，殷渠東等[3]報(bào)道1例橈骨骨缺損5.4 cm，經(jīng)鋼板內(nèi)固定加鈦網(wǎng)包裹打壓自體松質(zhì)骨植骨，術(shù)后4個(gè)月骨缺損愈合。最近有報(bào)道顯示，6例四肢長(zhǎng)骨大段骨缺損平均長(zhǎng)6.5 cm，均獲得骨性愈合，臨床愈合時(shí)間平均5.1個(gè)月，鄰近關(guān)節(jié)活動(dòng)良好，無不良并發(fā)癥發(fā)生[25]。盡管尚無大宗病例應(yīng)用報(bào)道，但是迄今，利用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨修復(fù)四肢長(zhǎng)骨大段骨缺損已經(jīng)在四肢幾乎各個(gè)部位都取得滿意的治療效果，尚無失敗病例和不良反應(yīng)等并發(fā)癥發(fā)生，具有簡(jiǎn)便、安全、有效和愈合較快等優(yōu)點(diǎn)，患者容易接受，臨床容易開展和推廣。

5展望

利用鈦網(wǎng)包裹打壓植骨正成為修復(fù)長(zhǎng)骨大段骨缺損的有效方法之一，但目前開展應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，長(zhǎng)期效果有待進(jìn)一步觀察。骨缺損愈合后，鈦網(wǎng)和鋼板無法取出，是否會(huì)因長(zhǎng)期內(nèi)固定后應(yīng)力遮擋發(fā)生繼發(fā)性骨吸收，鋼板內(nèi)固定后如何恢復(fù)髓腔和皮質(zhì)骨正常結(jié)構(gòu)等問題也有待進(jìn)一步研究。自體松質(zhì)骨數(shù)量有限，可以替代的庫存骨、骨髓和生物活性人工骨或結(jié)合干細(xì)胞技術(shù)的新的打壓植骨材料，是下一步研究的重點(diǎn)[21-24]。

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Current Research Status of Titanium Mesh Wrapped Impacting Graft to Repair Massive Bone DefectXUKe-lin,GUSan-jun.(DepartmentofOrthopedics,WuxiNo.9People′sHospital,Wuxi214062,China)

Abstract:Free graft is traditionally considered only suitable for small bone defect but not suitable for massive bone defect.The titanium mesh wrapped impacting cancellous bone graft to repair massive defect of long bone can avoid bone resorption after free cancellous bone graft and facilitate early rehabilitation.Healing pattern is through ingrowth of vessels through titanium mesh to provide nutrition and osteogenic factors,to form new bone,then the newly formed bone gradually corticalizes to repair massive cortical bone defect.Animal experimental studies and clinical applications have showed simplicity,safety,effectiveness and fast healing of the method,whichi is an alternative for repairing massive defect of long bone in limbs.

Key words:Massive bone defect; Titanium mesh; Free graft; Impacting graft

收稿日期：2014-10-27修回日期：2014-12-26編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.13.035

中圖分類號(hào)：R683.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)13-2395-03