體外成形多柱狀骨水泥填充物應用誘導膜技術在骨缺損中的治療效果

李海峰，劉宇，王建兵，顧三軍，殷渠東，沈友銀，楊月舟（.江蘇省無錫市第九人民醫(yī)院骨科，江蘇無錫406；.江蘇省無錫市仁德醫(yī)院骨科，江蘇無錫4000）

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體外成形多柱狀骨水泥填充物應用誘導膜技術在骨缺損中的治療效果

李海峰1，劉宇1，王建兵1，顧三軍1，殷渠東1，沈友銀2，楊月舟2
（1.江蘇省無錫市第九人民醫(yī)院骨科，江蘇無錫214062；2.江蘇省無錫市仁德醫(yī)院骨科，江蘇無錫214000）

摘要：目的探討體外成形多柱狀骨水泥填充物應用誘導膜技術在骨缺損治療中的治療效果。方法誘導膜技術第一階段手術行徹底擴創(chuàng)和骨固定后，根據(jù)骨缺損的大小，在體外制作相應大小的多個柱狀結構骨水泥填充物，凝固、冷卻后置入骨缺損部位，骨感染者使用抗生素骨水泥；第2階段手術切開誘導膜取出填充物后植骨。按上述方法治療16例骨缺損長度2.0～9.0 cm（平均6.1 cm）患者，其中骨感染11例。骨缺損愈合分級和鄰近關節(jié)功能恢復分級分別按Paley方法評價。結果除1例骨感染第一階段需要2次擴創(chuàng)控制感染外，其余患者均一次擴創(chuàng)控制感染；第2階段植骨術后患者獲13～50個月（平均16.3個月）隨訪，骨缺損均骨愈合，臨床愈合時間4.0～5.0個月（平均4.5個月），無感染或感染復發(fā)，均恢復負重功能，骨缺損愈合分級均為優(yōu)，末次隨訪，鄰近關節(jié)功能恢復優(yōu)5例、良9例、可2例。結論體外成形多柱狀骨水泥填充物應用誘導膜技術治療骨缺損，由于填充物的表面積較大，便于行髓腔灌洗，抗生素釋放率較高，故控制骨感染的效果較好；同時，填充物容易取出，不會破壞誘導膜，所以成骨修復骨缺損效果也較好。

關鍵詞：骨缺損；誘導膜技術；骨水泥；體外成形

骨缺損臨床常見，修復大段骨缺損仍是一項富有挑戰(zhàn)性難題。目前修復大段骨缺損方法有：骨延長、帶血運的骨移植、無血運的大塊異體皮質(zhì)骨移植和組織工程技術等方法，各有缺陷[1-3]。“誘導膜技術”又稱Masquelet技術，是修復大段骨缺損新方法，由2個階段手術組成：第一階段手術先在徹底擴創(chuàng)后骨缺損處填充骨水泥，刺激周圍軟組織形成誘導膜；第2階段手術切開誘導膜取出骨水泥填充物，誘導膜內(nèi)植入自體骨[4-7]。自2000年正式報道應用誘導膜技術治療以來，目前已經(jīng)在各種類型、各個部位的骨缺損取得滿意效果[6-8]，但哪種制作骨水泥填充物的控制骨感染效果和修復骨缺損效果較好，文獻罕見報道。筆者在臨床應用中體會到，傳統(tǒng)的骨水泥填充物制作方法是在體內(nèi)一次性整體成形，存在填充物取出較困難、容易損傷誘導膜和抗生素釋放率較低等缺陷。2009年1月-2014年7月，本研究采用體外成形多柱狀骨水泥方式應用誘導膜技術治療16例骨缺損患者，克服傳統(tǒng)方法體內(nèi)成形骨水泥的缺陷，取得較好效果?，F(xiàn)報道如下。

1　資料與方法

1.1一般資料

本組共16例開放性和感染性骨缺損患者采用體外成形多柱狀骨水泥填充物方法應用誘導膜技術（患者均知情同意并簽署知情同意書，同時獲醫(yī)院倫理委員會批準）。男性11例，女性5例；年齡15～71歲，平均38.1歲。其中，開放性骨缺損5例，感染性骨缺損11例。骨缺損部位：脛骨9例，橈骨、跖和跟骨各2例，肱骨1例。骨缺損長度2.0～9.0 cm（平均6.1 cm）。節(jié)段性骨缺損10例，部分性骨缺損6例。合并皮缺損10例，其中，還合并血管損傷1例，合并神經(jīng)損傷2例。行誘導膜技術第一階段手術前局部已行過1次擴創(chuàng)2例，2次擴創(chuàng)術3例，3次擴創(chuàng)1例。

1.2手術方法

誘導膜技術第一階段手術先行徹底的軟組織和骨擴創(chuàng)術，擴創(chuàng)后骨缺損選擇合適的內(nèi)或外固定方法固定，按下列方法之一體外成形多柱狀骨水泥填充物：①方法一：選擇一金屬圓柱體工具作為模板，在體外成形聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（polymethyl methacrylate，PMMA），攪拌骨水泥至成團期，在模板上制作相應大小圓柱狀骨水泥填充物，然后用手術刀將圓柱狀骨水泥填充物均勻縱向切開2~4道口，將空心的圓柱體骨水泥均分為3、4塊。②方法二：直接成形多個較小的相應長度圓柱狀骨水泥。待凝固和冷卻后將多柱狀骨水泥填充物置入骨缺損處，周圍以1道縫線捆扎起來或捆扎于內(nèi)固定物上。見圖1。若為骨感染，使用含慶大霉素或萬古霉素骨水泥。10例第一階段手術擴創(chuàng)后創(chuàng)面皮缺損行皮瓣修復創(chuàng)面；11例骨感染第一階段手術行局部灌洗2例、髓腔灌洗9例，灌洗時間4～6周。在第一階段手術后6～18周（平均10.2周）行第2階段手術。小心縱向切開誘導膜，注意保護誘導膜，取出骨水泥填充物，11例將外支架改為髓內(nèi)釘或鋼板內(nèi)固定，其余5例繼續(xù)采用外支架固定，將切取的自體髂骨顆粒或混合少部分人工骨顆粒填充誘導膜內(nèi)，盡量縫合誘導膜。術后常規(guī)抗感染治療，患肢無需石膏托或支具外固定，術后第3天開始康復活動，逐漸活動臨近關節(jié)，2周后逐漸負重活動，行CT檢查見骨痂連接后完全負重。

圖1　體外成形多柱狀骨水泥填充物制作示意圖

1.3術后評價

按照Paley[9]方法，分別評價骨缺損愈合和患肢鄰近關節(jié)功能恢復情況。骨缺損愈合評價包括：連接、感染、畸形、肢體不等長及連接點的力線。當患者達到以下標準時：連接、無感染、畸形<7°、肢體不等長<2.5 cm，結果為優(yōu)；連接并合并其他標準中的任何2項，結果為良；連接并合并其他標準中的任何1項，結果為可；不連接或再骨折或達不到其他標準中的任何1項，結果為差。關節(jié)功能評價包括5項標準：嚴重跛行，關節(jié)畸形，軟組織營養(yǎng)不良，疼痛，活動受限。當患者可以活動，不具備其他4項時，結果為優(yōu)；當患者可以活動，具備其他4項中1～2項時，結果為良；當患者可以活動，具備其他4項中3～4項時，結果為可。

2　結果

11例骨感染患者中，1例行2次擴創(chuàng)后才控制感染、傷口愈合未復發(fā)，其余患者均1次擴創(chuàng)后控制感染。第2階段手術后切口均I期愈合；所有患者均隨訪，隨訪時間13～50個月（平均16.3個月）；所有骨缺損均骨愈合，臨床愈合時間4.0～5.5個月（平均4.5個月）；愈合后患肢均恢復負重功能，無感染或感染復發(fā)；骨缺損愈合分級均為優(yōu)；末次隨訪，鄰近關節(jié)功能恢復分級優(yōu)5例、良9例、可2例（優(yōu)良率87.5%）。見圖2～4。

圖2　男，49歲，右脛骨中段感染性骨缺損術前外觀

圖3　同一病例，采用體外成形多柱狀骨水泥填充物應用誘導膜技術填充骨缺損、皮瓣修復術后X線片

圖4　同一病例，取出骨水泥、誘導膜內(nèi)植骨1年后骨愈合X線片

3　討論

3.1誘導膜技術第一階段手術的作用

第一階段手術的作用一是形成誘導膜，二是抗生素骨水泥填充對感染性骨缺損的骨感染控制效果較好。但是，傳統(tǒng)方法骨水泥在體內(nèi)制作成形，往往為整塊實心結構，填充物的表面積較小，抗生素的釋放率較低[8]，而且實心結構填充不便于配合行髓腔灌洗。而本組采用體外制作成形多柱狀抗生素骨水泥，骨水泥填充物的表面積明顯增大、縫隙較多，抗生素的釋放率相應增大，空心結構還可以配合行髓腔灌洗，因此，對控制骨感染，尤其是骨髓炎的效果較好。雷鳴等[10]采用與本組相似的體外成形多根骨水泥棒填充骨缺損部位治療34例骨髓炎，感染均獲控制，術后無復發(fā)，功能恢復優(yōu)良率94.12%，取得滿意效果。

盡管早在誘導膜技術之前，人們就認識到抗生素骨水泥填充方法對骨與關節(jié)感染病灶有良好治療效果，已經(jīng)在假體感染中得到證實和普遍應用。但是，以往抗生素骨水泥填充方法僅利用了骨感染控制效果，并未注意到誘導膜特有的成骨作用，因此，沒有考慮到填充物取出是否損傷誘導膜。誘導膜技術關鍵在于誘導膜的性能[4，6-7]。研究顯示，誘導膜上有垂直于骨長軸方向、豐富的血管系統(tǒng)，能分泌如轉化生長因子（TGF）-β1、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）-2因子、CD31+內(nèi)皮細胞和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等多種成骨生長因子、血管生成相關因子和成骨前體細胞，從而能在游離植骨血管化和成骨修復中發(fā)揮重要作用，甚至在第2階段取出骨水泥后并沒有植骨的肢體標本中，觀察到誘導膜內(nèi)有自發(fā)性成骨現(xiàn)象[4，11-15]。因此，誘導膜具有生物性骨誘導屬性，誘導膜成骨能力較強、較快，與自體骨膜結構和作用十分相似。此外，誘導膜還能阻礙纖維結締組織進入骨缺損部位，對骨缺損起到機械性隔離作用，以及包裹和輔助固定游離植骨，避免了植骨周圍肌腱或肌肉活動時受不良干擾刺激，從而避免了松質(zhì)骨移植后容易松動和骨吸收現(xiàn)象，即誘導膜具有保持骨缺損部位一個穩(wěn)定、有利的力學環(huán)境。在動物實驗的誘導膜內(nèi)植骨后6個月組織學檢查中，觀察到新生的松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨與原本的骨結構并無差異[11-12]。

3.2誘導膜技術第2階段手術

臨床觀察到，只有在誘導膜內(nèi)植骨才有較快成骨發(fā)生，而膜外無明顯成骨現(xiàn)象，而且有誘導膜包裹部位較無誘導膜包裹部位的植骨成骨快，因此，誘導膜修復骨缺損效果與誘導膜的生物性骨誘導狀態(tài)和誘導膜的完整性密切相關。研究顯示，在骨水泥填塞6周左右，誘導膜分泌的成骨因子達高峰，此時成骨活性較佳[11-14]，故一般要求在骨水泥填塞6～8周后行第2階段植骨術，但骨感染者，需要控制感染后植骨；如果在第2階段手術取出骨水泥填充物時破壞或損傷誘導膜，致誘導膜缺損，將無法完整縫合誘導膜和包裹游離植骨，就會影響到誘導膜內(nèi)正常成骨修復效果。因此，第1階段手術制作的骨水泥填充物直接影響到第2階段手術取出填充物的難易性和骨缺損成骨修復效果[4]。傳統(tǒng)方法在體內(nèi)將骨水泥一次性填充骨缺損部位，待其自然凝固和與殘端骨緊密連接，形成較大的整體結構和骨水泥-骨界面緊密連接，往往在第2階段手術取出填充物較為困難，取出時暴露損傷較大或使用咬骨鉗等方法，容易損傷誘導膜和殘端骨組織；而且體內(nèi)制作骨水泥發(fā)熱高達61～72℃，致骨水泥-骨界面1～2 mm范圍會發(fā)生骨壞死[4，16-17]。采用體外制作方式成形多個柱狀骨水泥填充物方法，由于是較小塊的柱狀結構，取出容易，而且體外制作后置入，無骨水泥與殘端骨緊密連接和發(fā)高熱現(xiàn)象，克服了填充物取出困難、容易破壞誘導膜和損傷骨水泥-骨界面骨組織等缺陷，因此植骨后成骨修復骨缺損的效果較好。筆者觀察到，無誘導膜包裹的普通方法游離松質(zhì)骨植骨治療脛骨干小段骨缺損（<4～6 cm）的臨床愈合時間為6～9個月（平均7.2個月），而本組誘導膜內(nèi)游離松質(zhì)骨植骨治療9例脛骨干大段骨缺損（>4～6 cm）的臨床愈合時間為4.5～5.5個月（平均4.7個月），兩者差異具有統(tǒng)計學意義。

文獻報道應用誘導膜技術治療骨缺損，通常在植骨術后4～6個月骨愈合，愈合率為90%~100%[15-24]。Masquelet[6]最初報道治療35例骨缺損長4～25 cm患者，植骨后平均4個月放射學檢查顯示所有患者骨缺損均愈合，在平均8.5個月下肢就可完全負重行走。Apard等[16]報道12例外傷性節(jié)段性脛骨骨缺損平均為8.7 cm患者應用誘導膜技術，11例第2階段植骨后4個月愈合，愈合后能夠完全負重且無疼痛。Karger等[17]報道應用誘導膜技術治療84例創(chuàng)傷性骨缺損，50%患者伴骨感染，最大骨缺損長度為23 cm，治療后骨愈合率為90%，愈合時間距第一階段手術平均14.4個月。張輝等[18]報道Masquelet技術治療14例骨缺損長2～9 cm（平均6.1 cm），植骨后4～5個月均骨性愈合。Donegan等[19]報道應用誘導膜技術治療11例骨缺損長4～15 cm患者，10例獲得骨愈合，且能夠完全負重，1例發(fā)生感染和骨不連。李林等[5]報道4例脛骨骨缺損長度平均11.1 cm，距離第一階段手術后8～20個月骨缺損均愈合，平均14.8個月。汪小華等[20]報道17例感染性骨缺損，骨缺損長度平均6.7 cm，2例第一階段手術后有復發(fā)，植骨后4～6個月獲得影像學骨愈合。

筆者體會，誘導膜技術具有操作簡便、骨缺損修復愈合較快、愈合率較高、愈合時間與缺損長骨無相關性、并發(fā)癥少、對受區(qū)要求低等優(yōu)點，適合各種類型、各個部位骨缺損，尤其適合感染性、嚴重開放性和難修復的大段骨缺損。本組，采用體外成形多柱狀骨水泥填充物方法應用誘導膜技術治療16例骨缺損患者，11例骨感染中僅1例需要2次擴創(chuàng)才控制感染；植骨術后平均4.5個月骨缺損愈合，愈合率100%，術后無感染或感染復發(fā)。結果顯示，與體內(nèi)成形骨水泥填充物方法比較，體外成形多柱狀骨水泥填充物方法應用誘導膜技術，由于填充物的表面積較大，便于行髓腔灌洗，抗生素釋放率較高，所以控制骨感染的效果較好；同時，填充物較容易取出，不會破壞誘導膜和損傷骨-骨水泥界面骨組織，所以成骨修復骨缺損效果也較好。

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（張蕾編輯）

Induced membrane technique for treatment of bone defects by extracorporeal formation of multi-column bone cement spacer

Hai-feng Li1,Yu Liu1,Jian-bing Wang1,San-jun Gu1,Qu-dong Yin1,You-yin Shen2,Yue-zhou Yang2
(1.Department of Orthopaedics,the Ninth People's Hospital of Wuxi,Wuxi,Jiangsu 214062,China; 2.Department of Orthopaedics,Rende Hospital of Wuxi,Wuxi,Jiangsu 214000,China)

Abstract:Objective To investigate the therapeutic effect of induced membrane technique for treatment of bone defects by extracorporeal formation of multi-column bone cement spacer.Methods After debridement and bone fixation at the first stage of induced membrane technique,multi-column bone cement spacer was made by extracorporeal formation according to the size of bone defects,then placed into the bone defects after consolidation and cooling,and antibiotic-impregnated bone cement was used in bone with infection.Bone graft performed after removing the spacer at the second stage of induced membrane technique.Sixteen patients with bone defects of 2.0-9.0 cm (average 6.1 cm) were treated with the above method,eleven of whom had bone infection.The healing of bone defects and functionary recovery of adjacent joints were graded according to Paley's method.Results Except 1 case of bone infection had a second debridement at the first stage,the others had the infection controlled after one time debridement at the first stage.All the patients were followed up for 13 to 50 months (average 16.3 months) after bone graft at the second stage,and all of the bone defects healed,the clinical healing time was 4 to 5 months (average 4.5 months).All the patients resumed weight-bearing activities after healing.There was no infection or recurrence of infection.The heal－book=76,ebook=81ing of all the bone defects was graded excellent; the functionary recovery of the adjacent joints was excellent in 5 cases,good in 9 cases and fair in 2 cases.Conclusions Application of induced membrane technique to treatment of bone defects with extracorporeally-formed multi-column bone cement spacer has good effect for control of infection as there are large surface area,easy lavage of medullary cavity and high releasing rate of antibiotics.Meanwhile,there is no damage to the induced membrane as the spacer can be easily removed,it also has good effect for repair of bone defects.

Keywords:bone defect; induced membrane technique; bone cement; extracorporeal formation

收稿日期：2015-10-09

文章編號：1005-8982（2016）06-0075-05

DOI:10.3969/j.issn.1005-8982.2016.06.016

中圖分類號：R683

文獻標識碼：B