骨形態(tài)發(fā)生蛋白—2對腰椎椎間融合的效果分析

鎮(zhèn)萬源+晏艷祥+熊昌軍+王冠清+吳睿

[摘要]目的 探討骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）對腰椎患者椎間融合的效果。方法 收集2011年7月～2016年1月我院骨科收治的106例腰椎退行性疾病患者，根據(jù)修復(fù)方式的不同分為BMP-2融合組（采用BMP-2骨修復(fù)材料填埋于Cage中植入椎間隙，n=57）和傳統(tǒng)融合組（采用剪碎的自體骨填埋于Cage中并植入椎間隙，n=49）。比較兩組患者平均耗時及術(shù)中平均出血量，比較兩組術(shù)后第1、4、6、8、12、24周螺釘位置不良率、Cage移位率、相對椎間隙高度丟失，JOA評分及Oswestry指數(shù)（ODI）評估及治療前后影像學(xué)結(jié)果。結(jié)果 兩組患者平均耗時和術(shù)中平均出血量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。術(shù)后第1周傳統(tǒng)融合組螺釘位置不良率為1.53%，BMP-2融合組未出現(xiàn)螺釘位置偏移；截止術(shù)后第24周，傳統(tǒng)融合組螺釘位置不良率達15.30%，BMP-2融合組僅3.51%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。術(shù)后第4周傳統(tǒng)融合組Cage移位率為4.08%，BMP-2融合組未出現(xiàn)Cage移位；術(shù)后第6周BMP-2融合組Cage移位率為1.75%；截止術(shù)后第24周，傳統(tǒng)融合組Cage移位率高達20.41%，BMP-2融合組則為7.02%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。術(shù)前與術(shù)后第24周比較，傳統(tǒng)融合組相對椎間隙高度為（2.11±0.40）mm，BMP-2融合組為（0.52±0.60）mm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；術(shù)前傳統(tǒng)融合組、BMP-2融合組JOA評分分別為（13.03±3.45）、（14.56±2.17）分，術(shù)后第24周分別為（22.01±3.41）、（28.42±1.22）分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；兩組ODI術(shù)前評分分別為（40.55±10.35）、（39.32±9.63）分，術(shù)后第24周分別為（17.2±8.4）、（7.5±3.3）分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論 采用BMP-2骨修復(fù)材料替代自體骨進行腰椎后路釘棒內(nèi)固定植骨間融合術(shù)療效顯著，不僅能夠提供即刻的生物學(xué)穩(wěn)定，達到有效的結(jié)構(gòu)性支撐作用，而且還能促進患者椎間隙前后緣高度的恢復(fù)和明顯改善患者的疼痛癥狀。

[關(guān)鍵詞]骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2；椎間融合；椎弓根螺釘固定；生物學(xué)穩(wěn)定

[中圖分類號] R681.5+5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）12（a）-0059-05

Effect analysis of bone morphogenetic protein-2 on lumbar interbody fusion

ZHEN Wan-yuan YAN Yan-xiang XIONG Chang-jun WANG Guan-qing WU Rui

Department of Orthopedics，Wuhan 672 Hospital of Integrated TCM and Western Medicine in Hubei Province，Wuhan 430079，China

[Abstract]Objective To observe the therapeutic effect of BMP-2 on lumbar interbody fusion.Methods 106 patients with lumbar degenerative disease in Department of Orthopedics of our hospital form July 2011 to January 2016 were selected and divided into BMP-2 interbody fusion group （the bone repair material of BMP-2 were filled in Cage，n=57） and traditional fusion group （autogenous bones were filled in Cage，n=49） according to the different ways of repair.Average time during the operation and average intraoperative blood loss were compared between two groups，the rate of screw malposition and Cage shift loss and value of relative intervertebral height loss after operation for the first week，4th，6th，8th，12th，24th week，ODI and JOA before operation and after operation for the 24th week and radiographic results were compared between two groups.Results Average time during the operation and average intraoperative blood loss were no signiflcant difference between two groups （P>0.05）.After the first week of operation，the rate of screw malposition in traditional fusion group was 1.53% and without screw malposition in BMP-2 interbody fusion group；after operation for the 24th week，the rate of screw malposition in traditional fusion group was 15.30% and 3.51% in BMP-2 interbody fusion group，and the difference between two groups was statistically significant （P<0.05）.The rate of Cage shift in traditional fusion group was 4.08% after operation for the 4th week and without Cage shift in BMP-2 interbody fusion group；one Cage （1.75%） shifted in BMP-2 interbody fusion group until the 6th week of postoperation；after operation for the 24th week，the rate of Cage shift in traditional fusion group and BMP-2 interbody fusion group was respectively 20.41% and 7.02%，there was significant difference between two groups （P<0.05）.Relative intervertebral height in the traditional fu

sion group and BMP-2 interbody fusion group was （2.11±0.40） mm and （0.52±0.60） mm，and the difference was statistically significant （P<0.05）.The preoperative ODI score and JOA score in traditional fusion group was respectively （40.55±10.35） scores，（13.03±3.45） scores， and （39.32±9.63） scores，（14.56±2.17） scores in BMP-2 interbody fusion group，while after operation for the 24th week，ODI score and JOA score in the two groups was respectively （17.2±8.4） scores，（22.01±3.41） scores and （7.5±3.3） scores，（28.42±1.22） scores，there was statistical difference （P<0.05）.Conclusion The lumbar interbody fusion surgery using BMP-2 bone repair materials which replaces autologous bone not only can provide immediate biological stability，achieve effective structural support，but also can promote the recovery intervertebral disc height of patients and obviously improve the patient′s pain symptoms.

[Key words]Bone morphogenetic protein-2；Interbogy fusion；Pedicle screw fixation；Biological stability

腰椎退變性疾病是老年患者常見疾病，隨著我國老齡化人口增多，患病人群逐年增加。在臨床上，腰椎退變性疾病患者主要表現(xiàn)為腰疼、下肢放射性疼痛、間歇性跛行，甚至無法站立，嚴重影響患者的生活質(zhì)量[1]。目前臨床治療腰椎退變性疾病的方法很多[2-3]，其中后路經(jīng)椎間孔腰椎體間融合和后路腰椎體間融合使用較為廣泛[4]。在腰椎椎間融合術(shù)中，椎間融合器中添加自體骨的作用相當(dāng)明顯，但受到材料的取材、數(shù)量等因素的限制，難以推廣[5]。隨著骨生物材料研發(fā)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人工骨替代材料獲得了廣泛認可，它們不僅具有良好的生物安全性，還具有較高的融合成功率，其中含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）成分的骨修復(fù)材料應(yīng)用比較廣泛。BMP-2是一種與骨組織生長相關(guān)的多功能糖蛋白，是最主要的骨形成調(diào)控因子[6]，能夠誘導(dǎo)未分化的間充質(zhì)細胞分化為成骨細胞和軟骨細胞，進而誘導(dǎo)新骨的形成[7]。因此，本研究根據(jù)BMP-2的生物學(xué)功能及作用，在椎弓根螺釘內(nèi)固定植骨融合術(shù)中，使用BMP-2骨修復(fù)材料替代自體骨填埋到椎間融合器（Cage）中，再置入病變節(jié)段椎間隙，探討B(tài)MP-2對腰椎患者椎間融合的效果。

1資料與方法

1.1一般資料

收集2011年7月～2016年1月我院骨科收治的106例腰椎退行性疾病行椎間融合釘棒內(nèi)固定術(shù)患者，且滿足以下條件者納入本研究。納入標準：①診斷為腰椎間盤突出癥、腰椎滑脫、腰椎管狹窄患者；②年齡≥50歲，男女不限；③知情并同意參與本研究的患者；④由同一位醫(yī)師進行椎間融合釘棒內(nèi)固定術(shù)手術(shù)者。排除標準：①腰椎結(jié)核、腰椎側(cè)彎及后凸畸形、腰椎骨折、精神疾病患者；②手術(shù)節(jié)段有手術(shù)史者；③影像學(xué)表現(xiàn)為滑脫>3°者；④與本研究相關(guān)資料收集不齊全者。根據(jù)修復(fù)方式的不同分為兩組，BMP-2融合組57例，男25例，女32例；年齡52～71歲，平均（63.2±6.6）歲。傳統(tǒng)融合組49例，男27例，女22例；年齡51～72歲，平均（64.2±7.4）歲。兩組患者年齡、性別比例等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2材料

BMP-2骨修復(fù)材料：商品名為骨優(yōu)導(dǎo)，由BMP-2和載體材料制備而成，由杭州華東醫(yī)藥集團投資有限公司生產(chǎn)，是已獲得SFDA注冊批準的Ⅲ類醫(yī)療器械。載體材料成分為藥用明膠、注射用大豆卵磷脂、羥基磷灰石等。椎間融合器（Cage）：聚醚醚酮椎間融合器。

1.3手術(shù)方法

所有患者均采用全身麻醉，俯臥位，經(jīng)后路正中位置切開，安放工作通道管，顯露減壓節(jié)段椎板、關(guān)節(jié)突。清理局部殘留肌肉等椎旁軟組織，顯露椎板和關(guān)節(jié)突，并切除雙側(cè)椎板和關(guān)節(jié)突的內(nèi)側(cè)面，切除肥厚的黃韌帶，徹底清理病變節(jié)段的椎間盤組織及軟骨終板。將切除的自體骨質(zhì)剪碎后至于椎間，取出合適大小的Cage，BMP-2融合組將BMP-2骨修復(fù)材料（含21 mg BMP-2）填入Cage壓實，Cage植入椎間隙；傳統(tǒng)融合組使用剪碎的自體骨骨質(zhì)填入Cage，壓實后將Cage置入病變節(jié)段椎間隙，然后在病變節(jié)段上下兩椎體置入4枚椎弓根螺釘，安裝連接棒，適度加壓固定，取出安裝通道。行C形臂X線機透視確認內(nèi)固定位置滿意后縫合切口，包扎。

1.4觀察指標及療效評估標準

隨訪24～30周，統(tǒng)計兩組患者手術(shù)時間及術(shù)中出血量。兩組患者均于1、4、6、8、12、24周復(fù)查X線及CT，并觀察螺釘位置、Cage位置及椎間隙高度。兩組患者均于術(shù)前、術(shù)后24周進行JOA評分[8]（29分）及ODI評分[9]（50分）。

1.5統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析，計量資料用均數(shù)±標準差（x±s）表示，采用t檢驗，計數(shù)資料用百分率（%）表示，采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1基線資料

所有患者隨訪24～30周，其中0例失訪，2例發(fā)生術(shù)后切口感染，在積極清創(chuàng)、抗感染后均得到治愈。

2.2兩組患者平均耗時及術(shù)中平均出血量的比較

BMP-2融合組平均耗時為（147.8±37.12）min，傳統(tǒng)融合組為（135.2±34.15）min，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；BMP-2融合組術(shù)中平均出血量為（535.2±235.16）ml，傳統(tǒng)融合組為（584.2±267.24）ml，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

2.3兩組影像學(xué)結(jié)果的比較

2.3.1兩組患者術(shù)后螺釘位置不良率的比較 術(shù)中，BMP-2融合組共植入228枚椎弓根螺釘，傳統(tǒng)融合組共植入196枚椎弓根螺釘，術(shù)后第1周復(fù)查，傳統(tǒng)融合組出現(xiàn)3枚螺釘位置偏移，截止第4周BMP-2融合組才出現(xiàn)2枚螺釘位置偏移。從術(shù)后第6周始兩組螺釘位置不良率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）（表1）。

2.3.2兩組患者術(shù)后Cage移位率的比較 術(shù)中，BMP-2融合組共植入57枚椎間融合器，傳統(tǒng)融合組共植入49枚，術(shù)后第1周兩組均未發(fā)現(xiàn)Cage移位，術(shù)后第4周傳統(tǒng)融合組出現(xiàn)2個Cage移位，BMP-2融合組未出現(xiàn)Cage移位；從術(shù)后第6周始兩組Cage移位率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）（表2）。

2.3.3兩組患者手術(shù)前后相對椎間隙高度的比較 術(shù)前、術(shù)后第1周兩組相對椎間隙高度比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；術(shù)后第24周兩組平均相對椎間隙高度比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。兩組椎間隙丟失高度（術(shù)后第24周與術(shù)前高度之差）比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）（表3）。

2.3.4典型病例X線片 某患者，男性，43歲，L4～5椎體退變性滑脫患者采用后路椎間融合（Bridwell分級Ⅰ級）治療前后X線片如圖1所示。

兩組患者臨床療效比較，BMP-2融合組ODI評分術(shù)后第24周較術(shù)前顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；同樣傳統(tǒng)融合組ODI評分術(shù)前與術(shù)后第24周比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；術(shù)后第24周兩組ODI評分比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。JOA評分，兩組術(shù)后第24周JOA評分與術(shù)前比較顯著上升，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；術(shù)后第24周兩組JOA評分比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）（表4）。

3討論

腰椎后路椎體融合術(shù)相比于目前非手術(shù)治療腰椎疾病來說，已經(jīng)是最具有療效的治療方法。手術(shù)過程中內(nèi)固定僅僅只能提供復(fù)位并暫時的提供椎間穩(wěn)定，長久的穩(wěn)定植骨性融合，導(dǎo)致的內(nèi)固定器械的并發(fā)癥也較多，比如說根釘?shù)臄嗔押臀恢酶淖?，Cage發(fā)生移位等等不良癥狀。因此在術(shù)中，為了避免術(shù)后并發(fā)癥的出現(xiàn)，一般會添加自體骨，因為自體骨能夠最大程度保留成骨細胞，與自體不存在排斥，成骨速度也比較快，能夠快速地進行骨誘導(dǎo)，促進骨形成[11]。由于尋找合適自體骨難度高，且骨源較少，取材難等原因，目前臨床上具有生物活性的人工骨替代材料被采用，其具有較多的生物學(xué)優(yōu)勢[12]，如良好的生物安全性，具有一定的抗壓、抗拉伸強度，能為骨細胞提供三維生長空間和組織微環(huán)境，利于新骨細胞的生長；具有誘導(dǎo)成骨活性，更利于骨缺損區(qū)域發(fā)揮促成骨作用，彌補骨質(zhì)不良的缺陷等。本研究中使用的BMP-2骨修復(fù)材料就是效果比較顯著的一種人工骨替代材料。BMP-2作為一種對骨生長、骨再生起關(guān)鍵性作用的骨誘導(dǎo)蛋白，能夠修復(fù)骨缺損[13-15]，并且還能夠誘導(dǎo)軟骨組織或骨組織形成[16]。單純的植入BMP-2容易出現(xiàn)擴散和降解，無法對新骨形成持續(xù)性影響，因此需要一定的載體來維持BMP-2的作用濃度和維持時間，以保證其良好的成骨能力，在臨床應(yīng)用過程中，往往與載體材料（藥用明膠、注射用大豆卵磷脂、羥基磷灰石等）混合使用。

本研究中兩組患者在基線資料、手術(shù)時間、術(shù)中出血量并無明顯差異，為后續(xù)的進一步研究排除了個體臨床一般資料的誤差。在術(shù)后的復(fù)查中，傳統(tǒng)組在術(shù)后第1周就出現(xiàn)螺釘位置偏移，而BMP-2融合組截止至第4周才出現(xiàn)螺釘位置偏移，并且截止術(shù)后第24周復(fù)查，傳統(tǒng)組累計30枚螺釘位置發(fā)生偏移，螺釘位置不良率遠大于同期BMP-2融合組。說明BMP-2骨修復(fù)材料相比于自體骨而言，在維持螺釘位置不發(fā)生偏移方面效果更佳，但此結(jié)果不排除患者術(shù)后生活習(xí)慣及腰椎負壓重量的影響。術(shù)后Cage移位情況比較，傳統(tǒng)組術(shù)后第4周2個Cage移位，而BMP-2融合組術(shù)后第6周1個Cage移位，BMP-2融合組Cage移位時間明顯晚于傳統(tǒng)組，截止術(shù)后第24周復(fù)查，BMP-2融合組共4個Cage移位，傳統(tǒng)組10個，說明填充BMP-2骨修復(fù)材料能夠提供即刻的生物學(xué)穩(wěn)定，達到結(jié)構(gòu)性的支撐作用。術(shù)前與術(shù)后第24周相對椎間隙丟失高度比較，BMP-2融合組顯著低于傳統(tǒng)組，說明BMP-2骨修復(fù)材料所達到的植骨區(qū)域骨性融合情況優(yōu)于傳統(tǒng)組。與此同時，術(shù)后第24周BMP-2融合組的JOA評分及ODI評分也均優(yōu)于傳統(tǒng)融合組。因此在腰椎椎間融合植骨術(shù)中，使用BMP-2骨修復(fù)材料代替自體骨填埋于Cage中，較單獨填埋自體骨更有益于患者腰椎椎間植骨融合，可以明顯改善患者疼痛癥狀，值得臨床進一步推廣應(yīng)用。

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