MIIGX3硫酸鈣骨水泥填充軟骨下良性病變刮除后骨缺損的生物力學(xué)研究

劉旭劍，王東來(lái)，李增懷，馮奇，常富軍，馮建剛

1.河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院，河北石家莊050011；2.中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第980醫(yī)院，河北石家莊050000

前言

臨床治療骨良性病變有多種方法，應(yīng)用較為廣泛的是切除和病灶內(nèi)刮除兩種。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，無(wú)瘤原則已引起醫(yī)務(wù)工作者的重視，同時(shí)最大程度保護(hù)肢體功能也是重要的治療原則［1］。怎樣最大程度去除瘤體組織，最大程度保留患者肢體功能，已經(jīng)成為目前的研究重點(diǎn)。早期手術(shù)治療主要是將病灶刮除，但是具有較高的復(fù)發(fā)率，后期通過改良，采取手術(shù)聯(lián)合物理化學(xué)等措施以達(dá)到降低復(fù)發(fā)率的效果［2］。臨床已有大量針對(duì)各種手術(shù)方式療效、復(fù)發(fā)率的相關(guān)研究，但是針對(duì)治療后穩(wěn)定性、生活質(zhì)量方面的研究則相對(duì)較少。股骨受力較大，其功能的恢復(fù)涉及到患者術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能和生活質(zhì)量［3］，因此，對(duì)于術(shù)后穩(wěn)定性的研究具有重要價(jià)值。本研究使用MIIGX3 硫酸鈣骨水泥填充良性病變刮除后骨缺損，并使用中心旋轉(zhuǎn)測(cè)力機(jī)對(duì)生物力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，具體報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院和中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第980 醫(yī)院2014年6月～2020年4月收治的20 例股骨近端骨軟骨瘤患者進(jìn)行研究，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）經(jīng)影像學(xué)以及穿刺檢查確診為骨軟骨瘤，瘤體直徑超過患側(cè)股骨橫徑50%；（2）雙下肢無(wú)明顯畸形；（3）既往無(wú)雙下肢創(chuàng)傷病史；（4）對(duì)本研究知情同意，并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并其他部位腫瘤或消耗性疾?。唬?）合并代謝性疾病。20 例患者均為股骨近端骨軟骨瘤，男性12 例，女性8 例，均為單發(fā)，左側(cè)11 例，右側(cè)9 例，年齡17～67 歲，平均年齡（48.79±4.99）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法手術(shù)操作由同一組醫(yī)師執(zhí)行，術(shù)前進(jìn)行影像學(xué)檢查，根據(jù)術(shù)前檢查結(jié)果，對(duì)病灶大小進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行手術(shù)切口設(shè)計(jì)。按照設(shè)計(jì)切口，切開后，受限剝離術(shù)區(qū)肌肉軟組織，將股骨外側(cè)骨皮質(zhì)暴露，根據(jù)病灶大小選擇開窗范圍，將病變組織充分刮除，使用高速磨鉆磨除病變骨組織，至顯露正常骨質(zhì)為止，使用無(wú)水乙醇和鹽水進(jìn)行反復(fù)沖洗，將MIIGX3 的硫酸鈣粉劑（美國(guó)WRIGHT 公司）與固化劑混合攪拌至糊狀，放入專用注射器中，由骨缺損深部位置向淺部注入骨水泥，至缺損完全充填為止，隨后安裝鋼板螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)。手術(shù)示例見圖1。

圖1 右股骨近端骨軟骨瘤，給予病灶刮除術(shù)、MIIGX3硫酸鈣骨水泥填充、內(nèi)固定手術(shù)Fig.1 Osteochondroma of the right proximal femur was treated with curettage,MIIGX3 calcium sulfate cement filling and internal fixation

1.2.2 生物力學(xué)測(cè)定采用中心旋轉(zhuǎn)測(cè)力機(jī)測(cè)定術(shù)后6、12 個(gè)月的生物學(xué)特性。首先測(cè)定扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，然后測(cè)定壓縮強(qiáng)度，指標(biāo)包括扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度、扭矩以及荷載800 N 時(shí)的壓縮剛度與壓縮位移。載荷傳感器傳遞，通過光電編碼器傳遞位移，應(yīng)變通過機(jī)器應(yīng)變單元得出。以2 mm/min 實(shí)驗(yàn)速度加壓應(yīng)力，結(jié)束后計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器進(jìn)行緩慢施加扭矩，扭矩通過試驗(yàn)機(jī)測(cè)扭矩度盤得出，扭轉(zhuǎn)角通過光電編碼器得出。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）手術(shù)效果評(píng)價(jià)：術(shù)后X 線片定期對(duì)骨吸收和自體骨替代過程進(jìn)行觀察，評(píng)估恢復(fù)效果。（2）巴氏評(píng)分（Barthel Index,BI）［4］：對(duì)患者術(shù)后6 和12 個(gè)月日常生活活動(dòng)能力進(jìn)行評(píng)估。滿分100分，≥60分：輕度依賴，41～59分：中度依賴，≤40分：重度依賴。（3）生物力學(xué)測(cè)定：測(cè)定扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度，包括扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度與扭矩及荷載800 N 時(shí)壓縮剛度、壓縮位移。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)效果評(píng)價(jià)

本組20 例患者手術(shù)均獲成功，恢復(fù)情況穩(wěn)定。MIIGX3 攪拌后5 min 固化，而后局部即獲得骨樣強(qiáng)度，術(shù)中和術(shù)后第1 天行X 線檢查充盈滿意，患者術(shù)后均無(wú)感染及滲液發(fā)生。切口一期愈合。所有患者均獲得隨訪，X線片定期觀察，MIIGX3完全吸收并被自體骨替代，時(shí)間11～13周，平均（12.23±1.22）周。

2.2 術(shù)后6個(gè)月和術(shù)后12個(gè)月BI評(píng)分比較

術(shù)后12個(gè)月BI評(píng)分高于術(shù)后6個(gè)月，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（47.25±5.39vs44.36±5.24,t=1.878,P=0.03）。

2.3 術(shù)后6個(gè)月和術(shù)后12個(gè)月生物力學(xué)指標(biāo)比較

術(shù)后12個(gè)月扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度、扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭矩、荷載800 N 時(shí)壓縮剛度均高于術(shù)后6 個(gè)月，荷載800 N 時(shí)壓縮位移小于術(shù)后6 個(gè)月，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表1。

表1 術(shù)后6個(gè)月和術(shù)后12個(gè)月生物力學(xué)指標(biāo)比較（±s）Tab.1 Comparison of biomechanical indexes between the 6th months after surgery and the 12nd months after surgery(Mean±SD)

表1 術(shù)后6個(gè)月和術(shù)后12個(gè)月生物力學(xué)指標(biāo)比較（±s）Tab.1 Comparison of biomechanical indexes between the 6th months after surgery and the 12nd months after surgery(Mean±SD)

時(shí)間扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度（N?m/°）扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭矩/N?m 荷載800 N時(shí)壓縮剛度/N?mm-1荷載800 N時(shí)壓縮位移/mm術(shù)后6個(gè)月術(shù)后12個(gè)月t值P值2.21±0.12 2.49±0.14 7.323＜0.001 3.22±0.27 3.66±0.26 5.773＜0.001 534.77±65.48 618.76±67.39 4.615＜0.001 1.32±0.11 1.02±0.14 8.058＜0.001

3 討論

臨床上骨良性疾病的發(fā)病率占骨疾病較大部分，由于多數(shù)骨良性病變臨床表現(xiàn)不典型，難以發(fā)現(xiàn)，因此多數(shù)為偶然發(fā)現(xiàn)，以第一就診原因的患者較少見，對(duì)于此病主要以定期觀察為主，無(wú)需治療干預(yù)，對(duì)于范圍較大的病變或者生長(zhǎng)在特殊部位的病變則需要進(jìn)行臨床干預(yù)［5］。臨床上較為多見的骨良性病變是股骨近端的骨軟骨瘤，對(duì)于該病，預(yù)后較好，患者生存周期長(zhǎng)，治療目標(biāo)上應(yīng)集中在減少?gòu)?fù)發(fā)率、提高患者術(shù)后肢體功能以及生活質(zhì)量方面。由于股骨近端解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，該位置松質(zhì)骨承受的載荷較大，皮質(zhì)骨載荷向遠(yuǎn)端逐漸增大。當(dāng)軟骨瘤位置靠近股骨頭時(shí)，會(huì)造成松質(zhì)骨量下降，股骨近端可承受力量也隨之下降［6］。研究顯示當(dāng)股骨近端的松質(zhì)骨被去除之后，股骨可承受沖擊強(qiáng)度能力顯著下降［7］。此外，多數(shù)患者是因髖部酸脹疼痛、行走不適而就診，因此大部分患者會(huì)有失用性骨質(zhì)疏松改變，或者疾病本身骨質(zhì)疏松，具有較高的骨折風(fēng)險(xiǎn)［8］。因此，當(dāng)刮除病變組織后，對(duì)于骨缺損的填補(bǔ)具有重要意義。目前臨床上較為常用的方法有異種骨移植、自體移植、同種異體骨移植和人工骨移植。自體骨是骨移植的最佳選擇，其具有骨誘導(dǎo)作用，無(wú)免疫排斥，安全性高，但由于自體骨來(lái)源有限，患者會(huì)有額外損傷，術(shù)中長(zhǎng)時(shí)間麻醉以及術(shù)后長(zhǎng)時(shí)間疼痛，使自體骨移植推廣難度加大［9］。同種異體骨移植同樣來(lái)源缺乏，免疫反應(yīng)明顯，且術(shù)后易發(fā)生感染和再骨折，骨不愈合率較高，具有傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)。研究顯示硫酸鈣具有與骨生長(zhǎng)曲線接近的降解曲線，其具有良好的生物相容性以及微孔性，可以給新骨的形成提供支架，對(duì)骨生長(zhǎng)因子、生物活性肽、成骨細(xì)胞及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)說(shuō)，硫酸鈣均是一個(gè)理想的載體［10-11］。實(shí)驗(yàn)研究證明硫酸鈣對(duì)成骨細(xì)胞的增值分化不會(huì)產(chǎn)生干擾，與自體骨聯(lián)合使用或者單獨(dú)使用形成的新生骨與自體骨質(zhì)量接近［12］。本研究采用MIIGX3 硫酸鈣骨水泥填充股骨近端軟骨瘤刮除后缺損，取得了滿意效果。首先在手術(shù)效果方面，本組20例患者手術(shù)均獲成功，恢復(fù)情況穩(wěn)定，術(shù)中和術(shù)后第1 天行X 線檢查充盈滿意，通過X 線片定期觀察，MIIGX3 完全吸收并被自體骨替代，時(shí)間平均（12.23±1.22）周?？梢奙IIGX3 硫酸鈣骨水泥具有較好的生物相容性，患者填充術(shù)后恢復(fù)良好，這與倫登興等［13］的研究結(jié)論一致。為了彌補(bǔ)以往研究的不足，本研究增加對(duì)患者生活活動(dòng)能力評(píng)估以及生物力學(xué)監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示入組患者術(shù)后12 個(gè)月BI 評(píng)分高于術(shù)后6 個(gè)月，術(shù)后12 個(gè)月扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度、扭轉(zhuǎn)1.5°時(shí)扭矩、荷載800 N 時(shí)壓縮剛度均高于術(shù)后6個(gè)月，荷載800 N時(shí)壓縮位移小于術(shù)后6個(gè)月，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。骨水泥具有明顯的及時(shí)穩(wěn)定性，用于較大缺損的填充效果顯著。華俊等［14］研究顯示MIIGX3 硫酸鈣骨水泥的彈性模量高于松質(zhì)骨，因此在填充骨缺損的同時(shí)，也增加了穩(wěn)定性和支撐作用，尤其是在松質(zhì)骨含量較多的股骨近端，可提供堅(jiān)強(qiáng)支撐，為患者早期負(fù)重提供了基礎(chǔ)，提高了其生活活動(dòng)能力。另外經(jīng)過病灶刮除后，形成不規(guī)則的骨缺損，此時(shí)骨水泥可滲入疏松多孔的松質(zhì)骨中，并與空腔周圍骨壁牢固粘合，產(chǎn)生即刻的堅(jiān)固支撐效果。

本研究局限性：（1）病例樣本較少，研究結(jié)論可能存在偏倚；（2）為了使生物力學(xué)檢測(cè)更加全面完善，選擇在術(shù)后6 個(gè)月和12 個(gè)月進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)后12 個(gè)月的各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)均優(yōu)于術(shù)后6 個(gè)月，分析原因，可能是MIIGX3 硫酸鈣骨水泥與自體骨的融合需要一個(gè)過程，隨著融合的完善和患者自體恢復(fù)，患側(cè)骨穩(wěn)定性更好，而具體完善恢復(fù)的時(shí)間尚無(wú)法衡量，有待下一步研究的深入探討。綜上所述，MIIGX3 硫酸鈣骨水泥填充軟骨下良性病變刮除后骨缺損生物力學(xué)表現(xiàn)較好，患者術(shù)后恢復(fù)情況及日常生活活動(dòng)能力均較滿意，適合推廣。