GeneX可吸收人工骨粉在骨科疾病中的應(yīng)用研究進(jìn)展▲

廖 貴 韋繼勇 劉會(huì)江 黃宗貴 顧容赫

(南寧市第一人民醫(yī)院脊柱外科,廣西南寧市 530022)

【提要】 GeneX可吸收人工骨粉是一種新型的骨替代移植物,具有可吸收、支撐性強(qiáng)、骨傳導(dǎo)性良好和可誘導(dǎo)成骨等優(yōu)點(diǎn),近年來被逐漸應(yīng)用于骨科疾病的治療。本文就GeneX可吸收人工骨粉在骨科疾病中的應(yīng)用效果、并發(fā)癥及作用機(jī)制做一綜述,以期為其臨床應(yīng)用提供參考。

骨質(zhì)疏松癥是常見的老年性疾病,其發(fā)生率與年齡增長(zhǎng)密切相關(guān),由骨質(zhì)疏松癥引起的骨折即為骨質(zhì)疏松性骨折,已成為我國(guó)的公共健康問題[1]。目前骨質(zhì)疏松性骨折主要的治療方式為手術(shù)治療[2-3],常用的手術(shù)方式為骨折切開復(fù)位內(nèi)固定+植骨融合術(shù),或以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥為填充物的經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty,PVP)與經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty,PKP)。骨折切開復(fù)位內(nèi)固定+植骨融合術(shù)可以恢復(fù)骨折部位的穩(wěn)定性,為骨折的愈合提供良好的條件,但其存在手術(shù)創(chuàng)傷大、取骨部位手術(shù)損傷、需要二次手術(shù)取出固定裝置等缺點(diǎn)。以PMMA骨水泥為填充物的PVP或PKP可以快速恢復(fù)骨折部位的穩(wěn)定性,有效緩解患者疼痛,有利于患者的早期康復(fù),但PMMA骨水泥與人體組織不兼容,可加劇骨質(zhì)流失,增加臨近椎體或椎間盤的應(yīng)力而導(dǎo)致臨椎骨折[3-5]。GeneX可吸收人工骨粉是一種可吸收的新型骨替代材料,其不僅以獨(dú)特的帶負(fù)電荷的化學(xué)表面技術(shù)激發(fā)細(xì)胞自身活性,以驅(qū)使骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)在局部聚積,還可以模擬人體松質(zhì)骨的微孔結(jié)構(gòu),從而誘導(dǎo)成骨并加速新骨生成,具有良好的骨傳導(dǎo)性能和較好的生物兼容性[6-7]。本文就近年來GeneX可吸收人工骨粉在骨科疾病中的應(yīng)用效果、并發(fā)癥及作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 GeneX可吸收人工骨粉治療骨科疾病的優(yōu)勢(shì)

GeneX可吸收人工骨粉的主要成分為半水硫酸鈣與β-磷酸三鈣,是一種新型的骨替代移植物,其在骨科疾病的治療中具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[7-10]:(1)GeneX可吸收人工骨粉的降解速度介于磷酸鈣骨水泥與硫酸鈣骨水泥之間,在體內(nèi)12個(gè)月左右可完全被吸收并被新骨取代,有利于后期翻修或者二次手術(shù);(2)GeneX可吸收人工骨粉具有極佳的生物兼容性,對(duì)機(jī)體的排異反應(yīng)較小,可低溫聚合,凝結(jié)時(shí)間為10～15 min,與PMMA骨水泥的凝結(jié)時(shí)間相近,但其與固化液發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)無明顯放熱,避免了PMMA骨水泥因水化反應(yīng)放熱而引起鄰近組織和/或神經(jīng)元熱損傷的風(fēng)險(xiǎn);(3)GeneX可吸收人工骨粉具有優(yōu)越的骨傳導(dǎo)能力,可模擬人體松質(zhì)骨的微孔結(jié)構(gòu),為骨質(zhì)生長(zhǎng)提供良好的血運(yùn),增強(qiáng)機(jī)體自身的愈合能力,在降解過程中起介質(zhì)傳導(dǎo)的作用,可有效重建骨正常結(jié)構(gòu);(4)GeneX可吸收人工骨粉具有理想的骨誘導(dǎo)能力,其采用Z電位控制技術(shù),可吸引BMP附著于創(chuàng)傷處,為骨質(zhì)生長(zhǎng)提供優(yōu)越的微環(huán)境;(5)GeneX可吸收人工骨粉的抗壓強(qiáng)度是人體松質(zhì)骨的3倍,在凝固后可進(jìn)行金屬螺釘?shù)脑缙诠潭?(6)GeneX可吸收人工骨粉可操作性強(qiáng),既能通過注射填充,也可根據(jù)不同的骨缺損形態(tài)進(jìn)行塑形填塞;(7)GeneX可吸收人工骨粉具有良好的載體功能和較強(qiáng)的顯影效果,能夠作為局部用藥的載體,且價(jià)格相對(duì)合理。

2 GeneX可吸收人工骨粉在骨科疾病中的應(yīng)用效果

2.1 GeneX可吸收人工骨粉在四肢骨折中的應(yīng)用效果 GeneX可吸收人工骨粉最開始應(yīng)用于骨腫瘤剜除術(shù)后骨缺損區(qū)域的填充,具有較好的療效[6],隨著研究的深入,其在四肢骨折中的應(yīng)用也越來越廣泛。占允中等[11]采用動(dòng)力髖螺釘(dynamic hip screw,DHS)和防旋釘結(jié)合GeneX可吸收人工骨粉植骨治療老年股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者,發(fā)現(xiàn)GeneX可吸收人工骨粉可增強(qiáng)DHS和防旋釘?shù)陌殉至?增加骨折端穩(wěn)定性,從而利于患者術(shù)后早期功能鍛煉,促進(jìn)骨折愈合。Shin等[7]采用GeneX可吸收人工骨粉聯(lián)合防旋股骨近端髓內(nèi)釘(proximal femoral nail antirotation,PFNA)治療老年骨質(zhì)疏松性股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者,發(fā)現(xiàn)使用GeneX可吸收人工骨粉可降低不穩(wěn)定骨折的滑動(dòng)距離,改善螺旋葉片的控制滑動(dòng),促進(jìn)骨折愈合。Sung等[9]采用GeneX可吸收人工骨粉聯(lián)合PFNA治療不穩(wěn)定性股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者,發(fā)現(xiàn)使用GeneX可吸收人工骨粉可降低刀片滑動(dòng)和內(nèi)翻塌陷的發(fā)生率。臧學(xué)慧等[12]采用GeneX可吸收人工骨粉聯(lián)合鋼板固定術(shù)治療骨質(zhì)疏松性肱骨近端骨折患者,結(jié)果顯示患者術(shù)后骨折愈合良好,未出現(xiàn)明顯移位、塌陷及排異反應(yīng)。陶鵬飛等[13]采用GeneX可吸收人工骨粉填充治療SchatzkerⅡ型脛骨平臺(tái)骨折,發(fā)現(xiàn)其療效與自體骨填充治療相當(dāng),且GeneX可吸收人工骨粉在預(yù)防關(guān)節(jié)面塌陷、縮短手術(shù)時(shí)間、減輕術(shù)后疼痛等方面更具優(yōu)勢(shì)。上述研究表明,GeneX可吸收人工骨粉具有良好的穩(wěn)定性能及支撐作用,在四肢骨折中的應(yīng)用效果較好。

2.2 GeneX可吸收人工骨粉在脊柱骨折中的應(yīng)用效果 骨質(zhì)疏松癥可引發(fā)椎體壓縮性骨折,治療方法包括保守治療與手術(shù)治療。但是長(zhǎng)期臥床、口服止痛藥等保守治療的療效并不確定,還有可能導(dǎo)致骨質(zhì)流失、肌肉萎縮、骨折不愈合等并發(fā)癥的發(fā)生;傳統(tǒng)手術(shù)方法則難以確定內(nèi)固定物是否可對(duì)骨質(zhì)疏松椎體起到固定作用[14-18]。研究表明,椎體成形術(shù)可明顯緩解椎體壓縮性骨折患者的疼痛,恢復(fù)椎體高度,目前已成為骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折和溶骨性椎體轉(zhuǎn)移瘤的常規(guī)治療手段[19]。椎體成形術(shù)中需填充PMMA骨水泥以恢復(fù)椎體高度,但易引起骨水泥滲漏及相鄰椎體再骨折,且PMMA骨水泥在體內(nèi)不能降解,不能被新生自體骨取代,影響患者預(yù)后、功能恢復(fù)及生活質(zhì)量[14,19]。GeneX可吸收人工骨粉具有良好的可吸收性、成骨性,以及穩(wěn)定的支撐力,近年來逐漸被應(yīng)用于椎體壓縮性骨折患者的治療。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明,在骨質(zhì)疏松性椎體骨折小牛模型的治療中,GeneX可吸收人工骨粉具有與PMMA骨水泥相似的支撐作用及支撐強(qiáng)度[20]。王健等[21]通過3D成像模擬技術(shù)發(fā)現(xiàn),GeneX可吸收人工骨粉既可以重建骨折椎體的高度,又不增加相鄰節(jié)段椎間盤的應(yīng)力,其具有良好的支撐力度及與正常椎體相似的機(jī)械力學(xué)穩(wěn)定性。洪慶南等[8]應(yīng)用椎體后凸成形術(shù)聯(lián)合GeneX可吸收人工骨粉治療椎體壓縮性骨折患者,可有效恢復(fù)骨折椎體的高度,快速減輕患者疼痛,且作用時(shí)間持久。此外,GeneX可吸收人工骨粉還可以對(duì)與骨折椎體相鄰的椎體進(jìn)行預(yù)防性強(qiáng)化,降低臨近椎體再發(fā)骨折率[22]。占蓓蕾等[23]將GeneX可吸收人工骨粉作為椎體成形術(shù)中的植骨材料治療胸腰椎爆裂性骨折患者,不僅可恢復(fù)骨折椎體的高度及減少Cobb角的丟失,還可減少因爆裂性骨折復(fù)位后的空殼現(xiàn)象和骨性愈合的發(fā)生,同時(shí)其吸收時(shí)間與新骨生成時(shí)間相同。這提示GeneX可吸收人工骨粉具有良好的生物相容性及誘導(dǎo)新骨形成的能力。楊惠光等[24]發(fā)現(xiàn),采用GeneX可吸收人工骨粉結(jié)合短節(jié)段椎弓根內(nèi)固定治療骨質(zhì)疏松性骨折伴真空征患者,可增強(qiáng)固定釘?shù)姆€(wěn)固性。張樹芳等[25]在離體的小牛腰椎標(biāo)本上利用GeneX可吸收人工骨粉強(qiáng)化椎弓根螺釘,結(jié)果顯示GeneX可吸收人工骨粉可顯著提高骨質(zhì)疏松椎體的椎弓根固定強(qiáng)度。綜上所述,GeneX可吸收人工骨粉具有良好的支撐力度、可吸收性及誘導(dǎo)新骨形成能力,可減輕骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折患者的疼痛,有效恢復(fù)骨折椎體的高度,并可預(yù)防相鄰椎體再骨折的發(fā)生,強(qiáng)化內(nèi)固定治療效果。

2.3 GeneX可吸收人工骨粉治療骨科疾病相關(guān)并發(fā)癥 GeneX可吸收人工骨粉治療骨科疾病常見的并發(fā)癥包括無菌性炎癥、傷口愈合延遲、局部疼痛、炎癥性囊性形成、骨水泥滲漏、遠(yuǎn)期支撐力不足等[6,10,26-29]。GeneX可吸收人工骨粉導(dǎo)致無菌性炎癥的原因可能是其再吸收過程中硫酸鈣成分液化,而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞侵襲,一般經(jīng)過保守治療即可痊愈。骨水泥滲漏是椎體成形術(shù)較常見的并發(fā)癥,可能與骨水泥本身的流動(dòng)性及骨折處的骨缺損類型有關(guān),而高黏度的GeneX可吸收人工骨粉,或序貫性使用GeneX可吸收人工骨粉和PMMA骨水泥對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折患者的傷椎進(jìn)行填充,可有效減少骨水泥滲漏的發(fā)生率[28-29]。

3 GeneX可吸收人工骨粉的作用機(jī)制

研究表明,GeneX可吸收人工骨粉可提高骨折部位BMP-2及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的mRNA和蛋白的表達(dá)量,加快骨缺損部位成骨及新生血管的形成速度,增強(qiáng)骨缺損修復(fù)能力,同時(shí)具有良好的組織相容性,可通過刺激相關(guān)細(xì)胞因子對(duì)成骨細(xì)胞活性產(chǎn)生促進(jìn)作用[30-35]。Yang等[35]的研究結(jié)果顯示,GeneX可吸收人工骨粉可通過相關(guān)通路刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生,誘導(dǎo)骨缺損處細(xì)胞及組織的再生。洪慶南等[8]發(fā)現(xiàn),GeneX可吸收人工骨粉填充的區(qū)域可形成微酸性的生物環(huán)境,以促進(jìn)血管和成骨細(xì)胞的生長(zhǎng),且其能有效地減少纖維組織的包繞填充。上述研究表明,GeneX可吸收人工骨粉能為骨生成提供良好的微環(huán)境,加速骨形成。

4 小結(jié)與展望

GeneX可吸收人工骨粉作為一種新型的骨替代材料,具有可吸收、支撐性強(qiáng)、骨傳導(dǎo)性良好和可誘導(dǎo)成骨等優(yōu)勢(shì),其在骨腫瘤剜除術(shù)后骨缺損填充、脊柱壓縮性骨折填充支撐及四肢骨折輔助固定等方面具有較好的臨床應(yīng)用前景,但也存在一些缺陷,如中遠(yuǎn)期支撐力效果欠佳、誘導(dǎo)成骨的長(zhǎng)期效果不明,以及治療中發(fā)生骨水泥滲漏、周邊組織液化等并發(fā)癥等。因此,今后可進(jìn)行多中心、大樣本量的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn),進(jìn)一步證實(shí)GeneX可吸收人工骨粉在骨科疾病中的療效,密切隨訪并記錄其治療過程中并發(fā)癥的處理方式,并延長(zhǎng)臨床隨訪時(shí)間,觀察其中遠(yuǎn)期的支撐力效果。此外,應(yīng)探討GeneX可吸收人工骨粉在不同骨折部位的成骨性能及具體機(jī)制,并制訂更加規(guī)范、科學(xué)、合理的治療標(biāo)準(zhǔn)及方案。