鉸刀-灌洗-抽吸技術(shù)在骨缺損植骨中的應(yīng)用研究進(jìn)展

買(mǎi)吾拉江·麥麥江,祖麗胡馬爾·艾合麥提

1.烏魯木齊國(guó)際醫(yī)院骨科,烏魯木齊 830000; 2.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科,烏魯木齊 830000

骨缺損常見(jiàn)于創(chuàng)傷、嚴(yán)重感染、先天畸形和腫瘤切除術(shù)后等,其缺損部位以四肢長(zhǎng)骨干為主。目前治療骨缺損的方法包括骨植骨技術(shù)、Masquelet技術(shù)[1]、Ilizarov骨搬移技術(shù)[2-4]等。盡管各種人工骨移植材料,如異體人工骨移植材料,已被開(kāi)發(fā)為自體骨移植物的替代物,還有一些生物制劑輔料,如骨髓基質(zhì)、骨傳導(dǎo)基質(zhì)和生長(zhǎng)因子,可用于局部增強(qiáng)骨愈合,[5]但自體骨移植仍是骨缺損治療的金標(biāo)準(zhǔn)[6-7]。Christensen[8]最早提出髓內(nèi)釘技術(shù),并廣泛應(yīng)用于各種嚴(yán)重骨折的固定、長(zhǎng)骨骨不連及骨缺損的治療。之后髓內(nèi)擴(kuò)髓術(shù)被提出,發(fā)現(xiàn)在擴(kuò)髓過(guò)程中產(chǎn)生的骨碎屑具有自體骨移植所需的成骨特性,然而在擴(kuò)髓過(guò)程中髓腔壓力增大,易出現(xiàn)脂肪栓塞、成人急性呼吸窘迫綜合征、術(shù)中猝死和無(wú)菌性皮質(zhì)熱損傷等并發(fā)癥。1986年,Green[9]首次提出系鉸刀-灌洗-抽吸(reamer-irrigator-aspirator,RIA)為一體的新型技術(shù)并闡述其原理,直到20世紀(jì)90年代末被引入臨床,有效降低擴(kuò)髓過(guò)程中髓腔壓力。在其早期使用過(guò)程中,研究者發(fā)現(xiàn)通過(guò)RIA技術(shù)獲取的骨碎屑中含有大量具有生物活性的成骨細(xì)胞和骨母細(xì)胞,顆粒狀抽吸物可采用篩網(wǎng)狀容器收集,在骨科領(lǐng)域中作為理想的骨移植物獲取方法廣泛應(yīng)用于治療各類(lèi)骨缺損[10-12]。本文就RIA裝置構(gòu)造、技術(shù)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用作一綜述,以便臨床醫(yī)師對(duì)此技術(shù)有更深刻地了解。

1 RIA裝置構(gòu)造

RIA裝置由美國(guó)賓夕法尼亞州西切斯特Synthes公司首次制作并投入使用[13],該裝置是由1個(gè)一次性鉆頭、1個(gè)可重復(fù)使用的驅(qū)動(dòng)軸、1個(gè)密封容器和1套管組件組成(圖1)。此外還需要1個(gè)3L袋沖洗劑(生理鹽水或乳酸林格氏液),以及負(fù)壓吸氣、吸痰裝置,即構(gòu)成了擴(kuò)髓-灌洗-抽吸三步驟。該裝置設(shè)計(jì)目的是使用一個(gè)連接到手持式管的強(qiáng)力單道鉆頭,該管包裹旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸,允許系統(tǒng)同時(shí)沖洗和吸入鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的長(zhǎng)骨干髓腔內(nèi)骨碎屑?？招逆団伜辖痱?qū)動(dòng)軸由一根塑料管控制,可在鉆頭處持續(xù)沖洗,不斷吸入鉆出的碎屑,從而防止熱壞死和脂肪栓塞。在鉆頭和吸入罐有1個(gè)500mm篩孔的骨顆粒過(guò)濾器,以捕獲鉸削骨碎屑。這細(xì)網(wǎng)捕集器可以捕獲骨顆粒物,但流體容易通過(guò)。鉆頭直徑從12～19mm不等,鉆長(zhǎng)根據(jù)脛骨及股骨長(zhǎng)度分別設(shè)定為360mm和520mm。術(shù)前放射影像評(píng)估是測(cè)量髓腔管徑及骨皮質(zhì)厚度有效且重要的方法,需要測(cè)量長(zhǎng)骨干前后位和側(cè)位X線片,基于這些測(cè)量數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確計(jì)算出合適的鉸刀頭直徑。由于和長(zhǎng)骨干髓腔在峽部橫切面上看類(lèi)似橢圓形,在這種情況下,CT斷層掃描及三維重建能提供更加精確的測(cè)量值。髓腔直徑可以通過(guò)將不透X線的測(cè)深儀放置與下肢力線垂直方向,再利用放射影像調(diào)整測(cè)深儀直徑完全覆蓋髓腔管徑而進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)此測(cè)量值,確定植入物的尺寸,并選擇比測(cè)量值大1～1.5 mm,或者與髓腔最狹窄部分外圍的直徑相似,但不超過(guò)該直徑45%的鉆頭。

圖1 RIA裝置示意圖

應(yīng)用RIA技術(shù)在獲取移植骨過(guò)程中因髓腔大小與鉸刀直徑不匹配而易造成股骨穿孔或骨折風(fēng)險(xiǎn)[14]。Gehweiler等[15]將45具完整的新鮮冷凍人尸體股骨進(jìn)行了CT掃描后,分別計(jì)算其髓腔直徑后隨機(jī)分為3組,每組使用RIA技術(shù)擴(kuò)髓鉆孔,第一組采用直徑比股骨髓腔的鉆頭擴(kuò)髓,第二組擴(kuò)髓鉆頭直徑比股骨髓腔最窄處大2.5 mm,第三組擴(kuò)髓鉆頭直徑比股骨髓腔最窄處大4.0 mm,擴(kuò)孔后進(jìn)行第二次CT掃描,獲取每組股骨髓腔壁厚、橫截面積和骨獲取量,結(jié)果顯示,第三組移植骨的總量(7.8±2.9 )mL明顯高于第一組(2.9±1.1 )mL和第二組(3.0±1.1 )mL,髓腔壁厚度減少61.4%(第三組)、18.2%(第二組)、9.1%(第一組)?？梢?jiàn)隨著擴(kuò)髓鉆頭相對(duì)股骨髓腔直徑的增加,雖然能獲取更多的移植骨,但潛在增加了股骨骨折的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于RIA技術(shù)中擴(kuò)髓鉆頭直徑的選擇因地域相關(guān)的個(gè)體差異而不同。歐美國(guó)家人種較亞洲人體型龐大,骨骼強(qiáng)度高,骨髓腔周徑長(zhǎng),因此對(duì)亞洲患者擴(kuò)髓鉆頭大小的選擇需要調(diào)整。日本Niikura等[16]收集了22例接受RIA技術(shù)進(jìn)行取骨和髓內(nèi)清創(chuàng)患者的臨床及影像學(xué)資料發(fā)現(xiàn),5例擴(kuò)髓鉆頭的直徑為12.0mm ,4例12.5mm,9例13.0mm,13.5mm、14.0mm、14.5mm、15.0mm各1例。平均術(shù)中出血量為1158.6mL(范圍為100～3 800mL)。所有患者擴(kuò)髓器進(jìn)入髓內(nèi)管,無(wú)術(shù)中骨折病例。5例術(shù)后CT掃描發(fā)現(xiàn)骨皮質(zhì)穿孔(11.9%),但患者無(wú)癥狀。術(shù)后發(fā)生股骨骨折1例(2.4%)。可見(jiàn)在RIA術(shù)中擴(kuò)髓時(shí),隨著鉆頭直徑增大,術(shù)后發(fā)生骨皮質(zhì)穿孔及骨折發(fā)生率愈高。

2 RIA技術(shù)中移植骨促成骨的細(xì)胞分子學(xué)機(jī)制

骨缺損修復(fù)過(guò)程中,移植骨需要較強(qiáng)的成骨性和骨傳導(dǎo)性。據(jù)報(bào)道,RIA技術(shù)擴(kuò)髓后獲取的骨顆粒和濾液中均含有充分的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞[17]和多種成骨因子[18-19]。Sagi等[20]在比較同一患者髓腔內(nèi)RIA取骨和髂嵴取骨的定性和定量評(píng)估中發(fā)現(xiàn),通過(guò)RIA裝置獲取的移植骨樣本中存在大量間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell,MSCs)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)的表達(dá)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)受體。這些結(jié)果表明與髂骨嵴植骨相比,RIA具有優(yōu)越的成骨和骨蛋白傳導(dǎo)性能以及等效的骨傳導(dǎo)性能。Crist等[21]在分析通過(guò)RIA技術(shù)和髂骨嵴取骨獲取的移植骨顆粒過(guò)濾液中相關(guān)蛋白含量定量測(cè)定研究中發(fā)現(xiàn),RIA組和髂骨嵴組所有移植骨濾液樣本中的細(xì)胞均可以順利地培養(yǎng)出理化性質(zhì)相似的蛋白質(zhì),而RIA過(guò)中含有較高水平的骨橋蛋白、骨保護(hù)素(bone morphogenetic protein,OPG)、血小板衍生因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor,TGF)等,這些具有生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)可以刺激成骨細(xì)胞生長(zhǎng)和抑制破骨細(xì)胞生成。此研究表明RIA技術(shù)獲取的移植骨顆粒過(guò)濾液具有增強(qiáng)骨骼生成、愈合和重塑等臨床應(yīng)用潛力。然而,并非所有患者接受RIA技術(shù)獲取的松質(zhì)移植骨中都含有這些成骨因子。有研究[22]表明,盡管RIA骨移植通常從天然長(zhǎng)骨中獲得,但移植骨同樣可以從先前經(jīng)歷髓內(nèi)釘放置和移除的長(zhǎng)骨中收獲,這一過(guò)程稱(chēng)為二次擴(kuò)髓RIA(re-reamed RIA,RRR),在RRR樣本中獲取的移植骨中促成骨因子的濃度和數(shù)量高于天然長(zhǎng)骨。

3 RIA技術(shù)的臨床應(yīng)用

自體骨移植是治療骨不連和節(jié)段性骨缺損的首選方法[23]。松質(zhì)移植骨具有成骨作用、骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)特性,同時(shí)可以提供結(jié)構(gòu)支撐,較好的生物組織相容性,最大程度降低疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái),長(zhǎng)骨干髓腔擴(kuò)髓后產(chǎn)生的骨顆粒可作為自體移植骨的可靠來(lái)源。而RIA技術(shù)相比髂骨取骨克服了上述缺點(diǎn),并可獲得更多的骨量。據(jù)報(bào)道,通過(guò)使用RIA技術(shù)在股骨骨髓管處可收集40～90mL移植骨顆粒。

與髂骨移植相比,通過(guò)RIA技術(shù)獲取的移植骨具有并發(fā)癥少、骨量多、操作時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。Gálvez-Sirvent等[24]在研究對(duì)脛骨干無(wú)菌性骨不連的治療選擇中提出,相比于髂骨取骨,在脛骨干骨缺損患者中,RIA技術(shù)是一種獲取自體松質(zhì)骨更有效的方法。自體松質(zhì)骨移植物的獲取部位主要有股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、脛骨遠(yuǎn)端或橈骨遠(yuǎn)端等,但臨床上多數(shù)以前方或后方髂骨嵴處為主。然而,髂骨嵴骨移植術(shù)后也有許多常見(jiàn)并發(fā)癥,例如切口感染、不愈合血腫、瘢痕、漿液腫、術(shù)后股神經(jīng)性疼痛、股外側(cè)皮神經(jīng)損傷引起的感覺(jué)障礙等,也包括一些罕見(jiàn)的并發(fā)癥,包括假性動(dòng)脈瘤、動(dòng)-靜脈瘺、骨盆不穩(wěn)定、髂前上棘撕脫傷、疝氣等[25]。 van de Wall等[26]在一項(xiàng)對(duì)髂骨移植和RIA骨移植進(jìn)行系統(tǒng)回顧和meta分析比較后發(fā)現(xiàn),與髂骨嵴獲取移植骨相比,RIA在供區(qū)發(fā)生慢性疼痛和感染的風(fēng)險(xiǎn)更低。髂骨嵴取骨術(shù)后易發(fā)生股外側(cè)皮神經(jīng)衰弱皮膚瘢痕麻木等并發(fā)癥,而RIA術(shù)后罕見(jiàn)。兩組患者發(fā)生血腫和醫(yī)源性骨折的風(fēng)險(xiǎn)幾乎相等。就植入部位的愈合率和愈合時(shí)間而言,兩種骨移植方式無(wú)明顯差異。由此可見(jiàn),RIA技術(shù)可以避免髂骨嵴取骨所產(chǎn)生的并發(fā)癥,同時(shí)能獲取更多的移植骨量。Dawson等[27]采用RIA植骨、前路取髂骨移植和后路取髂骨移植治療133例骨不連和創(chuàng)傷后節(jié)段性骨缺損患者的前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)顯示,前路髂骨移植獲取移植骨量為5～60mL ,手術(shù)時(shí)間33.2min,后路髂骨移植獲取移植骨量為20～100mL,手術(shù)時(shí)間40.6min,RIA技術(shù)取移植骨量為5～90mL,手術(shù)時(shí)間29.4min。由此可見(jiàn),前路髂骨移植獲取的移植骨量明顯少于RIA和后路髂骨取骨(P<0.001),而RIA技術(shù)在手術(shù)時(shí)間方面明顯短于后路髂骨取骨,其手術(shù)費(fèi)用也少于前、后路髂骨取骨 。術(shù)后出現(xiàn)骨不連再手術(shù)率及供區(qū)并發(fā)癥各手術(shù)間無(wú)明顯差異,但術(shù)后隨訪過(guò)程中RIA患者供區(qū)疼痛評(píng)分明顯低于其他兩組(P<0.001)。

無(wú)論是感染性骨缺損或骨髓炎,徹底清除壞死骨組織及充分引流是治療關(guān)鍵,RIA技術(shù)在髓內(nèi)髓內(nèi)清創(chuàng)引流感染壞組織的同時(shí),也能避免髓腔壓力及溫度過(guò)高導(dǎo)致脂肪栓塞和髓腔內(nèi)正常骨組織熱壞死[28]。對(duì)于RIA技術(shù)治療長(zhǎng)骨干感染性骨缺損或骨髓炎患者,是否能有效控制感染并填充骨缺損,文獻(xiàn)鮮有報(bào)道,其臨床療效尚未肯定。Tosounidis等[29]總結(jié)RIA技術(shù)在長(zhǎng)骨骨髓炎治療中的最新研究進(jìn)展中提出,在感染性骨缺損和骨髓炎中RIA技術(shù)存在不適用于長(zhǎng)骨髓腔直徑<12mm的擴(kuò)髓、干骺端感染區(qū)域清創(chuàng)不充分和潛在出血風(fēng)險(xiǎn)等諸多弊端。另外,RIA的使用在開(kāi)放性骨折治療中降低感染風(fēng)險(xiǎn)未獲得認(rèn)可,但結(jié)合抗生素骨水泥棒則是一種控制感染的輔助策略[30]。

4 RIA技術(shù)適應(yīng)證及禁忌證

在骨科手術(shù)中使用RIA裝置必須要精確測(cè)量髓腔管徑以便植入合適的髓內(nèi)植入物或假體。RIA技術(shù)作為移植骨的獲取方法,其適應(yīng)證與其他獲取移植骨的方法類(lèi)似,包括骨不連、骨折延遲愈合或不愈合及骨缺損。然而,RIA在治療骨缺損方面與其他移植技術(shù)有一定優(yōu)勢(shì)。盡管RIA技術(shù)獲得的骨移植物體似乎與髂骨后嵴的體積相當(dāng),但前者有潛在更強(qiáng)的生物學(xué)活性來(lái)促進(jìn)骨折愈合。另外,由于因肥胖或其他慢性基礎(chǔ)代謝性疾病無(wú)法耐受髂骨嵴取骨的患者,采用RIA技術(shù)可在髓內(nèi)獲取移植骨,況且髓內(nèi)移植骨獲取的必要條件也不限制個(gè)體需要發(fā)育成熟的骨骼、生理年齡<65歲以及髓腔內(nèi)形態(tài)規(guī)整。盡管先前在股骨或脛骨髓腔內(nèi)放置的髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)假體以及髓內(nèi)釘裝置有一些自身優(yōu)勢(shì),但這對(duì)RIA技術(shù)來(lái)說(shuō)是絕對(duì)禁忌證;代謝性骨疾病、活動(dòng)性腫瘤骨轉(zhuǎn)移和既往骨髓炎病史、嚴(yán)重骨質(zhì)疏松、高齡和凝血功能異常也是RIA技術(shù)的相對(duì)禁忌證[31]。

5 RIA技術(shù)并發(fā)癥

醫(yī)源性骨折和大出血是RIA技術(shù)最嚴(yán)重的潛在并發(fā)癥,與其他標(biāo)準(zhǔn)的鉆孔器相比,RIA裝置有獨(dú)特的設(shè)計(jì),即鋒利的鉆頭尖端與灌洗及抽吸裝置相連。RIA裝置在擴(kuò)髓過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)軸向偏移損傷前方骨皮質(zhì)甚至穿孔、膝關(guān)節(jié)軟骨韌帶損傷及RIA裝置在椎管峽部卡住。在收集移植骨過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)抽吸還可能發(fā)生大量失血,一次常規(guī)股骨管采血可以導(dǎo)致大約100mL的失血。如果患者有凝血功能障礙或正在進(jìn)行顯著抗凝治療,可能出現(xiàn)采集區(qū)域周?chē)纬裳[。導(dǎo)針彎曲或斷裂也會(huì)增加鉸孔軸向偏移的風(fēng)險(xiǎn)。Marchand等[32]研究表明,與傳統(tǒng)移植骨獲取方法比較,RIA技術(shù)可獲取足量的可再生移植骨組織。然而,該技術(shù)中失血量大,約44%接受RIA骨移植手術(shù)的患者需要輸血,紅細(xì)胞比容平均下降13.7。Bidolegui等[33]收集24例骨缺損患者用RIA技術(shù)順行擴(kuò)髓股骨髓腔植骨治療測(cè)量并評(píng)定移植骨收集的體積、術(shù)中出血量及術(shù)后疼痛VAS評(píng)分。結(jié)果術(shù)中移植骨獲取量30～60mL(平均45mL),在10例患者中通過(guò)RIA技術(shù)收集的移植骨足以修復(fù)骨缺損,2例(17%)需要添加自體髂骨嵴植骨才能完整修復(fù)骨缺損,術(shù)后被證實(shí)血紅蛋白平均下降4.1 g/dL,4例(33%)患者輸注了1個(gè)單位懸浮紅細(xì)胞,術(shù)后膝蓋疼痛3個(gè)月時(shí)的平均VAS評(píng)分為1.6分,6個(gè)月時(shí)為0.4分,所有患者未出現(xiàn)RIA相關(guān)股骨骨折或穿孔。

綜上所述,對(duì)于骨缺損患者,RIA技術(shù)可獲取理想的移植骨,是一種安全、有效、快速的新型手術(shù)方法,但也存在出血量大、費(fèi)用高、醫(yī)源性骨折、輻射大等弊端,該技術(shù)對(duì)操作者有嚴(yán)格的要求,結(jié)合患者病情實(shí)施個(gè)體化手術(shù)方案。臨床醫(yī)師需要深入了其構(gòu)造及工作原理,把握好適應(yīng)證,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)規(guī)范化培訓(xùn),將并發(fā)癥降至最低。目前RIA技術(shù)在臨床應(yīng)用時(shí)間較短,仍需長(zhǎng)期多中心、大量本、隨機(jī)對(duì)照研究證實(shí)其療效。

作者貢獻(xiàn)聲明：買(mǎi)吾拉江·麥麥江:綜述設(shè)計(jì)、文章撰寫(xiě);祖麗胡馬爾·艾合麥提:文獻(xiàn)查閱、資料收集、審校