新技術(shù)“加持”骨科創(chuàng)傷治療

于榮華 陳豪杰

創(chuàng)傷骨科處理的是一些常見(jiàn)的意外損傷，如摔跤后的骨折，被撞后的肌肉腫脹，劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的關(guān)節(jié)脫位，以及運(yùn)動(dòng)引起的肌肉拉傷等。創(chuàng)傷不僅會(huì)導(dǎo)致疼痛、出血、局部水腫，嚴(yán)重的還可能出現(xiàn)感染、骨骼畸形，甚至造成永久殘疾或帶來(lái)死亡。因此，骨科創(chuàng)傷領(lǐng)域一直是醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，近年來(lái)也涌現(xiàn)出許多新的治療技術(shù)。

創(chuàng)傷骨科的傳統(tǒng)治療方式

在接觸新技術(shù)前，我們先來(lái)了解一下創(chuàng)傷骨科的傳統(tǒng)治療方式，主要包括復(fù)位、牽引和固定。

復(fù)位是指當(dāng)患者出現(xiàn)骨折或者脫位后，首先要把骨骼恢復(fù)到正常的位置，才有利于創(chuàng)傷恢復(fù)。牽引大多數(shù)在醫(yī)院進(jìn)行，比如將手臂、大腿懸掛，并以一定的力量進(jìn)行持續(xù)牽拉，以幫助骨骼、關(guān)節(jié)恢復(fù)到正常位置。固定則是使用石膏、小夾板、頸托等輔具固定患處，避免骨折愈合過(guò)程中骨骼產(chǎn)生移位甚至畸形愈合。

對(duì)于大多數(shù)骨科創(chuàng)傷患者而言，使用傳統(tǒng)治療方式就能實(shí)現(xiàn)痊愈。但對(duì)于創(chuàng)傷情況復(fù)雜、手術(shù)難度較大的患者，如何保障安全、避免出現(xiàn)永久殘疾甚至死亡，是值得關(guān)注的重點(diǎn)。新技術(shù)的出現(xiàn)是為了提高手術(shù)效率、減少并發(fā)癥、改善患者預(yù)后，當(dāng)前已有不少骨科創(chuàng)傷治療新技術(shù)展現(xiàn)出了較好的應(yīng)用前景。

3D打印技術(shù)

讓私人定制成為可能

大多數(shù)人對(duì)3D 打印技術(shù)并不陌生。3D 打印技術(shù)在汽車制造、建筑等領(lǐng)域有較多應(yīng)用，可快速制造模型及零部件等。那么，3D 打印技術(shù)如何更好地服務(wù)于創(chuàng)傷骨科？

首先，3D 打印技術(shù)可以幫助骨科醫(yī)師進(jìn)行復(fù)雜的骨折診斷。結(jié)合患者的術(shù)前影像學(xué)資料，醫(yī)生可采用3D 打印技術(shù)打印出特異性、個(gè)體化的解剖模型，將患者體內(nèi)的骨折狀況在體外進(jìn)行具象化的展示，更有利于精準(zhǔn)判斷患者的骨折情況，為后期制訂手術(shù)方案提供參考。精準(zhǔn)認(rèn)識(shí)患者的骨折部位，也是降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、減少術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥的有效方式。

3D 打印技術(shù)在骨科治療中的重要運(yùn)用，還體現(xiàn)在可以制作個(gè)性化的外固定及內(nèi)固定器材上。不同于傳統(tǒng)的具有特定規(guī)格的骨折固定器材，3D 打印技術(shù)可以制作形狀更復(fù)雜的模型，還可以通過(guò)組合實(shí)心及多孔材料，提供更好的材料強(qiáng)度及性能。適宜的固定器械是縮短患者恢復(fù)時(shí)間的關(guān)鍵。得益于3D 打印技術(shù)，醫(yī)生可以在術(shù)前獲得患者的精準(zhǔn)解剖結(jié)構(gòu)，提前制作適合患者的內(nèi)外固定器，從而減少?gòu)?fù)雜骨折的手術(shù)時(shí)間，降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。

3D 打印在創(chuàng)傷骨科中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有大量臨床證據(jù)支撐，不過(guò)由于技術(shù)本身的限制，其對(duì)創(chuàng)傷骨科醫(yī)師提出了較高的要求。并且，將3D 打印設(shè)備放置在醫(yī)院里也有一定的難度。但是，3D 打印技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，該技術(shù)結(jié)合人工智能技術(shù)，可以大大簡(jiǎn)化復(fù)雜的數(shù)字分割和建模過(guò)程。

生物醫(yī)用材料

小分子中蘊(yùn)藏大能量

骨科生物材料主要用于修復(fù)、替代或加強(qiáng)骨組織的功能，幫助骨骼愈合和再生。這類生物材料種類有很多，包括金屬、聚合物、生物陶瓷和復(fù)合材料。雖然這些材料的組成分子體積較小，但它們對(duì)骨科創(chuàng)傷恢復(fù)來(lái)說(shuō)必不可少。

傳統(tǒng)的生物醫(yī)用材料可能存在內(nèi)植物易感染、易老化、強(qiáng)度不夠或有金屬毒性等問(wèn)題。而如今骨科生物醫(yī)用材料的創(chuàng)新，就仿佛是為材料附加上了不同的技能屬性。

通過(guò)調(diào)整金屬合成材料中不同金屬成分的比例，我們可以改變材料的硬度。在產(chǎn)品中添加多聚磷酸鹽、檸檬酸鹽等具有成骨能力的基團(tuán)，可使材料幫助患者形成新骨骼細(xì)胞的能力進(jìn)一步增強(qiáng)。通過(guò)添加復(fù)合無(wú)機(jī)抗菌劑、復(fù)合有機(jī)抗菌劑和仿生納米結(jié)構(gòu)表面抗菌劑，可增加生物材料的抗菌作用，避免患者出現(xiàn)局部感染。借助納米技術(shù)，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞增生、修復(fù)的相關(guān)生物因子融合在生物材料中，促進(jìn)創(chuàng)傷后修復(fù)。

當(dāng)前，眾多已被證實(shí)安全、有效的骨科生物材料正在運(yùn)用于臨床。未來(lái)，通過(guò)在生物材料中添加生物活性成分，促進(jìn)骨損傷修復(fù)中的炎癥反應(yīng)穩(wěn)態(tài)、骨形成、血管形成等過(guò)程，將是骨科創(chuàng)傷領(lǐng)域的發(fā)展方向之一。

干細(xì)胞治療

讓“小孩”長(zhǎng)成“大人”模樣

干細(xì)胞可以被簡(jiǎn)單理解成還沒(méi)有徹底分化成熟的細(xì)胞，它可以分化“成長(zhǎng)”為具有特定功能的細(xì)胞，所以，干細(xì)胞也被稱為“萬(wàn)能細(xì)胞”。相較于干細(xì)胞治療在醫(yī)學(xué)其他領(lǐng)域的運(yùn)用，骨骼干細(xì)胞更容易獲取，被廣泛認(rèn)為是再生醫(yī)學(xué)的潛在發(fā)展對(duì)象，增加了其在未來(lái)的動(dòng)物研究和臨床應(yīng)用中的可能性。

應(yīng)用于骨科創(chuàng)傷領(lǐng)域的干細(xì)胞，又稱為骨骼干細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）。在骨骼細(xì)胞領(lǐng)域，它可以被比喻為還沒(méi)有分化成熟的“小孩”，通過(guò)誘導(dǎo)，可以分化成為任何一種骨細(xì)胞。在所有類型的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）中，只有BMSCs 才可以在體外形成軟骨盤。

干細(xì)胞治療適合于骨折愈合不佳的患者。由于是利用患者自體的細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)分化再進(jìn)行回輸，這一治療方式可以有效地降低并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。近期有研究者發(fā)現(xiàn)，BMSCs 可以讓大型骨骺損傷再生，并形成新的礦化組織。期待在未來(lái)我們可以使用這種方法來(lái)治療骨科和創(chuàng)傷手術(shù)中的大骨缺損。

除了前面提及的新技術(shù)，大家關(guān)注的還有基因治療等方式。但目前，除了3D 打印技術(shù)以及一些生物材料被真正運(yùn)用到了臨床，干細(xì)胞治療、基因治療等技術(shù)仍基本處于試驗(yàn)階段。