鈦網包裹打壓植骨修復大段骨缺損研究現狀

徐可林(綜述),顧三軍(審校)

(無錫市第九人民醫院骨科，江蘇 無錫 214062)

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鈦網包裹打壓植骨修復大段骨缺損研究現狀

徐可林※(綜述),顧三軍(審校)

(無錫市第九人民醫院骨科，江蘇 無錫 214062)

摘要：傳統觀點認為游離植骨僅適于小段骨缺損，而不適于大段骨缺損。利用鈦網包裹打壓松質骨游離植骨修復長骨大段骨缺損可克服以往松質骨植骨無包裹打壓的缺陷，避免植骨后骨吸收現象的發生，而且患者術后可早期康復活動。其愈合方式是松質骨通過從鈦網孔周圍長入的血管獲得營養和成骨因子形成新骨，然后新骨逐漸皮質化塑形來修復大塊皮質骨骨缺損。動物實驗研究和臨床應用結果顯示，該方法簡便、安全、有效、骨缺損愈合較快，是修復四肢長骨大段骨缺損的有效方法之一。

關鍵詞：大段骨缺損；鈦網；游離植骨；打壓植骨

由創傷、感染、骨腫瘤摘除等多種病變造成的四肢骨缺損臨床常見。一般將大于骨干直徑1.5倍長的缺損稱為大段骨缺損。大段骨缺損難以愈合仍是一項挑戰性課題。目前開展修復方法,如骨延長、帶血運的骨移植和無血運的大塊異體皮質骨移植等仍各有缺陷。1986年，Masquelet等[1]提出治療大段骨缺損的“誘導膜技術”，并報道利用誘導膜技術打壓植入松質骨治療35例大段骨缺損取得令人驚奇的修復效果，但其缺陷是需要二階段手術。受此啟發，Cobos等[2]于2000年首先報道了利用鈦網包裹打壓松質骨植骨修復大段骨缺損的新方法。此后，有多位學者對利用鈦網包裹打壓植骨方法進行了動物實驗和臨床研究，具有愈合較快等優點，現正成為修復大段骨缺損的有效方法之一[3-7]。現對這種新方法研究近況作一綜述。

1鈦網包裹打壓植骨手術技巧

鈦網包裹打壓植骨要求：開放性骨折待傷口愈合后手術；合并感染者待感染控制至少3個月后Ⅱ期手術；貼骨瘢痕等皮膚條件不良者待改善后施術[3,5-6]。根據骨缺損部位選擇常規手術切口暴露術野，需要切除腫瘤骨或硬化骨、摘除游離無血運的皮質骨和打通髓腔。選擇合適、堅強可靠固定方法先行骨缺損兩端復位固定，維持肢體長度。文獻報道的固定方法首選髓內釘，其次是鋼板[2-6]。然后，用鈦網包裹打壓植骨。鈦網長度略大于骨缺損長度、寬度等于包裹長骨或和鋼板周徑，將鈦網置骨缺損處，再將切取的松質骨和附帶切取的皮質骨等植骨材料剪成顆粒狀植入鈦網內并進行嵌插打壓，最后收緊鈦網并用鋼絲將鈦網牢固固定在骨缺損遠近斷端上[2-3,6]。植骨材料主張以自體松質骨為主，而且要求是骨缺損體積的2倍以上[2-3]。自體松質骨在髂后部較為豐富，是首選取骨部位，其次是髂前部，再次是脛骨近端髓內釘進釘處。為了獲取大量自體松質骨，需要在患者多處取骨[3,7]。若自體松質骨不夠，可以輔助少部分人工骨或皮質骨顆粒。選擇髓內釘固定填充髓腔或在鋼板固定時將摘除的游離皮質骨填充髓腔部位，可以節省植骨量。

2愈合方式和治療原理

鈦網包裹打壓植骨是在堅強內固定基礎上的游離植骨方法，其愈合方式是松質骨通過從鈦網孔周圍長入的血管獲得營養和成骨因子形成新骨，然后新骨逐漸皮質化塑形來修復大塊皮質骨骨缺損[2,4]。因此，形成新骨的速度或時間決定骨缺損的臨床愈合時間，而形成新骨的速度與植骨質量、周圍軟組織血供和鈦網結構密切相關。植骨質量與植入骨種類和松質骨骨量密切相關。傳統方法松質骨游離植骨后1～2個月均有不同程度骨吸收現象，一般來講，骨缺損愈長，不愈合率愈高。因此，通常認為傳統松質骨游離植骨方法僅適于小段骨缺損，而不適宜4～6 cm的大段骨缺損[1-2]。傳統方法松質骨游離植骨在大段骨缺損容易失敗的原因是無包裹和未行打壓植骨，而鈦網包裹打壓松質骨植骨能夠成功的原因或其治療原理：①鈦網隔開了周圍肌腱肌肉活動干擾，阻礙周圍纖維結締組織長入骨缺損區，保持骨缺損有一個相對穩定的環境，從而避免了骨吸收可能[3,8-9]。②鈦網內打壓植骨的植骨量多、松質骨十分豐富，即使少部分松質骨骨吸收，但大部分仍填塞在骨缺損處，故骨吸收現象不明顯；而且自體松質中含有重要的骨生長因子——骨形態形成蛋白、成纖維細胞生長因子和轉化成長因子等，能刺激周圍血管長入骨缺損區，誘導血管周圍游動的間充質細胞轉化為骨系細胞，對骨細胞、軟骨細胞增殖與分化起重要的調節作用,既有骨誘導屬性，同時自體松質骨還具有成骨和骨傳導屬性，故成骨較快[7]。③鈦網有較好的生物相容性，鈦網網孔有利于周圍新生血管長入，為植骨材料提供營養和成骨因子，利于新生骨的形成和相互融合。④除髓內釘或鋼板具有堅強固定作用外，鈦網有很好的輔助固定作用，保證了骨缺損端和植骨材料的穩定性，為骨缺損愈合創造了良好的力學環境，且患者術后早期可康復活動，無需石膏托外固定，而早期康復活動軸向受力又有利于刺激斷端骨痂生長和骨折愈合[10-17]。

3實驗研究

3.1修復長骨節段骨缺損效果的動物實驗利用鈦網包裹打壓植骨無論是在較小動物(如兔)還是在較大動物(如犬、羊)的長骨節段骨缺損模型中均取得十分滿意的成骨效果。張云坤等[18]利用大白兔股骨中段10～15 mm骨缺損模型比較單純游離植骨和鈦網包裹打壓植骨的結果顯示，前者在16周骨缺損修復基本完成,但骨不愈合率較高，而后者在12周骨缺損修復基本完成，其成骨速度和成骨質量均優于前者。Lindsey等[9]將成年犬股骨干中段3 cm長的骨缺損模型分4組進行研究，A、B和C組采用園柱鈦網(簡稱CTMC)包裹打壓犬松質骨和犬脫鈣骨基質混合物植骨、髓內釘固定，D組采用相同植骨方法但無CTMC，放射學顯示A、B和C組有持續的生物活性骨形成；力學實驗結果顯示，6、12和18周3組的平均扭轉剛度分別為對側的44.4%、45.7%和72.5%，3組的平均抗扭強度分別為對側的51.0%、73.6%和83.4%；組織學檢查顯示，A、B和C組均見橫跨骨缺損的新骨形成，但D組在18周仍未見任何生物活性或機械完整性的骨形成。實驗結果說明，CTMC植骨技術可以促進節段性骨缺損愈合。Segal和Shani[10]對71 mm長股骨骨缺損和27 mm長橈骨骨缺損的一成年犬采用鈦網包裹打壓自體松質骨與磷酸三鈣混合植骨，骨缺損的近端和遠端使用髓內針和帶鎖鋼板固定，在術后22周和63周，X線顯示整個鈦網段見橋接性骨痂形成。Bullens等[11]對骨缺損3.5 cm的山羊股骨干采用髓內釘固定，分為兩組比較利用鈦網包裹打壓山羊松質骨和大塊皮質骨植骨，6個月后，力學實驗顯示，鈦網組和大塊皮質骨組的抗扭強度分別為對側股骨的66.6%和60.3%；組織學檢查顯示，鈦網組為新骨完全取代，而大塊皮質骨組為新骨與壞死骨同時存在(爬行替代修復)。上述結果表明，鈦網組較大塊皮質骨組愈合更快、力學性能更可靠。

3.2影響修復效果因素實驗研究Fujibayashi等[19]采用兔造成股骨10 mm長骨缺損模型，比較經化學和熱處理的生物活性鈦網(簡稱BAT)與純鈦網(對照組)修復的效果，組織學結果顯示，鈦網周圍均生長出網狀骨，在第4周和第8周網狀骨轉化成連續薄層骨；BAT組的抗扭剛度在第4周與完整股骨相近，在8周為完整股骨的2倍，均優于對照組，兩組比較差異有統計學意義。結果提示，BAT在增強骨修復過程中取得了較純鈦鈦網更快的修復效果。Teixeira等[12]將山羊3.5 cm 長的脛骨骨缺損分G1、G2兩組，均采用鋼板固定與鈦網包裹打壓植骨，G1組打壓自體顆粒皮質骨植骨，G2組打壓異體骨、骨形態形成蛋白等復合生物材料植骨，兩組植入材料的數量相似。術后15 d，兩組X線檢查均可見初步骨痂形成，術后第60日和第90日，兩組X線檢查見骨痂塑型；術后第90日，形態學和組織學分析表明，G1組新骨骨量較G2組少、且較不成熟，兩組新骨骨量占鈦網空間分別為(51±3.46)%和(62±6.26)%。上述實驗說明，復合生物材料成骨效果優于自體顆粒皮質骨。Bullens等[13-14]利用山羊股骨缺損模型探討影響骨缺損修復效果幾種情況，結果表明，填充植骨材料是否清洗對成骨效果影響不敏感，而鈦網的合適程度是影響植骨成骨效果的一個重要因素，因此，應優化鈦網的選擇，網孔不宜過大或過細，鈦網不宜過厚或過薄，選擇適度網孔率和合適厚度的鈦網才是手術重點；動態與靜態髓內釘固定下，形成骨痂的大小和新生連接骨痂的抗扭力比較差異無統計學意義；自體松質骨或松質骨與人工骨混合作為打壓植骨材料的成骨效果優于皮質骨，差異有統計學意義。張開放等[20]采用鈦網包裹打壓多孔羥基磷灰石-牛骨形態形成蛋白仿生骨植骨修復兔股骨干骨缺損，實驗結果表明，鈦網是較理想的內固定材料，多孔羥基磷灰石-牛骨形態形成蛋仿生骨是一種高效的生物活性替代骨。文獻中已有較多不同植骨材料的實驗研究，綜合而言，對于修復長骨節段骨缺損，自體松質骨的成骨效果最好，但數量有限，異體骨和人工骨均是可行的輔助填充植骨材料，自體松質骨可以混合一定數量的皮質骨、異體骨和人工骨；鈦網優于非鈦金屬網，而具有生物活性的鈦網較普通鈦網的成骨效果更好[21-24]。

4臨床應用效果

2000年，Cobos等[2]首次報道2例脛骨大段骨缺損利用鈦網包裹打壓植骨加交鎖髓內釘固定，1年后放射學檢查顯示獲得對位優、穩定好的骨性愈合。Ostermann等[4]對1例Gustilo ⅢB型脛骨骨折伴大段骨缺損患者采用交鎖髓內釘、鈦網包裹打壓植骨、局部皮瓣轉移修復軟組織缺損，術后立即負重和早期功能鍛煉，1年后X線表現出對位優的骨性愈合，CT檢查顯示鈦網長入新骨并愈合。2005年Attias等[6]報道1例Gustilo ⅢB型肱骨中段骨折伴8 cm長骨缺損患者，在感染控制后采用加壓鋼板固定、鈦網包裹打壓植骨治療，隨訪13個月，CT檢查顯示新骨長入鈦網并骨性愈合，患者的肩肘關節活動基本正常；2006年Attias和Lindsey[7]還報道3例脛骨骨損缺平均長12.2 cm的患者，采用交鎖髓內釘固定、鈦網包裹打壓植骨治療，1年后，CT顯示整個鈦網內形成新骨并骨性愈合，患者均能完全負重行走，患側膝踝關節運動范圍均良好。2013年，殷渠東等[3]報道1例橈骨骨缺損5.4 cm，經鋼板內固定加鈦網包裹打壓自體松質骨植骨，術后4個月骨缺損愈合。最近有報道顯示，6例四肢長骨大段骨缺損平均長6.5 cm，均獲得骨性愈合，臨床愈合時間平均5.1個月，鄰近關節活動良好，無不良并發癥發生[25]。盡管尚無大宗病例應用報道，但是迄今，利用鈦網包裹打壓植骨修復四肢長骨大段骨缺損已經在四肢幾乎各個部位都取得滿意的治療效果，尚無失敗病例和不良反應等并發癥發生，具有簡便、安全、有效和愈合較快等優點，患者容易接受，臨床容易開展和推廣。

5展望

利用鈦網包裹打壓植骨正成為修復長骨大段骨缺損的有效方法之一，但目前開展應用時間相對較短，長期效果有待進一步觀察。骨缺損愈合后，鈦網和鋼板無法取出，是否會因長期內固定后應力遮擋發生繼發性骨吸收，鋼板內固定后如何恢復髓腔和皮質骨正常結構等問題也有待進一步研究。自體松質骨數量有限，可以替代的庫存骨、骨髓和生物活性人工骨或結合干細胞技術的新的打壓植骨材料，是下一步研究的重點[21-24]。

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Current Research Status of Titanium Mesh Wrapped Impacting Graft to Repair Massive Bone DefectXUKe-lin,GUSan-jun.(DepartmentofOrthopedics,WuxiNo.9People′sHospital,Wuxi214062,China)

Abstract:Free graft is traditionally considered only suitable for small bone defect but not suitable for massive bone defect.The titanium mesh wrapped impacting cancellous bone graft to repair massive defect of long bone can avoid bone resorption after free cancellous bone graft and facilitate early rehabilitation.Healing pattern is through ingrowth of vessels through titanium mesh to provide nutrition and osteogenic factors,to form new bone,then the newly formed bone gradually corticalizes to repair massive cortical bone defect.Animal experimental studies and clinical applications have showed simplicity,safety,effectiveness and fast healing of the method,whichi is an alternative for repairing massive defect of long bone in limbs.

Key words:Massive bone defect; Titanium mesh; Free graft; Impacting graft

收稿日期：2014-10-27修回日期：2014-12-26編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.13.035

中圖分類號：R683.4

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)13-2395-03