基于Ⅰ型膠原蛋白和羥基磷灰石的新型仿生人工骨膜修復材料在四肢長骨粉碎性骨折伴游離骨塊中的應用

劉成洲 王 鵬 張海波 任聰慧 賈寶欣

（1.臨朐縣人民醫院骨科，山東 濰坊，262600；2.臨朐縣中醫院行政科，山東 濰坊，262600；3.臨朐縣人民醫院普外一科，山東 濰坊，262600；4.臨朐縣人民醫院心內一科，山東 濰坊，262600）

四肢長骨粉碎性骨折是臨床上比較常見的一種骨折類型，多見于車禍、機器事故、高處墜落等嚴重暴力，特別是伴有局部游離骨塊的患者，多存在骨膜的剝離。近年來，鎖定加壓鋼板系統的應用，為四肢長骨粉碎性骨折患者的治療提供了新方向，然而并非所有的患者均能獲得滿意療效，由于骨塊游離、術中骨膜剝離及局部軟組織條件差等原因，骨折愈合較為困難，部分患者出現了骨折延遲愈合甚至不愈合的情況。骨折愈合前的過度功能鍛煉，可能會導致鋼板斷裂的發生，不僅容易產生醫療糾紛，二次手術也會加重患者的痛苦及經濟負擔。自體髂骨植骨，成骨能力強、免疫反應小，可促進骨折的愈合，但此類手術多用于出現骨折不愈合后的二期手術。近年來，國內外對于此類骨折的研究熱點聚焦于人工骨修復材料的研發。臨朐縣人民醫院近年來引入了新型仿生人工骨修復材料，應用于四肢長骨粉碎性骨折，取得了較好效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年1月—2022年8月臨朐縣人民醫院120例因外傷致四肢長骨粉碎性骨折伴游離碎骨塊的患者作為研究對象，其中男82例，女38例；年齡20～78歲，平均年齡（46.58±17.68）歲；股骨骨折51例，脛骨骨折37例，肱骨骨折32例。所有患者均對研究知情同意并簽署知情同意書，本研究經臨朐縣人民醫院醫學倫理委員會審批通過并備案。

1.2 納入與排除標準

納入標準：①符合外科學（第9版）中的四肢長骨粉碎性骨折診斷標準[1]；②影像學顯示在骨折端存在游離骨塊；③行骨折切開復位內固定治療。

排除標準：①保守治療者；②髓內釘治療者；③多發傷患者。

1.3 方法

根據患者是否愿意術中使用人工骨膜修復材料進行分組研究，不同意使用者納入對照組（n=54），同意使用骨膜修復材料者納入觀察組（n=66）。所有患者均行骨折切開復位鎖定加壓鋼板內固定。術后患者骨折愈合前均行不負重功能鍛煉，術后定期復查X線，直至骨折線模糊，達到骨折愈合標準后逐步進行負重功能鍛煉，直至能夠正?；顒?。術中記錄兩組患者手術時間、出血量等情況。對于骨折延遲愈合的患者繼續進行為期1年的持續隨訪。觀察兩組患者骨折平均愈合時間，記錄骨折延遲愈合、不愈合等情況。

全麻成功后患者取臥位，以骨折斷端為中心，依次切開皮膚、皮下組織及深筋膜。鈍性分離肌肉組織到達骨折端，清理斷端血凝塊，直視下行骨折復位內固定，術中盡量減少對骨膜的過度剝離，游離骨塊予以保留。觀察組在骨折復位后，取人工骨膜修復材料，應用生理鹽水浸濕修復材料，待其變軟后將其均勻覆蓋于骨折及游離骨塊的表面，對于存在骨質缺損者，則先于缺損處填塞骨修復材料，然后再覆蓋骨折面，給予鋼板螺釘內固定。對照組在骨折復位后，直接行鋼板螺釘內固定。手術結束后使用無菌紗布包扎，術后換藥，每3～5天換藥1次，術后2周拆線。

1.4 觀察指標

①骨折愈合標準。骨折處無壓痛、縱向叩擊痛；骨折處無反常的活動；X線檢查提示骨折處有連續性骨痂，骨折線已模糊。

②骨折延遲愈合。骨折愈合時間超過一般愈合時間（4～8個月），仍未出現骨折連接，X線顯示斷端骨痂少，骨折線仍清晰。

③骨折不愈合。骨折術后9個月，仍未達到愈合標準，繼續進行3個月的促進骨折治療，仍未愈合患者。

1.5 統計學分析

采用SPSS 22.0統計學軟件對本研究數據進行相關分析，計數資料用[n（%）]表示，采用χ2檢驗。計量資料采用（）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

120例患者均順利完成手術，術后疼痛均得到明顯緩解。兩組患者年齡、性別等基線資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。兩組患者術中出血量、手術時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。對照組平均骨折愈合時間為（19.33±3.52）周，觀察組為（15.01±2.12）周，兩組比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。對照組有17例患者出現骨折延遲愈合，經過1年隨訪，最終有6例診斷為骨折不愈合。觀察組有9例患者出現骨折延遲愈合，最終有1例診斷為骨折不愈合，兩組比較，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1、圖1。

表1 兩組患者術中及術后情況比較 [（）/n（%）]

表1 兩組患者術中及術后情況比較 [（）/n（%）]

骨折不愈合對照組74.95±12.54100.46±25.4719.33±3.5217（31.48）6（11.11）觀察組78.04±13.08105.23±27.7415.01±2.129（13.64）1（1.50）t /χ21.3110.9727.9205.5734.979 P0.1920.3330.0000.0180.026組別手術時間（min）出血量（mL）骨折愈合時間（周）骨折延遲愈合

3 討論

四肢長骨粉碎性骨折多由嚴重暴力引起，其骨折具有以下特點。①暴力較大，骨折多為粉碎性骨折；②受傷時骨折斷端處暴力尤為集中，常存在多枚游離骨塊，部分患者存在骨缺損情況；③骨折斷端周圍軟組織挫傷重，傷后軟組織腫脹明顯，局部血液循環較差；④術中骨折復位難度大，骨膜剝離多；⑤骨折延遲愈合或者不愈合發生率高。因此對于四肢長骨粉碎性骨折，特別是伴有游離骨塊的患者，要引起足夠的重視，因為此類骨折愈合時間往往比單純骨折愈合時間要長[2-4]。

在促進骨折愈合發面，特別是對于存在骨缺損的四肢長骨骨折，自體髂骨植骨被認為是首選的金標準，自體髂骨植骨愈合率高，且不存在排斥反應，但患者接受率低，且往往不適用于一期預防性治療。同種異體骨在臨床上較為常見，但其有一定的免疫排斥現象，且存在一定的感染風險。目前市場上人工骨材料有無機骨修復材料、高分子材料以及生物性材料等。這些材料往往只有傳導成骨作用，缺乏有效的營養載體，不能被新生骨組織長入并替代。近年來，骨修復材料的研發成為國內外的研究熱點，特別是能夠促進骨組織細胞生長，且隨著材料自身的降解能夠被自身骨組織完全替代的新型骨修復材料的研發，成為各研究中心的熱點。

隨著仿生學的不斷發展，骨修復材料的仿生理念越來越引起學者們的興趣。人體的骨組織是由有機物、無機物和水組成的。其中最主要的無機物是羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA），主要的有機物是膠原?；冖裥湍z原蛋白和羥基磷灰石為基礎的新型仿生人工骨膜修復材料是我國自主研發的一種新型骨修復材料，該產品具有天然骨的微細結構及理化特征[5-8]。其制備過程為，將牛的跟腱進行加工處理，提煉出膠原蛋白，將Ⅰ型膠原進行預處理，去除其抗原特性，作為骨組織支架模板，在含有鈣磷的鹽溶液中進行納米級的技術組裝，將礦化的含碳酸根的羥基磷灰石均勻密布于Ⅰ型膠原的支架模板上，這樣制備出來的材料具有天然骨組織的框架及分級結構，其中Ⅰ型膠原與HA 的混合比例為1:1，厚度為6 mm。

Ⅰ型膠原本身就是人體骨組織中由成骨細胞分泌的主要的有機物，有研究表明，Ⅰ型膠原具有較好的生物相容性及可吸收性，且抗原性較低，可降解，能促進骨細胞的遷移及附著[9-13]。RUNHUA Y等[14]研究發現，Ⅰ型膠原具有調節促進骨細胞生長的作用，人工骨膜修復材料在植入人體后，其中Ⅰ型膠原降解為氨基酸，為骨組織細胞提供充足的營養，刺激成骨細胞、成纖維細胞等在其表面擴散、增殖，進而促進骨的形成。但由于Ⅰ型膠原降解快、機械強度低，因此還需要HA進行支撐。

羥基磷灰石是人體骨組織中最主要的無機物，其長度為200～400 nm，厚度為15～30 nm。體內植入羥基磷灰石后可在短時間與周圍組織密切結合，生物相容性較好[15-18]。隨著新骨的形成，羥基磷灰石逐漸降解，最終實現自體骨組織的重建[19-22]。MCLOUGHLIN S等[23]研究發現，人工骨修復材料中的Ⅰ型膠原能夠促進成骨細胞在其表面進行生長、增殖，而羥基磷灰石則對成骨細胞起到了調節作用。人工骨修復材料不僅具有良好的機器強度，還具有良好的生物相容性，在骨組織的修復過程中具有重要意義[24-26]。人工骨修復材料在三維空間上具有多孔形態，有利于物質的轉運和細胞的代謝，同時，這種孔隙結構有利于骨細胞的成長和延伸。動物實驗表明，新型仿生人工骨膜修復材料對人為造成骨缺損的新西蘭兔具有顯著的促進骨修復和骨再生作用，其效果可與自體骨移植相媲美[27]。

在本研究中，觀察組患者平均骨折愈合時間為（15.01±2.12）周，明顯短于對照組的（19.33±3.52）周，且術后骨折延遲愈合及不愈合發生率顯著低于對照組（P＜0.05）。因此，對于四肢長骨粉碎性骨折，特別是伴有局部游離骨塊的患者，一期應用人工骨修復材是有必要的。本研究病例數相對較少，尚需多中心、大樣本調查研究予以進一步證實。