打壓成形植骨治療大段骨缺損的可行性研究

席 澍,張純樸,張英澤,張立元,張志國,邢文釗(.河北醫科大學第三醫院骨傷科，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 05005；.河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 05005；.河北省第七人民醫院骨外科,河北 定州07000)

·論著·

打壓成形植骨治療大段骨缺損的可行性研究

席 澍1,張純樸1,張英澤2,張立元3,張志國1,邢文釗1
(1.河北醫科大學第三醫院骨傷科，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 050051；2.河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 050051；3.河北省第七人民醫院骨外科,河北 定州073000)

目的探索優化植骨新方法，研究打壓成形植骨治療大段骨缺損的可行性。方法按照骨缺損的三維解剖形態制備打壓成形模具。將髂骨碎骨顆粒與組織生物膠混合，裝入模具打壓成形。將打壓成形的段狀骨植入骨缺損處，行內固定。結果打壓成形模具可將碎骨顆粒打壓成帶腔管的管狀骨，解剖形態與骨缺損一致。將制成的大段管狀結構骨植于山羊股骨缺損處觀察8周，植骨與股骨斷端皮質連續,骨髓腔通暢。結論利用打壓成形模具可將碎骨顆粒打壓成解剖形態與骨缺損一致的帶管腔的管狀骨，優化了植骨方法，為大段骨缺損的治療提供了新方法、新思路。

骨缺損；骨骼移植術；山羊

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.07.025

創傷、感染、腫瘤以及先天性骨病所致的長骨大段骨缺損為難治性[1]骨不連或骨缺損，其治療一直是骨科的難題和研究熱點。目前長管狀骨大段骨缺損的治療和功能重建仍是骨科臨床治療的極大挑戰[2]。雖然有骨搬移[3]等技術的不斷發展和完善，但自體骨移植仍然是治療骨缺損的首選。本研究嘗試根據骨缺損的三維解剖形態制備打壓成形模具，將動物髂骨制成碎顆粒狀與組織生物膠混合，裝入模具進行打壓成形，并將打壓成形的管狀骨植入骨缺損處，行內固定，觀察其愈合情況。

1 材料與方法

1.1 實驗動物:本地成年、健康的雄性山羊2只,年齡24個月,體質量約30kg,由河北省實驗動物中心提供，購入后在河北醫科大學第三醫院動物實驗室圈養1周,觀察健康活潑、活動無異常納入實驗。

1.2 模具制備:按管狀骨形態(山羊股骨)預制可拆裝模具，包括帶微孔底盤、帶微孔固定片、軸芯、2.0克氏針、打壓套管。微孔圍成的圓周內徑為缺損股骨的外徑，底盤中央的圓孔通過螺紋與軸芯相連接，2.0克氏針穿過底盤微孔后穿入固定片微孔，底盤微孔與固定片微孔同心相對，長度由底盤和固定片間距控制，克氏針穿過同心相對微孔圍成欄柵狀管壁結構，軸芯到克氏針的間隙為預制骨的壁厚，打壓套管的壁厚較預制骨的壁厚稍小，打壓套管沿著軸芯打壓。

1.3 實驗方法

1.3.1 術前準備及麻醉:實驗動物術前18h禁食水(山羊為反芻動物),術前肌內注射速眠新(0.1mL/kg),30min后追加初次劑量的1/2,麻醉效果可維持2h以上。經頸靜脈置管,術中5%葡萄糖鹽水靜脈滴注補液,術中靜脈滴注160萬U青霉素。常規消毒鋪巾(保持口鼻腔呼吸通暢),局部1/10萬鹽酸腎上腺素生理鹽水注射。

1.3.2 切取髂骨:麻醉顯效后，髂骨區及股骨區備皮，碘伏消毒手術野皮膚20cm×20cm，沿髂嵴依次切開皮膚、皮下組織直達髂骨表面，切開骨膜至骨面,用骨膜剝離器剝離骨膜,自髂后上棘側方約1cm處向外取出4cm×5cm大小的整塊髂骨，生理鹽水沖洗切口后,充分止血,逐層縫合切口。

1.3.3 管狀結構骨段制備:將取出的山羊髂骨制備成3mm3骨顆粒，將顆粒骨裝入已高溫消毒的模具內，模具內松散的顆粒骨高度為1cm左右，注入生物膠1支(生物膠屬于醫學生物黏合劑類，包括纖維蛋白原、氯化鈣、Ⅷ因子、抑肽酶組成的Ⅰ劑和凝血酶組成的Ⅱ劑，使用前將2劑于恒溫箱溶成2.5mL的生理鹽水水劑；使用時涂于骨片的斷面上，使骨片黏合復位；有黏合強度高、復位性好、愈合快的特點，其本身不參與成骨)，將打壓套管從軸芯上端向底座打壓，將顆粒骨及生物膠混合打壓至骨柱高度5cm左右，將軸芯擰出，逐一拔出克氏針,完成山羊髂骨顆粒打壓成形。

1.3.4 山羊股骨區手術:同側股骨區縱行逐層切開顯露至股骨，將股骨中段用線鋸去除5cm，將打壓成形后的管狀結構骨植于缺損處，用鋼板行內固定,生理鹽水沖洗切口后,充分止血,逐層縫合切口。

1.3.5 術后護理:術后將山羊置于通風良好處,待完全清醒后,放回圈中,給予清水、精飼料喂養,給予青霉素160萬U/d肌內注射，1次/d,切口換藥1～3d 1次，避免切口感染，術后8d拆除縫線，密切注意山羊飲食、活動及排便情況，發現異常情況及時早期處理。

1.3.6 取材和觀察方法:術后即刻攝片觀察打壓成形骨段的固定情況，術后第8周取材，行X線片及CT掃描檢查。

2 結 果

2.1 大體觀察：打壓成形的管狀骨解剖形態與切取的骨段形態一致，壁厚較正常骨的皮質厚一倍，長度相等，有完整的腔隙，表面成明顯的顆粒粗糙面(圖1)。

2.2 影像學觀察：植骨當日X線片顯示,骨缺損處管狀結構骨段植入確切，鋼板固定良好(圖2)。植骨后8周X線片顯示,骨缺損的遠近段骨皮質連續，骨髓腔存在(圖3)。術后8周CT顯示,縱剖面原骨缺損處皮質連續，骨髓腔通暢，橫斷面呈骨髓腔圓形存在(圖4)。

圖1 打壓成形后的管狀結構骨 A.橫面觀;B.縱面觀
圖2 術后即刻X線片 A.正位;B.側位
圖3 術后第8周X線片 A.正位;B.側位
圖4 術后第8周CT圖像 A.冠狀面;B.橫斷面

3 討 論

長骨大段骨缺損是臨床骨科治療的難點，也是目前研究的熱點。一般認為,總長度<6cm的節段性長骨缺損多能夠通過常規的自體或人工骨移植而達到恢復或基本恢復傷肢長度和功能的作用，然而，總長度>6cm的大段長管狀骨缺損的重建和修復則非常困難和復雜，當前臨床上常用治療方法有牽拉成骨技術[4]、同種異體骨移植技術、髓內釘加鈦網內植骨技術及自體骨移植等。

牽拉成骨技術的特點是微創、操作簡單，治療費用相對較低，但其亦存在許多缺點,固定時間長，操作繁瑣，需要每天對固定器材進行微調，而且有神經、血管損傷，鋼針松動,針道感染，以及鄰近大關節活動受限等并發癥。大量同種異體骨移植的爬行替代[5]能力有限，又因為其術后有感染、骨不愈合等并發癥，故臨床上在大段管狀骨缺損的治療中使用相對較少。Clements等[6]研究發現髓內釘輔以鈦網植骨技術是治療大段管狀骨缺損的新方法，鈦網可以起到橋接的效果。但我們認為髓內釘的應用可以影響到髓腔的血運，特別是對于萎縮性骨不連且合并局部血供不良的患者慎用。

自體骨移植是目前公認的治療骨缺損的有效方法，供骨部位包括髂骨、腓骨、橈骨、肩胛骨移植等,各有其優、缺點。在大段管狀骨缺損的治療中，以帶血管蒂腓骨移植的報道較多，但是腓骨移植術后供骨區的并發癥較多，術后供骨區存在客觀運動減弱、主觀不適、疼痛或感覺異常。髂骨是臨床治療中最好的供骨區。其存在著特殊優勢，髂骨區骨量大，中間是松質骨，內外板是皮質骨，取骨后并發癥相對較少，骨髓中含有各種生長因子[7]及活性干細胞[8]成分，有促進骨再生的作用。所以，合理利用髂骨的松質骨和皮質骨成為目前探索髂骨植骨的重要課題。Aro等[9]研究認為,膜內成骨和骨折端間隙有顯著關聯，骨折間隙小，骨折端接觸緊密，有利于膜內成骨的產生。以往所植髂骨常修剪為顆粒狀、條狀，在骨折周圍呈散在堆狀植骨，在植骨術后常由于肌肉的收縮運動，所植髂骨有不同程度的移位改變，并且植骨成活后的骨單元不等距，周圍的軟組織易于侵入，最終影響治療效果。

雖然髂骨骨量較大，但取骨后不能再生和重復使用，其來源有限，所以合理、有效地使用髂骨資源是每個骨科醫生的研究課題。本研究通過取出山羊髂骨塊來制備成顆粒骨，并利用特制的模具將骨顆粒及生物膠混合打壓成形，得到與長管狀骨結構一致的管狀骨結構，解決了缺損區的骨形態問題，保持了髓腔血流再通，為髓腔內的膜性成骨創造了有利條件，且節省了髂骨資源，優化了植骨方式，手術操作也較為簡單，為臨床上解決各種原因引起的骨缺損，尤其是對于大段管狀骨缺損的治療提供了新思路及新方法。

打壓成形植骨治療大段長管狀骨缺損的優點總結如下：①打壓成形技術可以根據長骨缺損骨質的長度、直徑、皮質骨厚度，人為控制骨的形態，制成解剖形態與骨缺損一致的骨段，優化了植骨方式；②封閉打壓成形骨結構有效阻擋了骨折周圍軟組織的侵入；③成活骨單元的距離均勻分布，利于骨的連接及愈合；④由于打壓成形的骨段是管狀中空結構，相當于通暢的骨髓腔，加強了髓腔的血流灌注，增強了所植骨的血液供應，為髓內膜性成骨創造了有利條件；⑤管狀中空結構的管狀骨，大大節省了髂骨資源；⑥與腓骨移植相比，髂骨移植明顯降低了供骨區術后并發癥的產生；⑦與同種異體骨植骨相比較，髂骨屬于自體骨移植，不存在排斥反應，骨愈合的生物學特性基本正常。

本研究尚存在一些問題:①打壓成形后的骨段生物力學性能如何；②髂骨顆粒與所用生物膠的配比比例如何；③成活的骨結構組織學檢查如何等。這些均有待于大量實驗研究提供可靠的數據。

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(本文編輯：趙麗潔)

2013-12-06；

2014-04-06

席澍(1989-)，男，安徽滁州人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事骨傷科疾病診治研究。

R687.34

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1007-3205(2014)07-0812-03