買吾拉江·麥麥江,祖麗胡馬爾·艾合麥提

1.烏魯木齊國際醫院骨科,烏魯木齊 830000; 2.新疆醫科大學第一附屬醫院重癥醫學科,烏魯木齊 830000

骨缺損常見于創傷、嚴重感染、先天畸形和腫瘤切除術后等,其缺損部位以四肢長骨干為主。目前治療骨缺損的方法包括骨植骨技術、Masquelet技術[1]、Ilizarov骨搬移技術[2-4]等。盡管各種人工骨移植材料,如異體人工骨移植材料,已被開發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、骨傳導基質和生長因子,可用于局部增強骨愈合,[5]但自體骨移植仍是骨缺損治療的金標準[6-7]。Christensen[8]最早提出髓內釘技術,并廣泛應用于各種嚴重骨折的固定、長骨骨不連及骨缺損的治療。之后髓內擴髓術被提出,發現在擴髓過程中產生的骨碎屑具有自體骨移植所需的成骨特性,然而在擴髓過程中髓腔壓力增大,易出現脂肪栓塞、成人急性呼吸窘迫綜合征、術中猝死和無菌性皮質熱損傷等并發癥。1986年,Green[9]首次提出系鉸刀-灌洗-抽吸(reamer-irrigator-aspirator,RIA)為一體的新型技術并闡述其原理,直到20世紀90年代末被引入臨床,有效降低擴髓過程中髓腔壓力。在其早期使用過程中,研究者發現通過RIA技術獲取的骨碎屑中含有大量具有生物活性的成骨細胞和骨母細胞,顆粒狀抽吸物可采用篩網狀容器收集,在骨科領域中作為理想的骨移植物獲取方法廣泛應用于治療各類骨缺損[10-12]。本文就RIA裝置構造、技術特點及臨床應用作一綜述,以便臨床醫師對此技術有更深刻地了解。

1 RIA裝置構造

RIA裝置由美國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個一次性鉆頭、1個可重復使用的驅動軸、1個密封容器和1套管組件組成(圖1)。此外還需要1個3L袋沖洗劑(生理鹽水或乳酸林格氏液),以及負壓吸氣、吸痰裝置,即構成了擴髓-灌洗-抽吸三步驟。該裝置設計目的是使用一個連接到手持式管的強力單道鉆頭,該管包裹旋轉驅動軸,允許系統同時沖洗和吸入鉆孔過程中產生的長骨干髓腔內骨碎屑?？招逆団伜辖痱寗虞S由一根塑料管控制,可在鉆頭處持續沖洗,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500mm篩孔的骨顆粒過濾器,以捕獲鉸削骨碎屑。這細網捕集器可以捕獲骨顆粒物,但流體容易通過。鉆頭直徑從12～19mm不等,鉆長根據脛骨及股骨長度分別設定為360mm和520mm。術前放射影像評估是測量髓腔管徑及骨皮質厚度有效且重要的方法,需要測量長骨干前后位和側位X線片,基于這些測量數據才準確計算出合適的鉸刀頭直徑。由于和長骨干髓腔在峽部橫切面上看類似橢圓形,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量值。髓腔直徑可以通過將不透X線的測深儀放置與下肢力線垂直方向,再利用放射影像調整測深儀直徑完全覆蓋髓腔管徑而進行測量。根據此測量值,確定植入物的尺寸,并選擇比測量值大1～1.5 mm,或者與髓腔最狹窄部分外圍的直徑相似,但不超過該直徑45%的鉆頭。

圖1 RIA裝置示意圖

應用RIA技術在獲取移植骨過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險[14]。Gehweiler等[15]將45具完整的新鮮冷凍人尸體股骨進行了CT掃描后,分別計算其髓腔直徑后隨機分為3組,每組使用RIA技術擴髓鉆孔,第一組采用直徑比股骨髓腔的鉆頭擴髓,第二組擴髓鉆頭直徑比股骨髓腔最窄處大2.5 mm,第三組擴髓鉆頭直徑比股骨髓腔最窄處大4.0 mm,擴孔后進行第二次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)?？梢婋S著擴髓鉆頭相對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險。對于RIA技術中擴髓鉆頭直徑的選擇因地域相關的個體差異而不同。歐美國家人種較亞洲人體型龐大,骨骼強度高,骨髓腔周徑長,因此對亞洲患者擴髓鉆頭大小的選擇需要調整。日本Niikura等[16]收集了22例接受RIA技術進行取骨和髓內清創患者的臨床及影像學資料發現,5例擴髓鉆頭的直徑為12.0mm ,4例12.5mm,9例13.0mm,13.5mm、14.0mm、14.5mm、15.0mm各1例。平均術中出血量為1158.6mL(范圍為100～3 800mL)。所有患者擴髓器進入髓內管,無術中骨折病例。5例術后CT掃描發現骨皮質穿孔(11.9%),但患者無癥狀。術后發生股骨骨折1例(2.4%)。可見在RIA術中擴髓時,隨著鉆頭直徑增大,術后發生骨皮質穿孔及骨折發生率愈高。

2 RIA技術中移植骨促成骨的細胞分子學機制

骨缺損修復過程中,移植骨需要較強的成骨性和骨傳導性。據報道,RIA技術擴髓后獲取的骨顆粒和濾液中均含有充分的骨髓基質干細胞[17]和多種成骨因子[18-19]。Sagi等[20]在比較同一患者髓腔內RIA取骨和髂嵴取骨的定性和定量評估中發現,通過RIA裝置獲取的移植骨樣本中存在大量間充質干細胞(mesenchymal stem cell,MSCs)、骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)的表達和血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)受體。這些結果表明與髂骨嵴植骨相比,RIA具有優越的成骨和骨蛋白傳導性能以及等效的骨傳導性能。Crist等[21]在分析通過RIA技術和髂骨嵴取骨獲取的移植骨顆粒過濾液中相關蛋白含量定量測定研究中發現,RIA組和髂骨嵴組所有移植骨濾液樣本中的細胞均可以順利地培養出理化性質相似的蛋白質,而RIA過中含有較高水平的骨橋蛋白、骨保護素(bone morphogenetic protein,OPG)、血小板衍生因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、轉化生長因子(transforming growth factor,TGF)等,這些具有生物學活性的蛋白質可以刺激成骨細胞生長和抑制破骨細胞生成。此研究表明RIA技術獲取的移植骨顆粒過濾液具有增強骨骼生成、愈合和重塑等臨床應用潛力。然而,并非所有患者接受RIA技術獲取的松質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骨中獲得,但移植骨同樣可以從先前經歷髓內釘放置和移除的長骨中收獲,這一過程稱為二次擴髓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量高于天然長骨。

3 RIA技術的臨床應用

自體骨移植是治療骨不連和節段性骨缺損的首選方法[23]。松質移植骨具有成骨作用、骨誘導和骨傳導特性,同時可以提供結構支撐,較好的生物組織相容性,最大程度降低疾病傳播風險。近年來,長骨干髓腔擴髓后產生的骨顆?？勺鳛樽泽w移植骨的可靠來源。而RIA技術相比髂骨取骨克服了上述缺點,并可獲得更多的骨量。據報道,通過使用RIA技術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RIA技術獲取的移植骨具有并發癥少、骨量多、操作時間短等優點。Gálvez-Sirvent等[24]在研究對脛骨干無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技術是一種獲取自體松質骨更有效的方法。自體松質骨移植物的獲取部位主要有股骨遠端、脛骨近端、脛骨遠端或橈骨遠端等,但臨床上多數以前方或后方髂骨嵴處為主。然而,髂骨嵴骨移植術后也有許多常見并發癥,例如切口感染、不愈合血腫、瘢痕、漿液腫、術后股神經性疼痛、股外側皮神經損傷引起的感覺障礙等,也包括一些罕見的并發癥,包括假性動脈瘤、動-靜脈瘺、骨盆不穩定、髂前上棘撕脫傷、疝氣等[25]。 van de Wall等[26]在一項對髂骨移植和RIA骨移植進行系統回顧和meta分析比較后發現,與髂骨嵴獲取移植骨相比,RIA在供區發生慢性疼痛和感染的風險更低。髂骨嵴取骨術后易發生股外側皮神經衰弱皮膚瘢痕麻木等并發癥,而RIA術后罕見。兩組患者發生血腫和醫源性骨折的風險幾乎相等。就植入部位的愈合率和愈合時間而言,兩種骨移植方式無明顯差異。由此可見,RIA技術可以避免髂骨嵴取骨所產生的并發癥,同時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例骨不連和創傷后節段性骨缺損患者的前瞻性隨機對照試驗研究數據顯示,前路髂骨移植獲取移植骨量為5～60mL ,手術時間33.2min,后路髂骨移植獲取移植骨量為20～100mL,手術時間40.6min,RIA技術取移植骨量為5～90mL,手術時間29.4min。由此可見,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技術在手術時間方面明顯短于后路髂骨取骨,其手術費用也少于前、后路髂骨取骨 。術后出現骨不連再手術率及供區并發癥各手術間無明顯差異,但術后隨訪過程中RIA患者供區疼痛評分明顯低于其他兩組(P<0.001)。

無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鍵,RIA技術在髓內髓內清創引流感染壞組織的同時,也能避免髓腔壓力及溫度過高導致脂肪栓塞和髓腔內正常骨組織熱壞死[28]。對于RIA技術治療長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,文獻鮮有報道,其臨床療效尚未肯定。Tosounidis等[29]總結RIA技術在長骨骨髓炎治療中的最新研究進展中提出,在感染性骨缺損和骨髓炎中RIA技術存在不適用于長骨髓腔直徑<12mm的擴髓、干骺端感染區域清創不充分和潛在出血風險等諸多弊端。另外,RIA的使用在開放性骨折治療中降低感染風險未獲得認可,但結合抗生素骨水泥棒則是一種控制感染的輔助策略[30]。

4 RIA技術適應證及禁忌證

在骨科手術中使用RIA裝置必須要精確測量髓腔管徑以便植入合適的髓內植入物或假體。RIA技術作為移植骨的獲取方法,其適應證與其他獲取移植骨的方法類似,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有一定優勢。盡管RIA技術獲得的骨移植物體似乎與髂骨后嵴的體積相當,但前者有潛在更強的生物學活性來促進骨折愈合。另外,由于因肥胖或其他慢性基礎代謝性疾病無法耐受髂骨嵴取骨的患者,采用RIA技術可在髓內獲取移植骨,況且髓內移植骨獲取的必要條件也不限制個體需要發育成熟的骨骼、生理年齡<65歲以及髓腔內形態規整。盡管先前在股骨或脛骨髓腔內放置的髖關節或膝關節假體以及髓內釘裝置有一些自身優勢,但這對RIA技術來說是絕對禁忌證;代謝性骨疾病、活動性腫瘤骨轉移和既往骨髓炎病史、嚴重骨質疏松、高齡和凝血功能異常也是RIA技術的相對禁忌證[31]。

5 RIA技術并發癥

醫源性骨折和大出血是RIA技術最嚴重的潛在并發癥,與其他標準的鉆孔器相比,RIA裝置有獨特的設計,即鋒利的鉆頭尖端與灌洗及抽吸裝置相連。RIA裝置在擴髓過程中可能會出現軸向偏移損傷前方骨皮質甚至穿孔、膝關節軟骨韌帶損傷及RIA裝置在椎管峽部卡住。在收集移植骨過程中長時間持續抽吸還可能發生大量失血,一次常規股骨管采血可以導致大約100mL的失血。如果患者有凝血功能障礙或正在進行顯著抗凝治療,可能出現采集區域周圍形成血腫。導針彎曲或斷裂也會增加鉸孔軸向偏移的風險。Marchand等[32]研究表明,與傳統移植骨獲取方法比較,RIA技術可獲取足量的可再生移植骨組織。然而,該技術中失血量大,約44%接受RIA骨移植手術的患者需要輸血,紅細胞比容平均下降13.7。Bidolegui等[33]收集24例骨缺損患者用RIA技術順行擴髓股骨髓腔植骨治療測量并評定移植骨收集的體積、術中出血量及術后疼痛VAS評分。結果術中移植骨獲取量30～60mL(平均45mL),在10例患者中通過RIA技術收集的移植骨足以修復骨缺損,2例(17%)需要添加自體髂骨嵴植骨才能完整修復骨缺損,術后被證實血紅蛋白平均下降4.1 g/dL,4例(33%)患者輸注了1個單位懸浮紅細胞,術后膝蓋疼痛3個月時的平均VAS評分為1.6分,6個月時為0.4分,所有患者未出現RIA相關股骨骨折或穿孔。

綜上所述,對于骨缺損患者,RIA技術可獲取理想的移植骨,是一種安全、有效、快速的新型手術方法,但也存在出血量大、費用高、醫源性骨折、輻射大等弊端,該技術對操作者有嚴格的要求,結合患者病情實施個體化手術方案。臨床醫師需要深入了其構造及工作原理,把握好適應證,經過系統規范化培訓,將并發癥降至最低。目前RIA技術在臨床應用時間較短,仍需長期多中心、大量本、隨機對照研究證實其療效。

作者貢獻聲明：買吾拉江·麥麥江:綜述設計、文章撰寫;祖麗胡馬爾·艾合麥提:文獻查閱、資料收集、審校