多孔磷酸三钙修复腔隙性骨缺损38例随访研究

2015-05-26   文章来源:许宋锋 徐明 于秀淳 孙玉玺 杨阳 苏情 胡睿 翟永飞 卢建熙    点击量:1394 我要说

  【摘要】目的:报告多孔磷酸三钙 ( tricalcium phosphate,TCP )治疗38例腔隙性骨缺损患者至少随访2年的临床效果。方法:2008年3月至2011年9月,对38例腔隙性骨缺损患者采用多孔磷酸三钙填充修复,男22例,女16例。年龄3~58岁,平均23岁。缺损范围最小0.72cm3,最大151.88cm3,平均35.62cm3。随访25~65个月,平均41个月。采用在体TCP人工骨降解的X线片并图像分析软件分析植骨区灰度变化,计算材料降解率,动态观察多孔磷酸三钙人工骨降解情况。结果:所有患者术后未见任何过敏或毒性反应。随时间延长,人工骨材料逐渐降解,新骨逐渐形成,以术后1年内降解速度最快。患者年龄越小(<16岁)、肿瘤体积越小 (<10cm3),新骨成骨、材料降解速度越快。结论:多孔磷酸三钙人工骨可以用作良性或侵袭性骨肿瘤骨缺损的修复,平均随访 41个月,疗效满意。

  随着β-磷酸三钙(β-TCP)生物陶瓷研究的深入,它的成骨及降解效应被得到肯定,近年来临床应用愈来愈广泛,可是缺少植入人体后的大样本长期临床研究。我们以往研究表明,多孔磷酸三钙人工骨可以用作骨肿瘤缺损的修复并取得满意早期临床疗效。那么,其对于腔隙性骨缺损修复的长期疗效如何?2008年以来,我科对38例腔隙性骨缺损采用多空磷酸三钙填充修复,至少随访2年,疗效满意。

  资料与方法

  一、 一般资料

  2008年3月至2011年9月,我们对38例腔隙性骨缺损患者采用多孔磷酸三钙填充修复,其中男22例,女16例。年龄3-58岁,平均23岁。病变原因:内生软骨瘤9例,骨囊肿6例,死骨及炎性组织6例,骨纤维结构不良5例,非骨化性纤维瘤3例,嗜酸性肉芽肿2例,骨巨细胞瘤2例,增生性纤维瘤1例,软骨母细胞瘤1例。病变部位:股骨13例,胫骨11例,指骨4例,肱骨4例,掌骨、腓骨、胸骨、桡骨、距骨、跟骨各1例。缺损范围最小0.72cm3,最大151.88cm3,平均35.62cm3。随访25-65个月,平均41个月。术后观察患者全身及切口局部反应,复查随访时常规摄患部DR-X线平片,部分患者行CT扫描。术后常规抗生素治疗24h,个别延长至48h。引流液24h后<50ml/日即拔除引流管(条)。

  二、手术方法

  采用硬膜外或臂丛麻醉,I例胸骨采用全麻。常规显露病变,开骨槽并彻底刮除肿瘤组织。瘤壁以电刀或苯酚彻底、广泛烧灼,注意避免苯酚外溢灼伤正常组织。生理盐水反复冲洗,纱布填塞瘤腔并彻底止血。以颗粒状多孔磷酸三钙填充,松散放置,不挤压。38例中2例负重部位骨缺损范围较大的采用异体松质骨条+多孔TCP人工骨,1例为右股骨骨巨细胞瘤术后复发(缺损范围21cm2),1例为左股骨颈骨纤维结构不良(缺损范围15cm2)。其余均为单纯TCP人工骨填充。

  多孔磷酸三钙生物陶瓷颗粒由上海贝奥路生物材料有限公司研制和生产,成分为β-TCP,纯度>95%,直径3-5mm,孔隙率(70±15)%,均匀分布球形孔径500-600um,孔壁光滑,连接径110-120um,孔隙连通率>99%(图1)。

  三、疗效判定标准

  通过X线进行磷酸钙人工骨的图像分析,半定量反映材料降解情况,间接反映新骨生成情况。分别于术前1周内、术后l个月、3个月、6个月、1年、2年、3年行正位X线摄片,16格区分法并使用图像分析软件Imagetool V3.0(UTHSCSA,USA)分析植骨区灰度变化,计算材料降解率,动态观察多孔磷酸三钙人工骨降解情况。半定量评定标准(5分法)具体为:“一”材料边界和内部结构清晰易辨;“+”材料边界模糊,但内部结构易辨;“++”材料边界和内部结构模糊,结构较难辨认;“+++”材料内部结构无法辨认,但材料痕迹存在;“++++”材料痕迹消失,与周围结构融合。

  28例序列影像资料完整的患者进行图像半定量分析,其中3例超过2年但是不足3年。按年龄分为<16岁组(10例)和>16岁组(18例),按肿瘤体积分为<10cm3组(16例)和>10cm3(12例)。

  结果

  所有患者术后术见任何过敏或毒性反应,无皮疹或高热,无瘙痒或红肿,术前和术后1-2周内的血钙、磷水平未见明显升高,伤口均Ⅰ期愈合。X线片显示人工骨与宿主骨贴合紧密无间隙,随时间推移,骨缺损处材料逐渐降解,骨小梁形态逐渐形成,解剖形状大部分或全部恢复。

  总体观察(表1)(图2),术后3个月约一半人工骨降解(51.89%),同时新骨形成;术后6个月,人工骨残余约l/4,新骨小梁形成(图3-6);术后1年骨小梁塑形满意,仍有人工骨存在(87.78%),多数出现硬化骨(图3-6);术后2-3年甚至5年,人工骨未完全降解(96.48%~99.04%),但患者功能正常3-4)。说明随时间延长,人工骨材料逐渐降解,新骨逐渐形成,以术后1年新骨成骨、材料降解速度最快。

  年龄<16岁组新骨成骨、材料降解速度明显高于>16岁组,差异有统计学意义(P<0.05),术后1个月至12个月最明显(P)。说明年龄越小,新骨成骨。材料降解速度越快,新骨塑形时间越短,功能恢复越快。

  体积<10cm3组新骨成骨、材料降解速度明显高于>10cm3组,差异有统计学意义(P<0.05 ),术后3个月至12个月最明显(P<0.01)。说明肿瘤体积越小,新骨成骨、材料降解速度越快,新骨塑形时间越短,功能恢复越快。

  术后1年部分病例随访出现骨硬化现象(图3-5),可能由于人工骨材料没有完全降解,而新骨形成满意,导致局部密度增高。随时间进一步延续,人工骨材料进一步降解(速度慢于术后1年内),新骨进一步塑形,恢复原有骨小梁结构及髓腔再通。

  讨论

  骨肿瘤病灶清除术后形成的骨缺损是骨科治疗的一个难题。理想的人工骨修复材料应具有良好的生物相容性,能有效充当新骨形成的支架,在体内逐渐生物降解并被新生骨组织替代。植骨一般分为结构植骨和填充植骨。对于无机陶瓷材料,弹性模量高,力学强度较差,更适合于结构植骨,即为骨髓干细胞提供暂时性支架结构,利于细胞贴附,随新生骨组织逐渐形成,支架结构逐渐降解。同以往研究类似,多孔TCP主要充当新骨形成的支架,发挥骨传导作用完成骨缺损修复。我们发现,术后X线片多孔TCP颗粒间有间隙,部分材料甚至远离缺损部位。但是,术后随访发现仍然取得良好骨修复效果,游离的TCP逐渐降解消失(图3),进一步提示本研究所采用多孔TCP人工骨具有良好生物降解性。Lu等的研究指出,TCP降解性优于CPC,因为其降解主要依靠生理溶液溶解而不是CPC依赖的细胞介导降解。我们认为手术中应当将多孔TCP人工骨松散放置,不要施加任何挤压力,更不能像对待自体骨和异体骨那样打压植骨,因为β-TCP生物陶瓷的带有内连接的多孔微结构是其成骨及降解的必备微环境条件,而打压植骨则破坏了人工骨的微结构,使其成骨及降解过程完成缓慢。因此,结构比材料本身更重要。

  对于骨缺损的修复,要在对骨组织形成和再生过程充分认识的基础上,不仅仅是植入新的空间结构,更重要的是骨缺损部位形成新的功能性骨组织。近年来,除了传统自体骨和异体骨,生物陶瓷材料逐渐应用于临床骨缺损修复,主要包括磷酸三钙(tricalcium phosphate、TCP)、羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)和自固化磷酸钙(calciun Phosphate cement,CPC)。CPC已作为骨替代物用于骨肿瘤骨缺损的修复,取得了优于HA烦人临床效果。Lu等的研究指出,TCP较CPC、HA具有更好的降解性和成骨效果。本组研究表明,随时间延长,TCP人工骨材料逐渐降解,新骨逐渐形成,以术后1年内降解速度最快。患者年龄越小(<16岁)肿瘤体积越小(<10cm3),新骨成骨、材料降解速度越快。

  我们认为,对于上肢(如肱骨、指骨等)及不负重部位(如胸骨等)的骨缺损,可以采用单纯多孔TCP填充修复(图3)。对于脊柱、下肢等负重部位,应当使用内固定钢板或适当选用自体骨、异体骨做辅助支撑。以往临床研究也采用多孔TCP人工骨与自体骨,异体骨混合用于大范围骨缺损的修复。Jiang等采用本研究使用的多孔TCP+内固定钢板治疗跟骨骨折,优良率91.9%。Dai等将本研究使用的多孔TCP+融合笼用于颈前路椎体间融合,随访2年,影像融合率100%。同样用于腰椎后外侧融合,随访3年,影像融合率100%,而自体骨组均出现取骨处疼痛现象。因此,本研究采用的多孔TCP在脊柱、下肢等负重部位骨肿瘤骨缺损修复中也应当具有良好的骨缺损修复效果。

  多孔β-TCP人工骨颗粒作为一种新型的生物可控性微结构的骨植入修复材料,具有良好的生物相容性、可降解性、骨传导性等优点,可以取代同种异体骨作为修复骨腔隙性缺损的植骨材料。我们临床长期随访表明,虽然存在生物力学强度差、支撑力不够等不足,多孔磷酸三钙修复腔隙性骨缺损的成骨能力确切、降解速度可靠。本研究仅为单中心临床回顾性研究,尚需进行前瞻性多中心、随机对照临床研究,更客观的评价此材料的临床应用价值。


(参考文献略)

选自《中国骨与关节杂志》2014年4月第3卷第4期


  作者:许宋锋 徐明 于秀淳 孙玉玺 杨阳 苏情 胡睿 翟永飞 卢建熙

  济南军区总医院骨病科 ( 许宋锋,徐明,于秀淳,孙玉玺,杨阳,苏情,胡睿,翟永飞 );

  上海贝奥路生物材料有限公司 ( 卢建熙 )


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