李海峰，刘宇，王建兵，顾三军，殷渠东，沈友银，杨月舟（.江苏省无锡市第九人民医院骨科，江苏无锡406；.江苏省无锡市仁德医院骨科，江苏无锡4000）



体外成形多柱状骨水泥填充物应用诱导膜技术在骨缺损中的治疗效果

李海峰1，刘宇1，王建兵1，顾三军1，殷渠东1，沈友银2，杨月舟2
（1.江苏省无锡市第九人民医院骨科，江苏无锡214062；2.江苏省无锡市仁德医院骨科，江苏无锡214000）

摘要：目的探讨体外成形多柱状骨水泥填充物应用诱导膜技术在骨缺损治疗中的治疗效果。方法诱导膜技术第一阶段手术行彻底扩创和骨固定后，根据骨缺损的大小，在体外制作相应大小的多个柱状结构骨水泥填充物，凝固、冷却后置入骨缺损部位，骨感染者使用抗生素骨水泥；第2阶段手术切开诱导膜取出填充物后植骨。按上述方法治疗16例骨缺损长度2.0～9.0 cm（平均6.1 cm）患者，其中骨感染11例。骨缺损愈合分级和邻近关节功能恢复分级分别按Paley方法评价。结果除1例骨感染第一阶段需要2次扩创控制感染外，其余患者均一次扩创控制感染；第2阶段植骨术后患者获13～50个月（平均16.3个月）随访，骨缺损均骨愈合，临床愈合时间4.0～5.0个月（平均4.5个月），无感染或感染复发，均恢复负重功能，骨缺损愈合分级均为优，末次随访，邻近关节功能恢复优5例、良9例、可2例。结论体外成形多柱状骨水泥填充物应用诱导膜技术治疗骨缺损，由于填充物的表面积较大，便于行髓腔灌洗，抗生素释放率较高，故控制骨感染的效果较好；同时，填充物容易取出，不会破坏诱导膜，所以成骨修复骨缺损效果也较好。

关键词：骨缺损；诱导膜技术；骨水泥；体外成形

骨缺损临床常见，修复大段骨缺损仍是一项富有挑战性难题。目前修复大段骨缺损方法有：骨延长、带血运的骨移植、无血运的大块异体皮质骨移植和组织工程技术等方法，各有缺陷[1-3]。“诱导膜技术”又称Masquelet技术，是修复大段骨缺损新方法，由2个阶段手术组成：第一阶段手术先在彻底扩创后骨缺损处填充骨水泥，刺激周围软组织形成诱导膜；第2阶段手术切开诱导膜取出骨水泥填充物，诱导膜内植入自体骨[4-7]。自2000年正式报道应用诱导膜技术治疗以来，目前已经在各种类型、各个部位的骨缺损取得满意效果[6-8]，但哪种制作骨水泥填充物的控制骨感染效果和修复骨缺损效果较好，文献罕见报道。笔者在临床应用中体会到，传统的骨水泥填充物制作方法是在体内一次性整体成形，存在填充物取出较困难、容易损伤诱导膜和抗生素释放率较低等缺陷。2009年1月-2014年7月，本研究采用体外成形多柱状骨水泥方式应用诱导膜技术治疗16例骨缺损患者，克服传统方法体内成形骨水泥的缺陷，取得较好效果。现报道如下。

1　资料与方法

1.1一般资料

本组共16例开放性和感染性骨缺损患者采用体外成形多柱状骨水泥填充物方法应用诱导膜技术（患者均知情同意并签署知情同意书，同时获医院伦理委员会批准）。男性11例，女性5例；年龄15～71岁，平均38.1岁。其中，开放性骨缺损5例，感染性骨缺损11例。骨缺损部位：胫骨9例，桡骨、跖和跟骨各2例，肱骨1例。骨缺损长度2.0～9.0 cm（平均6.1 cm）。节段性骨缺损10例，部分性骨缺损6例。合并皮缺损10例，其中，还合并血管损伤1例，合并神经损伤2例。行诱导膜技术第一阶段手术前局部已行过1次扩创2例，2次扩创术3例，3次扩创1例。

1.2手术方法

诱导膜技术第一阶段手术先行彻底的软组织和骨扩创术，扩创后骨缺损选择合适的内或外固定方法固定，按下列方法之一体外成形多柱状骨水泥填充物：①方法一：选择一金属圆柱体工具作为模板，在体外成形聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（polymethyl methacrylate，PMMA），搅拌骨水泥至成团期，在模板上制作相应大小圆柱状骨水泥填充物，然后用手术刀将圆柱状骨水泥填充物均匀纵向切开2~4道口，将空心的圆柱体骨水泥均分为3、4块。②方法二：直接成形多个较小的相应长度圆柱状骨水泥。待凝固和冷却后将多柱状骨水泥填充物置入骨缺损处，周围以1道缝线捆扎起来或捆扎于内固定物上。见图1。若为骨感染，使用含庆大霉素或万古霉素骨水泥。10例第一阶段手术扩创后创面皮缺损行皮瓣修复创面；11例骨感染第一阶段手术行局部灌洗2例、髓腔灌洗9例，灌洗时间4～6周。在第一阶段手术后6～18周（平均10.2周）行第2阶段手术。小心纵向切开诱导膜，注意保护诱导膜，取出骨水泥填充物，11例将外支架改为髓内钉或钢板内固定，其余5例继续采用外支架固定，将切取的自体髂骨颗粒或混合少部分人工骨颗粒填充诱导膜内，尽量缝合诱导膜。术后常规抗感染治疗，患肢无需石膏托或支具外固定，术后第3天开始康复活动，逐渐活动临近关节，2周后逐渐负重活动，行CT检查见骨痂连接后完全负重。

图1　体外成形多柱状骨水泥填充物制作示意图

1.3术后评价

按照Paley[9]方法，分别评价骨缺损愈合和患肢邻近关节功能恢复情况。骨缺损愈合评价包括：连接、感染、畸形、肢体不等长及连接点的力线。当患者达到以下标准时：连接、无感染、畸形<7°、肢体不等长<2.5 cm，结果为优；连接并合并其他标准中的任何2项，结果为良；连接并合并其他标准中的任何1项，结果为可；不连接或再骨折或达不到其他标准中的任何1项，结果为差。关节功能评价包括5项标准：严重跛行，关节畸形，软组织营养不良，疼痛，活动受限。当患者可以活动，不具备其他4项时，结果为优；当患者可以活动，具备其他4项中1～2项时，结果为良；当患者可以活动，具备其他4项中3～4项时，结果为可。

2　结果

11例骨感染患者中，1例行2次扩创后才控制感染、伤口愈合未复发，其余患者均1次扩创后控制感染。第2阶段手术后切口均I期愈合；所有患者均随访，随访时间13～50个月（平均16.3个月）；所有骨缺损均骨愈合，临床愈合时间4.0～5.5个月（平均4.5个月）；愈合后患肢均恢复负重功能，无感染或感染复发；骨缺损愈合分级均为优；末次随访，邻近关节功能恢复分级优5例、良9例、可2例（优良率87.5%）。见图2～4。

图2　男，49岁，右胫骨中段感染性骨缺损术前外观

图3　同一病例，采用体外成形多柱状骨水泥填充物应用诱导膜技术填充骨缺损、皮瓣修复术后X线片

图4　同一病例，取出骨水泥、诱导膜内植骨1年后骨愈合X线片

3　讨论

3.1诱导膜技术第一阶段手术的作用

第一阶段手术的作用一是形成诱导膜，二是抗生素骨水泥填充对感染性骨缺损的骨感染控制效果较好。但是，传统方法骨水泥在体内制作成形，往往为整块实心结构，填充物的表面积较小，抗生素的释放率较低[8]，而且实心结构填充不便于配合行髓腔灌洗。而本组采用体外制作成形多柱状抗生素骨水泥，骨水泥填充物的表面积明显增大、缝隙较多，抗生素的释放率相应增大，空心结构还可以配合行髓腔灌洗，因此，对控制骨感染，尤其是骨髓炎的效果较好。雷鸣等[10]采用与本组相似的体外成形多根骨水泥棒填充骨缺损部位治疗34例骨髓炎，感染均获控制，术后无复发，功能恢复优良率94.12%，取得满意效果。

尽管早在诱导膜技术之前，人们就认识到抗生素骨水泥填充方法对骨与关节感染病灶有良好治疗效果，已经在假体感染中得到证实和普遍应用。但是，以往抗生素骨水泥填充方法仅利用了骨感染控制效果，并未注意到诱导膜特有的成骨作用，因此，没有考虑到填充物取出是否损伤诱导膜。诱导膜技术关键在于诱导膜的性能[4，6-7]。研究显示，诱导膜上有垂直于骨长轴方向、丰富的血管系统，能分泌如转化生长因子（TGF）-β1、骨形态发生蛋白（BMP）-2因子、CD31+内皮细胞和血管内皮生长因子（VEGF）等多种成骨生长因子、血管生成相关因子和成骨前体细胞，从而能在游离植骨血管化和成骨修复中发挥重要作用，甚至在第2阶段取出骨水泥后并没有植骨的肢体标本中，观察到诱导膜内有自发性成骨现象[4，11-15]。因此，诱导膜具有生物性骨诱导属性，诱导膜成骨能力较强、较快，与自体骨膜结构和作用十分相似。此外，诱导膜还能阻碍纤维结缔组织进入骨缺损部位，对骨缺损起到机械性隔离作用，以及包裹和辅助固定游离植骨，避免了植骨周围肌腱或肌肉活动时受不良干扰刺激，从而避免了松质骨移植后容易松动和骨吸收现象，即诱导膜具有保持骨缺损部位一个稳定、有利的力学环境。在动物实验的诱导膜内植骨后6个月组织学检查中，观察到新生的松质骨和皮质骨与原本的骨结构并无差异[11-12]。

3.2诱导膜技术第2阶段手术

临床观察到，只有在诱导膜内植骨才有较快成骨发生，而膜外无明显成骨现象，而且有诱导膜包裹部位较无诱导膜包裹部位的植骨成骨快，因此，诱导膜修复骨缺损效果与诱导膜的生物性骨诱导状态和诱导膜的完整性密切相关。研究显示，在骨水泥填塞6周左右，诱导膜分泌的成骨因子达高峰，此时成骨活性较佳[11-14]，故一般要求在骨水泥填塞6～8周后行第2阶段植骨术，但骨感染者，需要控制感染后植骨；如果在第2阶段手术取出骨水泥填充物时破坏或损伤诱导膜，致诱导膜缺损，将无法完整缝合诱导膜和包裹游离植骨，就会影响到诱导膜内正常成骨修复效果。因此，第1阶段手术制作的骨水泥填充物直接影响到第2阶段手术取出填充物的难易性和骨缺损成骨修复效果[4]。传统方法在体内将骨水泥一次性填充骨缺损部位，待其自然凝固和与残端骨紧密连接，形成较大的整体结构和骨水泥-骨界面紧密连接，往往在第2阶段手术取出填充物较为困难，取出时暴露损伤较大或使用咬骨钳等方法，容易损伤诱导膜和残端骨组织；而且体内制作骨水泥发热高达61～72℃，致骨水泥-骨界面1～2 mm范围会发生骨坏死[4，16-17]。采用体外制作方式成形多个柱状骨水泥填充物方法，由于是较小块的柱状结构，取出容易，而且体外制作后置入，无骨水泥与残端骨紧密连接和发高热现象，克服了填充物取出困难、容易破坏诱导膜和损伤骨水泥-骨界面骨组织等缺陷，因此植骨后成骨修复骨缺损的效果较好。笔者观察到，无诱导膜包裹的普通方法游离松质骨植骨治疗胫骨干小段骨缺损（<4～6 cm）的临床愈合时间为6～9个月（平均7.2个月），而本组诱导膜内游离松质骨植骨治疗9例胫骨干大段骨缺损（>4～6 cm）的临床愈合时间为4.5～5.5个月（平均4.7个月），两者差异具有统计学意义。

文献报道应用诱导膜技术治疗骨缺损，通常在植骨术后4～6个月骨愈合，愈合率为90%~100%[15-24]。Masquelet[6]最初报道治疗35例骨缺损长4～25 cm患者，植骨后平均4个月放射学检查显示所有患者骨缺损均愈合，在平均8.5个月下肢就可完全负重行走。Apard等[16]报道12例外伤性节段性胫骨骨缺损平均为8.7 cm患者应用诱导膜技术，11例第2阶段植骨后4个月愈合，愈合后能够完全负重且无疼痛。Karger等[17]报道应用诱导膜技术治疗84例创伤性骨缺损，50%患者伴骨感染，最大骨缺损长度为23 cm，治疗后骨愈合率为90%，愈合时间距第一阶段手术平均14.4个月。张辉等[18]报道Masquelet技术治疗14例骨缺损长2～9 cm（平均6.1 cm），植骨后4～5个月均骨性愈合。Donegan等[19]报道应用诱导膜技术治疗11例骨缺损长4～15 cm患者，10例获得骨愈合，且能够完全负重，1例发生感染和骨不连。李林等[5]报道4例胫骨骨缺损长度平均11.1 cm，距离第一阶段手术后8～20个月骨缺损均愈合，平均14.8个月。汪小华等[20]报道17例感染性骨缺损，骨缺损长度平均6.7 cm，2例第一阶段手术后有复发，植骨后4～6个月获得影像学骨愈合。

笔者体会，诱导膜技术具有操作简便、骨缺损修复愈合较快、愈合率较高、愈合时间与缺损长骨无相关性、并发症少、对受区要求低等优点，适合各种类型、各个部位骨缺损，尤其适合感染性、严重开放性和难修复的大段骨缺损。本组，采用体外成形多柱状骨水泥填充物方法应用诱导膜技术治疗16例骨缺损患者，11例骨感染中仅1例需要2次扩创才控制感染；植骨术后平均4.5个月骨缺损愈合，愈合率100%，术后无感染或感染复发。结果显示，与体内成形骨水泥填充物方法比较，体外成形多柱状骨水泥填充物方法应用诱导膜技术，由于填充物的表面积较大，便于行髓腔灌洗，抗生素释放率较高，所以控制骨感染的效果较好；同时，填充物较容易取出，不会破坏诱导膜和损伤骨-骨水泥界面骨组织，所以成骨修复骨缺损效果也较好。

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（张蕾编辑）

Induced membrane technique for treatment of bone defects by extracorporeal formation of multi-column bone cement spacer

Hai-feng Li1,Yu Liu1,Jian-bing Wang1,San-jun Gu1,Qu-dong Yin1,You-yin Shen2,Yue-zhou Yang2
(1.Department of Orthopaedics,the Ninth People's Hospital of Wuxi,Wuxi,Jiangsu 214062,China; 2.Department of Orthopaedics,Rende Hospital of Wuxi,Wuxi,Jiangsu 214000,China)

Abstract:Objective To investigate the therapeutic effect of induced membrane technique for treatment of bone defects by extracorporeal formation of multi-column bone cement spacer.Methods After debridement and bone fixation at the first stage of induced membrane technique,multi-column bone cement spacer was made by extracorporeal formation according to the size of bone defects,then placed into the bone defects after consolidation and cooling,and antibiotic-impregnated bone cement was used in bone with infection.Bone graft performed after removing the spacer at the second stage of induced membrane technique.Sixteen patients with bone defects of 2.0-9.0 cm (average 6.1 cm) were treated with the above method,eleven of whom had bone infection.The healing of bone defects and functionary recovery of adjacent joints were graded according to Paley's method.Results Except 1 case of bone infection had a second debridement at the first stage,the others had the infection controlled after one time debridement at the first stage.All the patients were followed up for 13 to 50 months (average 16.3 months) after bone graft at the second stage,and all of the bone defects healed,the clinical healing time was 4 to 5 months (average 4.5 months).All the patients resumed weight-bearing activities after healing.There was no infection or recurrence of infection.The heal－book=76,ebook=81ing of all the bone defects was graded excellent; the functionary recovery of the adjacent joints was excellent in 5 cases,good in 9 cases and fair in 2 cases.Conclusions Application of induced membrane technique to treatment of bone defects with extracorporeally-formed multi-column bone cement spacer has good effect for control of infection as there are large surface area,easy lavage of medullary cavity and high releasing rate of antibiotics.Meanwhile,there is no damage to the induced membrane as the spacer can be easily removed,it also has good effect for repair of bone defects.

Keywords:bone defect; induced membrane technique; bone cement; extracorporeal formation

收稿日期：2015-10-09

文章编号：1005-8982（2016）06-0075-05

DOI:10.3969/j.issn.1005-8982.2016.06.016

中图分类号：R683

文献标识码：B