异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损

中国组织工程研究 第 17 卷 第 51 期 20131217 出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research December 17, 2013 Vol.17, No.51 doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.51.007 王斌，吕浩然，王伟雄，李燊 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 J.中国组织工程研究， 2013， 17(51):8821-8826. ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 8821 www.CRTER.org 王斌，男，1973 年生， 河南省安阳市人，汉 族， 2008 年西安交通大学毕 业，博士，主任医师，硕士 生导师，主要从事脊柱脊 髓损伤和骨创伤研究。 中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2013)51-08821-06 修回日期：2013-10-05 (201306104/GWW) Wang Bin, M.D., Chief physician, Masters supervisor, Department of Emergency Surgery, the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, Guangzhou 510260, Guangdong Province, China Accepted: 2013-10-05 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 * 王 斌 1，吕浩然 2，王伟雄 1，李 燊 2 (广州医科大学附属第二医院， 1急诊外科， 2骨科，广东省广州市 510260) 文章亮点： 试验的特色在于首先提取患者自体髂骨红骨髓分离间充质干细胞并与骨形态发生蛋白共同培养，进一步 以异体皮质人工骨为支架材料，同时导入骨形态发生蛋白和间充质干细胞，通过人工合成方式制成人工骨复 合物，经手术植入骨缺损患处，通过 X 射线等图像分析观察其诱导骨生长情况，从而为解决骨缺损术后连 接缓慢、成骨不足等难题提供一种方法。 关键词： 生物材料；组织工程骨材料；异体人工骨；骨髓间充质干细胞；骨形态发生蛋白；移植；骨缺损；省级基金 主题词： 生物相容性材料；组织工程；干细胞；骨形态发生蛋白质类 基金资助： 广东省科技计划项目(2010B031100029)* 摘要 背景：异体皮质干燥异体骨为多孔状结构，孔均匀且相互贯通，孔径 200 m 左右，在形态结构上与人类无 机骨极为相似。 目的：观察应用骨形态发生蛋白-骨髓间充质干细胞- 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损的临床 效果。 方法：选择 33 例创伤性骨缺损患者，其中男 19 例，女 14 例；年龄 26-85 岁。首先提取患者自体骨髓间充 质干细胞，进一步以异体皮质人工骨为支架材料，同时导入骨形态发生蛋白和骨髓间充质干细胞，通过人工 合成方式制成骨形态发生蛋白-骨髓间充质干细胞- 异体皮质人工骨复合物，植入骨缺损处，每例植入人工骨 复合物 20-45 g。 结果与结论：随访 6 个月-2.5 年，根据 Mankin 及 Komender 等对同种异体骨移植结果的评分标准，满意 32 例，不满意 1 例。复查 X 射线片示 32 例达骨性愈合，其中新鲜骨折愈合时间 2-7 个月，陈旧性骨折愈合 时间 4-9 个月。同种异体松质骨 6-9 周开始与自体骨融合爬行替代。1 例感染性骨缺损移植后迟发性感染， 去除内固定及同种异体骨，置管冲洗、局部稳定后再次植骨愈合，随访 2 年 1 个月骨感染未复发；1 例钢板 松动致骨折未愈合，再次行内固定、自体骨移植后骨折愈合。表明应用骨形态发生蛋白-骨髓间充质干细胞- 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损无明显不良反应，修复效果良好。 Allogeneic cortical bone complex for fracture nonunion and bone defects Wang Bin1, L Hao-ran2, Wang Wei-xiong1, Li Sheng2 (1Department of Emergency Surgery, 2Department of Orthopeadics, the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, Guangzhou 510260, Guangdong Province, China) Abstract BACKGROUND: Dried allogeneic cortical bone has a porous structure, with uniform and interconnected holes at an aperture of about 200 m, and the morphological structure is very similar to human bone. OBJECTIVE: To study the clinical effects of the compound graft of allogeneic cortical bone, bone marrow mesenchymal stem cells and bone morphogenetic protein in the treatment of fracture nonunion and traumatic bone defects. METHODS: Thirty-three patients with traumatic bone defects were enrolled, including 19 males and 14 females, aged 26-85 years. First, autologous bone marrow mesenchymal stem cells were isolated and cultured. Then allogeneic cortical bone as scaffold material was implanted with bone marrow mesenchymal stem cells and bone morphogenetic protein to synthesize allogeneic cortical bone complex that was grafted into bone defects (20-45 g per case). RESULTS AND CONCLUSION: All the patients were followed up for 6 months to 2.5 years. According to the Mankin and Komender standard evaluation of allogeneic bone transplantation, there were 32 cases with satisfaction and one case with dissatisfaction. The X-ray films at reexamination showed that 32 patients had bone healing, with fresh fracture healing time of 2-7 months and old fracture healing time of 4-9 months. The allogeneic cortical bone complex began to be fused with autologous bone through creeping substitution 6-9 weeks after transplantation. One case, which had delayed infection, had bone union by removing internal fixation, 王斌，等 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 P.O. Box 1200, Shenyang 110004 www.CRTER.org8822 www.CRTER.org placing irrigating tube and grafting after local stability. During the follow-up of 25 months, no relapse was found. Another case had nonunion because of plate loosening, and received secondary internal fixation and autogenous bone graft. The allogeneic cortical bone complex exhibits no evident side effects and is effective in the treatment of fracture nonunion and traumatic bone defects. Subject headings: biocompatible materials; tissue engineering; stem cells; bone morphogenetic proteins Funding: the Scientific Plan Program of Guangdong Province, No. 2010B031100029* Wang B, L HR, Wang WX, Li S. Allogeneic cortical bone complex for fracture nonunion and bone defects. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2013;17(51):8821-8826. 0 引言 Introduction 骨 缺 损 及 不 愈 合 的 治 疗 是 外 科 难 题 之 一 ， 自 体 骨 移 植 是 治 疗 骨 缺 损 的 金 标 准 ， 但 自 体 骨 量 有 限 ， 并 且 存 在 增 加 创 伤 、 感 染 ， 易 致 供 区 疼 痛 等 并 发 症 ， 限 制 了 其 临 床 应 用 ， 同 时 也 存 在 连 接 缓 慢 、 成 骨 不 足 等 问 题 1-2。 有 学 者 利 用 外 固 定 系 统 结 合 经 骨 折 断 端 注 骨 水 泥 或 无 水 硫 酸 钙 骨 泥 ， 稳 定 骨 折 断 端 ， 搭 建 成 骨 细 胞 爬 行 桥 梁 ， 促 进 骨 缺 损 修 复 ， 但 对 于 创 伤 性 骨 折 而 言 ， 治 疗 目 的 是 骨 折 愈 合 ， 而 目 前 应 用 的 大 部 分 骨 水 泥 或 无 水 硫 酸 钙 骨 泥 都 无 法 转 化 为 骨 组 织 ， 因 此 其 缺 乏 修 复 骨 质 的 生 物 学 性 能 。 有 报 道 骨 水 泥 灌 注 可 发 生 肺 栓 塞 等 并 发 症 ， 尽 管 大 多 数 是 无 症 状 的 或 发 生 的 概 率 非 常 小 ， 但 一 旦 发 生 ， 可 能 是 致 命 性 的 3-4。 同 种 异 体 骨 和 异 种 骨 来 源 丰 富 ， 在 一 定 程 度 上 避 免 了 自 体 骨 及 骨 水 泥 等 替 代 物 的 缺 点 ， 但 是 其 存 在 感 染 、 疾 病 传 播 、 免 疫 排 斥 、 骨 吸 收 ， 干 扰 扰 移 植 骨 愈 合 ， 使 愈 合 率 低 等 问 题 ， 影 响 治 疗 效 果 。 试 验 拟 首 先 提 取 髂 骨 红 骨 髓 分 离 培 养 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 ， 进 一 步 以 异 体 皮 质 人 工 骨 为 支 架 材 料 ， 同 时 导 入 骨 形 态 发 生 蛋 白 和 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 ， 通 过 人 工 合 成 的 方 式 制 成 骨 形 态 发 生 蛋 白 -骨 髓 间 充 质 干 细 胞 -异 体 皮 质 人 工 骨 复 合 物 ， 经 手 术 植 入 骨 缺 损 患 处 ， 通 过 CT、 X 射 线 图 像 分 析 及 核 素 等 观 察 其 诱 导 骨 生 长 情 况 ， 从 而 解 决 骨 缺 损 术 后 连 接 缓 慢 、 成 骨 不 足 等 难 题 。 1 对象和方法 Subjects and methods 设计：回顾性病例分析。 时间及地点：于2011年6月至2013年3月在广州医 科大学附属第二医院完成。 对象： 病例纳入标准：严重粉碎性骨折及手术治疗后出现 骨不愈合需2次手术的病例作为此次研究对象，所有病 例均在伤后2周内并确定无感染情况下进行手术；对于 骨干部粉碎性骨折选择交锁髓内钉固定，关节内粉碎 性骨折采用解剖型锁定钢板固定，开放性粉碎性骨折 采用单臂外固定架固定 5。对于开放性骨折伴软组织感 染及全身多发脏器功能损伤、感染所致骨不连等病例 则排出此次研究范围。 一般资料：本组纳入患者33例，其中男19例，女14 例，无合并损伤；年龄26-85岁，平均56.8岁。车祸伤 16例，坠落伤6 例，摔伤11例；其中内固定失败骨不愈 合10 例，严重粉碎性骨折13例，开放性骨折或感染性 骨缺损5例，陈旧性骨折需矫形植骨5例；肱骨外科颈 和肱骨干骨折5 例，肱骨髁上髁间粉碎性骨折4例，股 骨髁间髁上粉碎性骨折7例，胫骨开放(Gustilo、 型)粉碎性骨折5 例，股骨干骨折5例，股骨转子间骨折 1例，胫骨平台骨折6 例。局限性骨缺损23例，范围3 cm3 cm 2 cm-7 cm4 cm3 cm；整段骨缺损10 例，范围在2 cm以内。 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损试验的 主要试剂及仪器： 干预方法： 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 的 培 养 6： 用 16号 骨 穿 针 自 患 者 双 侧 髂 前 上 棘 及 髂 后 上 棘 穿 刺 ， 抽 取 骨 髓 10-15 mL， 采 用 多 点 穿 刺 方 法 ， 每 个 穿 刺 点 抽 取 不 超 过 5 mL。 加 入 D-Hanks液 摇 匀 ， 细 胞 悬 液 按 1 1.5比 例 加 到 细 胞 分 离 液 上 层 进 行 密 度 梯 度 离 心 (2 500 r/min， 20 min)。 小 心 吸 取 富 含 有 核 细 胞 的 中 间 细 胞 层 (富 含 骨 髓 基 质 细 胞 )， 以 D-Hanks液 吹 打 洗 涤 细 胞 离 心 清 除 分 离 液 后 ， 分 3份 加 入 含 有 DMEM培 养 液 (含 体 积 分 数 20%胎 牛 血 清 、 10 mg/L谷 胺 酰 胺 )的 细 胞 培 养 瓶 中 分 别 培 养 ， 7 d后 换 液 ， 后 每 3 d换 液 1次 ， 直 至 贴 壁 细 胞 铺 满 整 个 培 养 孔 的 底 面 。 用 0.25%胰 酶 消 化 传 代 ， 并 作 细 胞 计 数 。 骨髓间充质干细胞的鉴定：分离获得的骨髓基质细胞 具有间充质干细胞的一般生物学特性：细胞为典型的 成纤维细胞样，呈漩涡状贴壁生长，体外扩增至12代， 细胞形态不发生明显改变，高表达间质细胞标记 试剂及仪器 来源 DMEM 培养液 胰酶 液态骨形态发生蛋白、异体人工骨 交锁髓内针 单臂外固定架 钢板 Gibco 公司 Sigma 公司 广州医科大学附属第二医院 施乐辉 trigen 系列 创生医疗器械有限公司 康辉解剖型锁定钢板 王斌，等 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 8823 www.CRTER.org CD73(SH3， 4)、 CD105(SH2)、 CD166， 不 表 达 造 血 细 胞 标 记 CD34、 CD45； 在 适 宜 的 诱 导 条 件 下 ， 能 够 较 为 容 易 地 分 化 为 成 骨 细 胞 及 脂 肪 细 胞 ， 且 具 有 多 向 分 化 能 力 ， 由 此 初 步 鉴 定 分 离 培 养 的 为 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 。 骨形态发生蛋白与异体人工骨复合物的制备：于紫外线 下照射消毒，无菌操作下在异体人工骨中加入液态骨 形态发生蛋白，最终使骨形态发生蛋白的质量浓度为 20 g/L。 骨形态发生蛋白-骨髓间充质干细胞-异体皮质人工骨复 合物的制备：分别在骨形态发生蛋白与异体人工骨复合 物中加入上述培养的传代3次以内的骨髓间充质干细胞 悬液，混匀。将细胞离心后去上清，使其悬浮于胶原 骨形态发生蛋白-DMEM混合液中，调整细胞终浓度约 为510 9 L-1。 手术方法：对于骨折不愈合者清除骨折端瘢痕及硬 化组织，对于新鲜骨折按照常规处理。复位时注意保 持肢体长度和力线，充分止血。均采用合适固定物， 其中交锁髓内针固定4例(股骨干4例)，单臂外固定架固 定6 例(胫骨 6例 )，钢板内固定23例(其中肱骨干4例、肱 骨髁上髁间粉碎性骨折4例、股骨髁间髁上粉碎性骨折 8例、胫骨平台 7例)。骨折端缺损处植入骨形态发生蛋 白-骨髓间充质干细胞-异体皮质人工骨复合物，植骨量 为 20-45 g，平均26.5 g。根据术中出血情况放置引 流管后逐层缝合。 术后处理：术后使用抗生素，根据伤口情况决定停 药时间，伤口按时换药，抬高患肢，进行促进消肿， 止血等对症处理。术后引流量少于15 mL时拔除引流管， 但不能超过72 h，积极指导患者功能锻炼。对于不同 患者实施不同功能锻炼方法，遵循循序渐进原则，将 年龄、 骨折类型、稳定程度、手术方法等因素考虑在 内。术后2周伤口拆线。 下肢功能锻炼方面主张尽早床上活动，一般术后 一二天即开始行被动关节功能活动及股四头肌等长 收 缩 ， 根 据 X射 线 片 示 骨 痂 形 成 情 况 嘱 患 者 于 术 后 3-5 周 开 始 拄 双 拐 下 地 ， 若 骨 质 疏 松 严 重 或 不 稳 定 型 骨 折 患 者 ， 拄 拐 下 地 时 间 可 推 迟 一 二 周 ， 术 后 10-12周 骨 折 骨 性 愈 合 后 嘱 患 者 逐 渐 弃 拐 活 动 。 上 肢 早 期 实 行 肩 关 节 ， 肘 关 节 ， 腕 关 节 等 屈 伸 活 动 。 根 据 X射 线 片 示 骨 痂 形 成 情 况 嘱 患 者 于 术 后 3-5 周 行 阶 段 性 负 重 锻 炼 。 随访方式：所有病例术后2周后拆线后出院，出院后 6周第1次复查，过3个月第2 次复查，半年后第3次复查， 1至1 年半后第4 次复查。 每次复查拍正侧位X射线片，观察骨折愈合情况， 骨痂生长情况及植入骨有无吸收。体格检查其功能活 动是否恢复，有无疼痛及畸形愈合。 同 种 异 体 骨 移 植 结 果 评 分 标 准 ： 根 据 Mankin等 7及 Komender等 8对 同 种 异 体 骨 移 植 结 果 的 评 分 标 准 ， 将 结 果 分 为 ： 满 意 ： 术 后 伤 口 愈 合 良 好 ， 期 间 可 出 现 一 过 性 发 热 和 少 量 渗 出 ； X射 线 片 示 植 入 骨 无 吸 收 ； 骨 愈 合 最 终 完 成 ； 无 肿 瘤 复 发 ； 肢 体 局 部 强 度 和 功 能 恢 复 正 常 或 轻 度 受 限 ， 无 疼 痛 ， 日 常 活 动 恢 复 正 常 ， 无 并 发 症 。 不 满 意 ： 出 现 明 显 排 斥 反 应 ， 大 量 渗 出 ， 伤 口 延 迟 愈 合 或 窦 道 形 成 ； X射 线 片 示 植 入 骨 超 前 吸 收 ； 肢 体 局 部 疼 痛 ， 日 常 活 动 受 限 ； 出 现 感 染 、 骨 不 连 等 并 发 症 或 肿 瘤 复 发 ， 骨 不 愈 合 ， 植 骨 取 出 、 甚 至 截 肢 。 主要观察指标：骨折愈合、骨痂生长情况及植入 骨吸收情况。 2 结果 Results 2.1 参与者数量分析 按意向性分析处理， 33例患者 均进入结果分析。 2.2 随访时间 本组患者均获随访，随访时间6个月- 2.5年，平均1.1年。 2.3 同种异体骨移植结果及不良反应 本组满意32例； 不满意1例。32例切口均期愈合，未发生与植入物相 关的不良反应。切口换药未见明显异常，10-14 d拆线。 有1例患者于术后4 d出现发热，体温最高为 38.6 ， 给予对症处理无特殊。 复查X射线片示32例达骨性愈合，其中新鲜骨折愈 合时间2- 6个月，平均 4个月；陈旧性骨折愈合时间 3- 10个月，平均7.3个月。骨形态发生蛋白-骨髓间充质干 细胞-异体皮质人工骨复合物6-9周开始与自体骨融合爬 行替代。 感染性骨缺损移植后迟发性感染1例，去除内固定 及骨形态发生蛋白-骨髓间充质干细胞-异体皮质人工骨 复合物，置管冲洗、局部稳定后再次植骨愈合，随访 1.1年骨感染未复发。 2.4 典型病例 病例1 ： 63岁男性患者，因“摔伤致右肩部肿痛， 活动受限1 d”入院，入院查体：右肱骨近端肿胀，压 痛阳性，活动受限，行右肩关节正斜位片示：右肱骨 外科颈粉碎性骨折，肱骨头粉碎，关节面塌陷，骨缺 损2 cm 3 cm3 cm。 诊断为“右肱骨外科颈骨折” 。经骨折线植入骨形 态发生蛋白-骨髓间充质干细胞-异体皮质人工骨复合物 约40 g，直视下复位见其对位对线良好，取肱骨近端 解刨锁定钢板牢靠固定。术后3 d复查X射线片见骨折 对位对线良好，钢板固定牢靠，螺钉长短合适。出院 后定期门诊拍片复查。术后半年复查时可见肩关节活 动正常，拍片可见骨折骨性愈合，见图1-3。 王斌，等 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 P.O. Box 1200, Shenyang 110004 www.CRTER.org8824 www.CRTER.org 病例2 ： 75岁女性患者，因“摔伤致左髋部肿痛， 活动受限半天”入院，入院查体：左髋部肿痛，活动 受限，左下肢外旋短缩畸形。行左髋关节正侧位片显 示左股骨转子间骨折(Evans分型：1型1度) 9，诊断为 “右股骨转子间骨折” ，考虑到患者高龄，合并有骨折 疏松症，有骨折延迟愈合甚至骨不连可能，遂术中给 予经动力髋螺钉近端主钉钉孔注入骨形态发生蛋白-骨 髓间充质干细胞-异体皮质人工骨复合物约15 g。术后 复查X射线片显示骨折对位对线良好，内固定牢靠；术 后3 d指导患者行股四头肌收缩活动及踝关节、膝关节 屈伸活动，术后6周下地扶拐站立，术后8周行阶段性 负重锻炼，术后12周复查X射线片见骨折愈合良好，骨 折线消失，骨痂包裹骨折断端并有连续骨小梁经过骨 折线处，见图4，5 。 3 讨论 Discussion 目 前 临 床 上 通 常 通 过 植 入 修 复 材 料 来 修 复 骨 缺 损 或 治 疗 骨 折 不 愈 合 ， 植 入 修 复 材 料 主 要 应 起 以 下 作 用 ： 骨 传 导 作 用 ： 移 植 物 主 要 帮 助 骨 形 成 支 架 作 用 ， 即 以 移 植 物 为 支 架 ， 使 宿 主 的 血 管 和 细 胞 进 入 植 入 物 ， 形 成 新 骨 ， 移 植 物 坏 死 被 吸 收 并 逐 渐 被 新 骨 替 代 。 诱 导 成 骨 作 用 。 图 1 右肱骨外科颈骨折患者术前 X 射线正位片 Figure 1 Preoperative anteroposterior X-ray film of fractures of the surgical neck of the right humerus 注：右肱骨外科颈粉碎性骨折，肱骨头粉碎，关节面塌陷。 图 2 右肱骨外科颈骨折患者植入骨形态发生蛋白 -骨髓间 充质干细胞-异体皮质人工骨复合物后 3 d 的 X 射线 片 Figure 2 X-ray film of fractures of the surgical neck of the right humerus at 3 d after transplantation of allogeneic cortical bone complex 注：骨折对位对线良好，钢板固定牢靠，螺钉长短合适。 图 3 右肱骨外科颈骨折患者植入骨形态发生蛋白 -骨髓间 充质干细胞-异体皮质人工骨复合物半年后的 X 射线 片 Figure 3 X-ray film of fractures of the surgical neck of the right humerus at 6 mon after transplantation of allogeneic cortical bone complex 注：肩关节活动正常，可见骨折骨性愈合。 图 4 右股骨转子间骨折患者术前 X 射线片 Figure 4 Preoperative X-ray film of right intertrochanteric fractures 注：左股骨转子间骨折(Evans 分型：1 型 1 度)。 图 5 右股骨转子间骨折患者植入骨形态发生蛋白 -骨髓间 充质干细胞-异体皮质人工骨复合物 5 个月的 X 射线 片 Figure 5 X-ray film of right intertrochanteric fractures at 5 mon after transplantation of allogeneic cortical bone complex 注：骨折对位对线良好，内固定牢靠。 王斌，等 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 8825 www.CRTER.org 新 鲜 自 体 骨 虽 是 最 理 想 的 植 骨 材 料 ， 其 本 身 既 具 有 诱 导 成 骨 作 用 又 具 有 骨 传 导 功 能 ， 但 自 体 骨 量 有 限 ， 且 取 骨 会 给 患 者 带 来 一 些 并 发 症 ， 同 时 也 存 在 连 接 缓 慢 、 成 骨 不 足 等 问 题 。 近 年 来 同 种 异 体 骨 的 移 植 以 其 相 容 性 好 ， 弹 性 模 量 与 自 然 骨 相 近 而 越 来 越 受 到 重 视 。 异 体 皮 质 骨 的 形 态 、 几 何 形 状 、 生 物 力 学 强 度 与 自 体 骨 相 似 ； 有 良 好 生 物 相 容 性 ； 来 源 充 足 ， 经 过 脱 细 胞 、 脱 蛋 白 等 处 理 ， 异 体 骨 的 抗 原 性 进 一 步 降 低 ； 异 体 皮 质 干 燥 异 体 骨 为 多 孔 状 结 构 ， 孔 均 匀 而 相 互 贯 通 ， 孔 径 200 m 左 右 ， 因 此 在 形 态 结 构 上 与 人 类 无 机 骨 极 为 相 似 。 已 证 实 异 体 干 燥 骨 经 取 有 机 质 等 处 理 后 具 有 良 好 的 生 物 相 容 性 和 骨 亲 和 性 ， 无 排 斥 反 应 ， 同 时 异 体 骨 为 生 物 降 解 材 料 ， 当 植 入 骨 缺 损 区 可 迅 速 引 导 宿 主 骨 长 入 干 燥 异 体 骨 孔 隙 内 ， 其 本 身 逐 渐 被 降 解 ， 最 终 被 新 骨 所 替 代 ， 因 而 是 一 种 理 想 的 骨 缺 损 修 复 材 料 10。 基 于 上 述 原 因 ， 试 验 应 用 异 体 骨 结 合 含 骨 形 态 发 生 蛋 白 及 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 的 自 体 红 骨 髓 能 诱 导 异 位 骨 形 成 ， 这 些 骨 形 成 和 内 生 骨 化 是 相 似 的 。 此 外 ， 异 体 骨 支 架 接 种 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 能 促 进 骨 愈 合 能 力 ， 在 异 位 移 植 中 也 有 成 骨 的 特 性 ， 还 有 研 究 表 明 异 体 骨 有 良 好 诱 导 骨 产 生 的 特 性 ， 异 体 骨 在 软 组 织 中 的 组 织 相 容 性 好 ， 无 炎 症 细 胞 浸 润 ， 因 此 被 广 泛 应 用 于 研 究 中 11。 33例创伤性骨缺损患者临床治疗资料： 本组术后32例达骨性愈合，虽未与自体骨移植作 随机对照，但愈合时间及临床效果与文献报道的自体 骨移植有相同疗效 12。骨形态发生蛋白 -骨髓间充质干 细胞-异体皮质人工骨复合物既可起到机械充填和新骨 沉积的支架桥梁作用，又可互相取长补短，共同完成 移植骨的爬行替代生长过程，增强了促进骨愈合和修 复骨缺损的能力。而以天然或合成物为支架，以自身 细胞为生长中心，以生长因子为生长、分化促进剂的 组织工程骨正逐渐成为研究的热点 13-14。 本课题组在细胞培养等基础研究方面有比较多的 经验 15-16，所以骨髓间充质干细胞培养比较成功。骨 髓间充质干细胞是骨髓中的一种多功能细胞，具有自 病例序号 性别 年龄(岁) 疾病类型 治疗方式 随访时间(月) 骨折愈合时间(月) 修复效果 不良反应 1 男 63 肱骨外科颈骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 18 6 满意 无 2 女 43 胫骨中段骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 5 满意 无 3 男 70 肱骨干粉碎骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 30 5 满意 无 4 男 34 肱骨外科颈粉碎 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 5 满意 无 5 女 29 肱骨中下段骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 3 满意 无 6 男 31 肱骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 2 满意 无 7 男 76 肱骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 4 满意 无 8 女 77 肱骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 15 5 满意 无 9 男 57 肱骨中段骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 6 满意 无 10 男 47 肱骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 3 满意 无 11 女 36 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 6 4 满意 无 12 男 42 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 24 3 满意 无 13 男 44 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 3 满意 无 14 女 57 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 4 满意 无 15 女 31 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 3 满意 无 16 男 49 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 3 满意 无 17 女 55 股骨髁上骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 4 满意 无 18 男 33 股骨干骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 19 5 满意 无 19 女 57 股骨干骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 17 9 满意 无 20 男 75 股骨转子间骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 5 满意 无 21 女 44 股骨干骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 4 满意 无 22 男 31 股骨干骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 4 满意 无 23 男 29 股骨干骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 5 满意 无 24 男 80 胫骨粉碎性骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 7 满意 无 25 女 47 胫骨粉碎性骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 12 5 满意 无 26 女 65 胫骨粉碎性骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 24 4 满意 无 27 女 78 胫骨粉碎性骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 30 4 满意 无 28 男 42 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 19 9 不满意 迟发型感染 29 男 67 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 8 3 满意 无 30 男 85 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 7 满意 无 31 男 34 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 9 5 满意 无 32 女 56 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 16 3 满意 无 33 女 67 胫骨平台骨折 异体皮质人工骨复合物移植+合适内固定 20 4 满意 无 王斌，等 . 异体皮质人工骨复合物治疗骨折不愈合及骨缺损 P.O. Box 1200, Shenyang 110004 www.CRTER.org8826 www.CRTER.org 我增殖和多向分化潜能，可诱导分化为成骨细胞 17。 由于它取材方便，培养方法相对简单，已被广泛作为 种子细胞用于骨折和骨缺损修复和重建。骨形态发生 蛋白是存在于人体和动物体内的一种蛋白质，是已经 被证实的干细胞合化诱导剂，能够诱导未分化的骨髓 基质干细胞向成骨细胞和软骨细胞转化 14，将骨形态 发生蛋白植入骨坏死区域，可刺激新骨形成并且促进 骨髓细胞转变为成骨细胞 15，从而促进骨折愈合和骨 缺损修复 18。研究表明，骨形态发生蛋白没有种的抗 原性，同种和异种骨形态发生蛋白移植无明显排斥反 应 17。用共聚焦显微镜方法发现，骨形态发生蛋白使 间充质干细胞转化的成骨细胞间通讯水平增强；流式 细胞仪检测出进入增殖期的成骨细胞比例显著增加。 尽管骨形态发生蛋白具有较强骨诱导活性，但临床未 推广普及，主要有以下因素限制其应用：骨形态发生 蛋白诱导成骨的效果在骨修复中的作用已为众多学者 所公认，但是如果将骨形态发生蛋白单独植入骨缺损 区域，其将很快弥散，并不能在局部起到很有效的诱 导成骨作用；骨形态发生蛋白在骨组织中含量甚微， 提取困难；基因工程重组骨形态发生蛋白技术复杂， 成本价格昂贵；外源骨形态发生蛋白体内吸收快，半 衰期短，难以达到治疗效果。异体骨结合含骨形态发 生蛋白及骨髓间充质干细胞的自体红骨髓能诱导异位 骨形成，并且这些骨形成过程和内生骨化是相似的 19-20。 作者贡献 ：第一作者进行实验设计，实验实施为全部作 者，实验评估为第三作者，资料收集 为第一作者，第一作者成 文，第二作者审校，第一作者对文章 负责。 利益冲突 ：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济 组织直接或间接的经济或利益的赞助。 伦理要求 ：参与实验的患病个体及其家属自愿参加，所 有患者均应对实验过程完全知情同意，在充分了解治 疗方案 的前提下签署“知情同意 书” ；临床 实验参研人员具有专业技术 职称，具有丰富的 临床经验， 胜任骨科手 术。 学 术 术 语 ： 骨 诱 导 性 -是 材 料 直 接 诱 导 间 充 质 细 胞 分 化 为 骨 原 细 胞 、成 骨 细 胞 ，进 而 形 成 骨 组 织 的 性 能 。具 有 骨 诱 导 性 的 材 料 即 使 在 非 骨 环 境 中 也 具 有 激 发 骨 生 成 的 能 力 ，通 常 通 过 异 位 植 入 ， 即 非 骨 环 境 植 入 是 否 能 成 骨 来 判 断 一 种 材 料 是 否 具 有 骨 诱 导 性 。 作者声明 ：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密， 无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他 人课题以及专利技术的争执，内容真实，文 责自负。 4 参考文献 References 1 San Julian M,Valenti A. 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