胫骨骨不连的研究进展

周正震 陈辉文 常思灵 孙永建

·综述与讲座·

胫骨骨不连的研究进展

周正震 陈辉文 常思灵 孙永建

近年来，世界各地骨科领域中对胫骨骨不连的研究呈现一种高热状态，成为医学界广泛瞩目的焦点。但世界各地对胫骨骨不连的治疗效果一直欠佳，究其原因一方面是因为各种方法的技术水平还未完善等，另一方面是因为胫骨骨不连的局部反应较复杂如骨髓损伤严重，血运差，断端存在硬化反应等，第三方面就是传统治疗后的并发症较多，如成骨作用差，骨折不愈合，神经损伤长期引发的疼痛等。本文重点阐述近几年世界各地骨科领域中对胫骨骨不连的研究热点及新治疗方向等问题，包括从根本原因来分析胫骨骨不连形成的原因。最后总结分析为胫骨骨不连的治疗提供新的思路和新的方向。

胫骨骨不连;髓内钉;骨搬运;骨形态发生蛋白;MiRNA

目前关于骨不连的定义是在骨折后6～9个月骨折仍未愈合，并且已经连续观察3个月骨折没有愈合迹象，即每次拍片骨折的缝隙和骨痂生长都与前次相同。骨不连的发生率一般为2%～7%。由于我国人口基数大，胫骨骨不连的发生率达到45%～65%。目前世界各地对胫骨骨不连的治疗效果一直欠佳，本文从胫骨骨不连的危险因素到治疗及研究各方面进行综述。人口统计与经济影响：2006年在美国的一份回顾性研究中发现，在853例胫骨骨折患者伤后24个月，发生骨不连的比率达到12%。这项研究还证实胫骨骨不连住院和门诊服务的成本增加，以及与麻醉药品使用增加的成本[1]。根据两个1级创伤中心收集的一个前瞻性数据库的回顾性审查，胫骨骨不连的患者也导致间接成本即显著生产力的损失。在这份回顾性分析中，对已知治疗结果的423例患者进行分析，有138例出现过骨不连。同59%出现骨不连的患者相比，72%的复合骨折患者在1年内回到工作[2]。见表1。

表1 胫骨骨不连患者增加的成本

1 分类

骨不连的分类没有改变，无论是生物和机械特性必须评估每一种情况。最重要的生物因素是否合并感染。机械特性经常被描述为：(1)肥大型骨不连(缺乏稳定性)，(2)萎缩型骨不连(骨的生物愈合反应较差)，(3)不完全营养不良型骨不连(介于前两者之间)。

2 危险因素

影响胫骨愈合的因素有：骨折的切开部位[3]，严重的开放性损伤[4]，感染[5]以及与患者自身密切相关的新陈代谢、内分泌系统和烟草[6]、药物[7]均对患者的骨折愈合产生影响。其中感染对胫骨骨不连的形成有重大影响，一旦出现感染迹象，均需在手术前进行感染风险的评估。白细胞计数(WBC)、红细胞沉降率(ESR)、C-反应蛋白(CRP)可精确预测感染风险。但在术中对胫骨骨不连部位进行准备活检，仍是临床诊断感染的金标准。另外现在对于骨组织的新陈代谢，人们对其的认识逐渐提高，并认为其将会是骨折治疗的一个重要组成部分。另有研究表明血清25-羟维生素D不足(<30 ng/ml)或者缺乏(<20 ng/ml)是胫骨骨不连形成的危险因素[8]。而各个研究均表明吸烟可增加所有骨不连形成的危险，并且会阻塞小血管，增加感染的形成率。

3 治疗

3.1 髓内钉治疗胫骨骨不连 目前使用胫骨髓内钉是治疗胫骨骨不连的一种常见方法。它通过截除骨不连部位废用骨组织或骨痂，刺激骨不连部位的成骨细胞活性，达到骨生长的目的，即骨愈合。并通过髓内钉保证骨不连的部位稳定。胫骨髓内钉虽可有效治疗骨不连，但给予愈合足够时间的等待和耐心也是非常必要的。试验表明，胫骨骨折及骨不连予以髓内钉固定后，给予不少于6个月的观察期可显著减少不愈合的发生率及二次手术率[9,10]。虽然目前胫骨髓内钉是治疗胫骨骨不连的一种常见方法，但是其可出现截骨部分伴有骨不愈合及延迟愈合，乃至再发骨不连。并有过早负重带来的断钉风险。

3.2 骨搬运技术对胫骨骨不连的治疗 骨搬运技术或称为骨转移，骨转换，骨输送技术。该技术是指对于骨组织和软组织进行骨外固定技术修复。自从技术提出后，在世界各国得到迅速和广泛的应用。Ilizarov骨搬运技术的基本原理为进行低能量截骨处理骨残端后，使用外固定器,并逐步牵拉,将膜内化骨转化为正常骨组织。临床试验结果显示，给予骨缺损处以稳定的外部固定支持,导致骨缺损处相接触和连接,然后慢慢牵拉,导致骨缺损的组织增强新陈代谢,细胞增殖活跃,生物合成功能改善,骨缺损的部位出现生长带[11]。生长带内的成纤维细胞转化为胶原纤维，并且胶原纤维的取向和牵拉方向相同,胶原纤维中的骨母细胞转化为骨组织,逐步进入骨小梁,后固定缓慢的骨化,血管壁中间产生活跃的平滑肌细胞,一种新型的毛细血管通过沟通与周围血管分支血管吻合的组织,和扩展和周围逐渐建立血液循环。同时，延长周围的结缔组织,肌腱、神经和皮肤生长变化,使骨缺损在一定范围内得到扩展。这些变化导致的软组织缺损骨在骨运输期间逐渐萎缩小最后关闭,同时骨运输血液运动过程中加强，感染逐渐得到控制[12]。

骨搬运技术一般会引起皮肤及软组织嵌顿，且需要的时间较长，骨搬运的速度为1 mm/d，如果有75px的缺损，则需搬运30 d，然后还需要2倍搬运的时间(即60 d)让新生骨组织充分矿化、坚强；期间需要患者及家属的积极配合，会给患者造成较长时间的疼痛及生活不便。

3.3 骨移植对胫骨骨不连的修复 目前世界移植骨来源分别为自体骨、异体骨和人工骨，自体骨常用，人工骨少用。近年来世界各地对骨移植的研究表明其在某些方面具有不可逆转的作用，尤其是在不负重区部位具有明显作用。

自体骨移植时，需要根据缺损部位骨强度来选择骨源，并要保证来源充足，且成骨细胞活性强，没有明显免疫反应。目前世界选择的骨源主要有松质骨和带血管腓骨两种。一般临床上少用单纯皮质骨，虽然其早期有良好支撑作用等优点，但没有明显骨诱导能力。目前自体带血管骨移植是骨不连治疗的一个里程碑。对于胫骨骨不连，现在使用带血管的腓骨移植较多，因为腓骨附带的血管口径粗，术中吻合方便。但其对供骨部位也将会产生不利影响，如结构的不完整。目前一般松质骨移植多会取自身髂骨，优点是安全，费用不高，另外移植后微血管的吻合和营养物质的渗透播散迅速[13]。缺点目前主要表现在会伴发一定时间的疼痛以及美观上尚有不足。目前骨科领域关于自体骨移植的手术准确时间还未有明确观点，但是有不少学者认为应尽早进行，目前这块还缺少明确的研究。

异体骨移植可解决自体骨移植带来的骨源问题，现在欧洲拥有良好的骨库，异体骨大多被制备成为冻干骨和新鲜冷冻骨保存以备不时之需。虽然目前异体骨移植的研究还不是特别成熟，并且还伴随着一些问题，如组织相容性弱，免疫反应强烈，但是它具有一定的骨传导性及骨诱导性，其代替部分自体骨移植的功能已经是不可避免的。随着研究的深入和科技的进步，其功能也会慢慢被发掘。

目前世界各地具体治疗骨不连的方法包括保守治疗、中医治疗、组织工程等，但是无论何种方法，在临床上都不能做到十分完善。我们仍然在慢慢摸索治疗骨不连的新思路和新方向。

4 研究热点

4.1 骨形态发生蛋白(BMP)及BMP-9 BMP近几年作为研究热点为骨科医生们所熟知，对于它的研究及其如何加强成骨细胞活性机制一直为人们所探讨。BMP首次由Urist[14]从成人的骨组织中提取到，其具有730个氨基酸组成的富含半胱氨酸的前胶原c蛋白酶。但除BMP-1外，BMP家族均属于TGF-β超基因家族成员，能诱导多种细胞的增殖、分化以及凋亡，尤其是在骨组织的修复过程中发挥着要的作用。其主要成骨作用以软骨内化骨为主要方式，也以膜内化骨方式进行介导间充质干细胞(MSC)分化为成软骨细胞和成骨细胞，进而促进新生骨的形成，包含了趋化期、分化期、骨质形成期和骨质重塑期四个阶段。BMP-9作为其家族一员，目前已经被证实其是最强成骨活化因子之一[15]。但是其在骨骼系统中的成骨机制暂未完全阐明。目前已有研究表明多种细胞协同因子可加强BMP-9的成骨作用，包括：胰岛素样生长因子-2(IGF-2)、转化生长因子-β1(TGF-β1)、全反式维甲酸(ATRA)、维甲酸等。并有人在小鼠的基础实验研究中证实BMP-9可促进软骨内成骨。但是目前暂未有实验或研究表示其在人体临床试验中有明确作用。但是BMP-9强效的成骨活性使其具有作为有效骨再生的研究潜质。

4.2 MiRNA MiRNA是单链小分子RNA，大约由22个核苷酸组成，对蛋白分子的表达具有调控功能，广泛存在于动物和植物真核生物的细胞内。自从1993年以来，第一个MiRNA(lin-4)被发现后，将近二十年来，MiRNA研究领域发生了显著的进步。已经有成百上千的MiRNA被研究者鉴定出[16]。生物信息学数据显示，每个MiRNA可以调节数百个靶基因，这同时也从侧面表明MiRNA调节了多种生物学信号通路甚至很有可能影响所有的信号途径。越来越多的研究证明，MiRNA对成骨与成血管相关的转录因子和信号分子具有重要的调节作用，与各种信号通路一起，构成了干细胞成骨-成血管分化的调控网络[17,18]。由于一个MiRNA可以调控数百的靶基因，因此，一个MiRNA便可以通过与多条成骨-成血管相关的信号通路作用，从而同时调控多种促进骨与血管生长因子的表达，使胫骨骨不连在手术治疗后及时形成成熟稳定的血管并使完全修复胫骨骨不连成为可能。其中MiRNA-26a做为MiRNA家族的一员，其在骨发育或骨再生中起着关键的调节作用，促进成骨分化相关的关键性生长因子即基因Alp、Ocn 的作用发挥[19]。在国外已经有研究发现BMP/Smad通路的负向调节因子Tob1 在成年动物模型中抑制了骨形成，但对骨吸收无任何影响[20]。有研究报道，Tob1的缺失在雌激素诱导的骨质疏松模型中通过促进成骨细胞的增殖极大的促进了骨形成能力。我们了解到Tob1的非编码区(3’UTR)存在miR-26a 的结合位点。虽然已经有数据表明MiRNA-26a可促进成骨细胞活性，但是还未见有明显临床报道。

目前世界各地对于骨不连的研究除了BMP及MiRNA家族外，还有细胞核因子κB、p15、整合素β1等因子。虽然目前都处于研究状态，但是其作为治疗骨不连的新方向，具有很大的研究意义。

综上所述，胫骨骨不连的发生和发展极其复杂的，受多种因素的影响，其治疗是非常困难的，没有哪一种治疗方法是完善的。但是目前对骨不连的研究已经取得了进展，乃至突破性的成绩，甚至很多成果已经在动物实验上取得了成功，就差最后的临床研究数据。虽然这还有很长的一段路要走，有待进一步的研究。但是新思路和新方向给予临床和科研一个思考和研究的方向，也提供了更广阔的研究空间，对骨不连的临床治疗具有重要指导意义。而且所有的新思路和新方向都不是孤立存在的，将其整合联系起来，才会是真正有效的存在，具有不可估量的意义。现在骨不连的发生率仍然持续较高，是临床上常见问题，个人通过以上总结，希望各位骨科医师以后面对骨不连时，能够更加从容面对。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2017.06.040

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