骨细胞同种异体移植物用于踝关节融合术后疗效评估

刘建华

·论著·

骨细胞同种异体移植物用于踝关节融合术后疗效评估

刘建华

目的 评价骨细胞同种异体移植物(CBA)在踝关节融合术中的有效性与安全性。方法 踝关节外伤或术后踝关节创伤性关节炎患者56例，采用踝关节融合术治疗，根据术中是否采用CBA填塞分为两组，CBA组33例，术中采用CBA填塞；非CBA组23例，术中未采用CBA填塞。术后2个月对患者进行影像学检查，并记录患者的视觉模拟(VAS)评分、美国足踝外科协会(AOFAS)踝-后足评分和SF-36健康状况问卷评分。结果 术后2个月，未使用CBA组融合率为52.2 %，使用CBA组融合率为87.9%；术后3个月，未使用CBA组融合率为77.3%，使用CBA组融合率96.9%。高危患者(如糖尿病或肥胖)的融合率与正常患者融合率相当。使用CBA组患者疼痛、功能和生活质量有明显改善，无CBA相关的不良反应。结论 使用CBA治疗的患者，早期融合率及最终融合率均高于使用自体骨移植患者，并且不受高危因素的影响。CBA能促进踝关节融合，是一种安全、有效的移植材料。

骨细胞同种异体移植物； 踝关节融合； 骨不连； 创伤性关节炎

关节融合术可以改善创伤性关节炎、创伤后关节不稳定、关节对位对线不良所致的功能障碍，融合的目的是减少关节疼痛、改善关节功能和提高生活质量[1-3]。融合受多种危险因素影响，如糖尿病、吸烟、酒精、骨质疏松、非甾体类抗炎药、年龄和体重等。 自体骨移植一直作为踝关节融合术中辅助治疗的金标准。但是，自体骨的获取往往会引起取骨部位疼痛，并增加了发生骨折、皮下积液和感染等并发症的风险[4]。此外，自体移植的数量有限，并且自体骨的质量不能得到保证，尤其是在年龄较大的患者或者伴有一些其他疾病的患者中，这些问题更为突出[5]。目前有多种骨移植物，包括合成的骨质以及骨髓基质和同种异体移植物。近年来，已出现可用的含有成骨细胞成分的骨移植替代物(cellular bone allograft CBA)[6]。本研究回顾性分析踝关节外伤或术后踝关节创伤性关节炎患者使用CBA行踝关节融合治疗的疗效

对象与方法

一、对象

我院2013年4月～2016年4月收治的踝关节外伤或术后踝关节创伤性关节炎患者56例，其中踝关节粉碎性骨折26例，Pilon骨折18例，骨折术后发生创伤性关节炎7例，骨折术后距骨坏死3例，马蹄内翻足2例。高血压、糖尿病、冠心病、肥胖(体质指数>28g/m2)为高危因素，56例患者中高危患者11例，其中单纯患高血压患者6例，糖尿病患者2例，合并有高血压、冠心病患者3例。纳入标准：(1)关节面损伤或退行性变严重；(2)闭合性骨折；(3)按Morrey-Wiedeman关节炎分期均为终末期踝关节炎；(4)均行踝关节融合术治疗。排除标准：开放性骨折；既往类风湿，Charcot关节病等影响骨关节疾病病史；既往踝关节手术植骨史。

二、方法

1.手术方法：患者取仰卧位，采用全身麻醉或硬膜外麻醉，常规使用下肢止血带止血。根据患者病情选用前方入路(21例)和外侧入路(35例)。术中清除增生机化的组织，充分分离两侧软组织后清理关节面至暴露新鲜松质骨，纠正踝关节畸形后给予固定，随机选择患者关节内填塞等量CBA，选用腓骨或胫骨接骨板固定，必要时加用空芯螺钉。非CBA组患者不使用CBA填塞，余处理同CBA组。使用CBA患者33例，单纯融合患者23例。

2.影像学和功能状态分析：术后两组患者均行石膏托外固定，维持踝关节背伸中立位，稍外旋外翻(外翻0°～5°，外旋0°～10°)。常规使用抗生素3天。依靠影像学检查，在术后3个月评估融合效果。整体融合成功标准：各融合关节间出现桥接骨，没有骨不连，所有关节位置维持在术后固定状态。术后2个月、3个月拍踝关节正侧位片观察融合情况，并统计3个月时患者的视觉模拟评(VAS)、AOFAS踝与后足评分和SF-36健康状况问卷评分。记录患者疼痛、踝关节功能和生活质量状态(QOL)。AOFAS踝与后足评分0～100分，得分较高代表关节功能有较大改善。VAS评分0～100，其中0表示没有疼痛，100代表活动时剧烈疼痛。

三、 统计学分析

应用SPSS 16.0软件对数据进行处理。AOFAS足踝评分和SF-36评分术前及术后变化的绝对平均值比较应用t检验。VAS评分比较用Wilcoxon秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

术后2个月复查，非CBA组融合12例，不融合11例，融合率为52.2%；CBA组融合29例，不融合4例，融合率87.9%，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。术后3个月复查，非CBA组融合17例，不融合6例，融合率为73.9%，CBA组融合32例，不融合1例，融合率96.9%)。CBA组融合与不融合患者之间植骨量无区别。其中，高危患者11例，有2例患者融合速度慢于正常患者，其余患者2个月后复查融合率为81.8%，与正常患者相近(87.9%)。术后3个月复查时融合率(91.1%)与正常患者(96.9%)相近，且均高于非CBA组患者，表明CBA融合率不受高危因素影响。有高危因素与无高危因素患者间融合率比较差异无统计学意义。CBA组与非CBA组AOFAS踝与后足评分比较，差异有统计学意义(P<0.05)，术后3个月时评分平均为(76.7±5.4)分，非CBA组为(65.3±7.6)分，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。CBA组术后3个月时VAS评分为(35.8±3.3)分，非CBA组为(46.7±5.7)分，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。CBA组术后3个月时SF-36量表分数为(73.3±3.7)分，非CBA组为(59.8±6.3)，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。

典型病例术后影像检查，见图1。

表1 两组术前及术后各评分变化

注：与非CBA组比较，aP<0.05

患者 男，43岁。跟骨骨折内固定术后继发创伤性关节炎，行胫距融合术；跟、距骨粉碎性骨折，行关节融合术；术后2个月复查，侧位X线上可看到使用CBA跟距关节处有明显骨化影(a)，未使用CBA者仅可观察到少部分骨化现象(b)。

图1 典型病例术后影像检查

讨 论

踝关节关节面较膝、髋关节小，但其承受的体重却大于膝髋关节，而踝关节接近地面，作用于踝关节的承重应力无法得到有效缓冲，导致踝关节容易发生较严重的损伤。当各种病因引起踝关节严重受损时，踝关节融合术虽然使踝关节失去关节功能，但可以起到稳定关节、解除疼痛、矫正畸形等作用[7]，成为临床上治疗踝关节终末期疾病的经典术式。

提高踝关节融合术后的融合率是手术的重中之重，CBA提供了成骨所必需的骨传导支架、骨生长因子和成骨细胞等3个属性。本研究评估了CBA在踝关节融合术中的有效性与安全性。为了尽可能接近踝关节的日常功能情况，该研究并未将有高危因素患者排除在外，并且没有在诊断或手术治疗方面进行限制。结果证实，CBA的使用没有出现任何安全问题，因为没有任何归因于移植材料的不良事件。术后早期复查，患者的疼痛和功能评分较术前基线水平有明显改善，并且早期融合率较非CBA组明显增高。

最近，有学者发表了一项前瞻性、随机化、多元化研究，137例患者共行203个关节的融合，从而对自体骨移植和含有重组生长因子合成移植物材料进行对比。对于行自体骨移植的关节，在第6和12个月时，单关节融合率分别为62.6%(127 / 203)和77.8%(158 / 203)。相比之下，在这项研究中接受CBA治疗的受试者，单关节融合率在6个月和12个月时分别为81.1%(124 /153)和86.8%(112 / 139)，表明CBA比自体骨移植具有更好的治疗效果[8]。

本研究可同时证明CBA在不同健康状况人群中的治疗效果。由于当今社会普遍存在如肥胖、年龄和糖尿病等疾病，可能对骨愈合产生负面的影响。本研究试图分析这些高危因素是否会影响CBA对关节融合的治疗。若要得出明确的结论，仍需对高风险组和正常组进行随机的对照研究。

以前的报告表明，糖尿病患者的破骨细胞和成骨细胞功能均显著受损，这些功能缺陷可能导致骨不连的概率增加。由于CBA包含的成骨细胞仅来自于那些满足特定的年龄和健康条件的供体，相比使用自体骨质量不确定的骨移植物，这些存在于移植物中的正常骨细胞可能会缓解或者降低踝关节融合术后骨不连的发生率。CBA中所含的细胞表达的标志物与骨髓间充质干细胞及成骨细胞和少量免疫细胞所表达的一致[9-10]。而冻存的同种异体骨移植物中的间充质干细胞，也曾证实能够继续增殖并向成骨细胞分化。除了具有成骨成分，CBA同时包含由松质骨和脱钙皮质骨，这些成分组合在一起，为骨的愈合提供了诱导、骨传导和成骨等基本条件，共同促进骨的有效修复。

在其他已发表的有关CBA的文献中，已经证明了其安全性和有效性[11]。早期CBA的使用仅在治疗骨折骨不连和骨缺血性坏死方面证明有效。更具体地说，这个早期的研究表明，自体移植在患者满意度和融合率之间相一致，并在23例踝关节手术中证明具有良好的安全性和有效性。另一有关CBA的研究表明，1例行胫距关节融合术后感染患者，3个月后达到骨性愈合，并通过20例有高危因素患者证明3个月为融合术后最佳愈合时间[12]。相比之前这些报告，本研究更为严格、样本数量更大、患者更多样化，最终结果更为真实可靠。

临床研究结果表明，CBA对提高更广泛的患者群体，包括那些具有骨不连等高危因素的患者的融合成功率是一种安全并且有效的方式。CBA具有自体植骨的生物学特性，同时又去除了因基础病造成的取骨部位的病变因素[13]，从而对融合术和术后患者的愈合提供了巨大的优势。CBA复合物成分的获取仅来源于那些经过严格筛选的，年龄和健康状况符合要求的捐赠者，从而避免了使用由高危捐赠者的细胞成分作为骨移植材料时可能出现的问题。

本研究仍存在一定的局限性，如缺乏其他置入材料对照。此外，出于患者病情考虑，手术并没有限制手术入路或固定方式，有可能对结果产生一定影响。

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(本文编辑：杨泽平)

Evaluation of the efficacy and safety of cellular bone allograft for ankle arthrodesis

LIUJianhua.

(DepartmentofOrthopaedics,People’sHospitalofDongxihuDistrictofWuhanCity,Wuhan430040，China)

Objective To evaluate the efficacy and safety of cellular bone allograft(CBA)in ankle arthrodesis.Methods The clinical data of 56 patients with traumatic ankle joint injury and ankle joint injury treated in our hospital from April 2013 to April 2016 were retrospectively analyzed.Imaging was performed at 3 months after surgery，and the visual analogue(VAS)score of the patients，the ankle and foot surgery score(AOFAS)，and the SF-36 health status questionnaire score were recorded.The group included 33 patients who were treated with CBA，and patients with simple fusion in the treatment group(n=23).Results 2 months after operation，the fusion rate of CBA group was 87.9% and the fusion rate of without CBA group was 52.2%.3 months after operation，the fusion rate of CBA group was not higher than that of group CBA，and the fusion rate was in group.The data showed a significant improvement in pain，function，and quality of life.No adverse events caused by CBA were observed during the study.Conclusion The rate of fusion was higher in patients treated with bone allograft(CBA)than in patients with autologous bone graft，and the fusion rate was not affected by high risk factors.CBA is a safe and effective graft material for the bone healing of damaged joints，which can provide an effective bone graft substitute for ankle arthrodesis.

cellular bone allograft； ankle fusion； nonunion； traumatic arthritis

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.04.017

430040 武汉市东西湖区人民医院骨科

2016-12-12)