四肢骨缺损患者治疗的研究进展

刘嵬，宗雅琪

天津市宝坻区人民医院骨科 (天津 301800)

四肢骨缺损是由骨折合并感染、严重创伤等因素造成的骨科疾病，可导致骨不连接或不愈合，进而加重局部骨关节功能障碍。临床治疗四肢骨缺损患者主要以骨重建、植骨为主，以修补骨组织的缺陷。传统治疗骨缺损患者的方法包括开放性植骨技术、腓骨移植技术和骨搬运技术等，但这些治疗方法的治疗周期长，易引起骨折不愈合并发症，常需行二次手术治疗，临床应用存在一定局限性。近年来，单纯植骨、显微外科技术、外固定支架技术等治疗方法在促进骨缺损重建和修复中发挥出各自的优势，治疗效果较为理想，但对治疗适应证也有各自的限制。鉴于此，本文就近年来四肢骨缺损临床治疗方面的研究进展进行总结，旨在为临床医师治疗四肢骨缺损患者时选择治疗方案提供参考。

1 四肢骨缺损治疗材料

骨缺损治疗需在骨缺损区域填充骨组织或骨替代材料，而为了弥补异体骨免疫排斥反应或自体骨资源有限的不足，各种骨替代材料应运而生。随着生物材料与组织工程技术的发展，骨替代材料逐渐多样化，包括陶瓷类、高分子类、金属类、组织工程类、复合类等。其中陶瓷类骨替代材料空间结构比较稳定，且具有理想的力学性能，如羟基磷灰石、生物活性玻璃等材料，均被广泛应用于骨移植手术中。虽然陶瓷类骨替代材料具有较高的弹性模量，但脆性较大，抗疲劳性能较差，不利于患者早期进行功能康复锻炼。医用高分子骨替代材料具有可塑性、可降解性和生物相容性等特点，但生物降解速率和机械强度较差，与人体骨组织不匹配；同时，该材料降解产生的代谢物会破坏局部生物环境，诱发局部炎症，影响细胞生长。非可降解钛合金植入材料虽可以解决高弹性模量材料远期带来的二次骨折问题，但产生的降解产物会破坏局部环境平衡，从而出现金属离子缓慢溶出、植入区域组织反应重等情况。医用金属材料具有耐疲劳、高强度和延展性的特点，该材料结构和机械性能与人体骨骼相似，有助于骨组织向内部生长，并早日获得稳定。复合骨替代材料综合人工合成与天然材料的优势，不仅能载入生长因子、抗生素、生物蛋白等，还能促进软骨形成，预防或控制感染。目前，复合骨替代材料仍在研究实践阶段，需对材料性能、作用机制深入探索，以明确其适应证，搜集更多临床研究数据加以佐证。

2 四肢骨缺损治疗技术

骨移植技术是指临床将骨替代材料或骨组织填充植入骨缺损区域，既有利于重建骨干完整性，又能稳定局部力度。移植骨包括异种骨或同种异体骨、自体骨，其中自体骨不会产生免疫排斥反应，骨诱导性、成骨性、骨传导性与周围原始骨一致，安全性较高，适用于骨缺损范围较小的患者。对骨缺损范围较大的患者，通常选择异体骨移植，具有可塑性强、数量多的优势，但易与缺损区域周围原始骨产生免疫排斥反应，对于出现免疫排斥反应的患者，术后需长期进行免疫抑制治疗。针对合并感染性骨不连的患者，通常选择开放性植骨技术治疗，对感染区病灶进行清理后，伤口敞开2周左右，再开展异体或自体松质骨移植，最后给予皮瓣移植术治疗。

2.1 单纯植骨技术

单纯植骨术属于传统骨移植技术，也是临床治疗骨缺损患者的一种有效方法。早期四肢骨缺损患者会选择皮质骨植骨手术治疗。临床实践表明，松质骨的成骨活性既能填充缺损，又能维持肢体的结构和长度；同时，松质骨植骨具有疏松多孔的优势，有利于诱导缺损部位新生血管的生成，使新骨再生[10]。虽然单纯植骨技术治疗周期漫长，但操作简单，而且对小范围骨缺损具有理想的修复效果。有研究表明，采用单纯植骨技术治疗感染性胫骨骨缺损，通过采用螺钉于缺损两端固定股骨或腓骨，术后可获得骨性愈合，患者对治疗效果比较满意[11]。

2.2 膜诱导成骨技术

膜诱导成骨技术是1986年由Masquelet医师提出的。该技术适用于治疗长骨缺损患者，且可获得令人满意的治疗效果。膜诱导成骨技术主要适用于创伤性骨缺损，也可应用于大段骨缺损。采用Masquelet技术治疗需要骨缺损区具备完整、良好的软组织覆盖条件。该技术主要分为两个部分，第一部分是彻底清除病灶，修整缺损区骨端，同时采用外固定架固定，将聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥假体填入骨缺损区，针对合并软组织缺损情况，可采用皮瓣覆盖，实现结构性重塑；第二部分是4～6周后，待软组织愈合良好，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥假体周围形成1～2 mm厚的诱导膜后，在保持大体完整的前提下，取出骨水泥，在缺损区域植入颗粒骨[12]。针对合并感染性骨缺损的患者，应在骨水泥中混合抗生素药物，以达到局部抗感染的目的。有研究[13-14]表明，诱导膜内不仅含有大量的Ⅰ型胶原细胞、巨噬细胞和成纤维细胞等，还能分泌转化生长因子、骨形态发生蛋白与血管内皮生长因子，并可表达促进骨髓间充质干细胞成骨分化的转录因子，有利于骨再生，避免移植骨吸收。

2.3 圆柱钛网植骨技术

圆柱钛网植骨技术是将有异体骨的圆柱形钛网植入胫骨缺损处，并采用髓内钉辅助固定，以实现稳定的骨愈合。该技术使用钛网可很好地固定移植骨，避免术后患者在进行下肢关节活动时出现移植骨磨损周围组织的情况，有助于促进肢体活动功能恢复正常[15]。圆柱钛网植骨技术适用于难以耐受多次手术的患者，但对缺损区域软组织条件要求较高，在治疗缺损区域较大的患者方面具有一定的局限性。

2.4 生物基因技术

生物基因技术是将有关基因通过载体导入靶细胞，以表达促进骨组织愈合相关的生长因子蛋白。有研究采用重组骨形态蛋白治疗骨缺损患者，发现患者机体的骨组织明显修复[16]。此外，骨组织工程种子细胞是由载体靶细胞和目的基因结合形成，同时配合生物支架材料，可构建人工骨组织，有利于植入骨缺损区域。骨组织工程技术还可以通过控制基因载体缓慢释放人工骨组织，使人工骨组织分布于周围细胞或组织中，发挥稳定持久的疗效。但目前生物基因技术在骨缺损治疗中的生物安全性问题仍需进一步探究。

2.5 3D打印技术

随着医疗科技的发展，3D打印技术逐渐被应用于医学领域中，尤其是在骨科手术方面取得了一定的进展。3D打印技术不仅能在术前设计好骨缺损植入物模型，还能检验设计模型外形和内部微孔结构与患者骨组织密度、结构的匹配度，确保骨替代材料能充分发挥骨修复、重建的作用，提升手术治疗成功率[17]。有研究采用3D打印技术联合骨髓间充质干细胞治疗股骨大段缺损，通过术前影像学检查结果，设计植入缺损区域的假体，并分别使用碎钉钢板和髓内钉固定假体，帮助患者早期功能训练，利于促进肢体关节功能的改善[18]。也有研究采用3D打印技术辅助膜诱导成骨技术治疗骨缺损患者，将设计制备完成的个性化微孔钛合金假体植入膜内，重建骨缺损，并采用髓内钉固定，如此可以依靠诱导膜的成骨活性作用及假体与骨缺损接触面的轴向应力，激发机体自身成骨潜能，完成骨缺损重建和骨痂生长[19]。由此可见，3D打印技术在临床治疗四肢骨缺损患者中具有良好的应用前景。

2.6 牵张成骨技术

牵张成骨技术是国外骨科医师提出的遵循张力-应力原则，一次性解决骨缺损、肢体短缩、骨不连的治疗技术。通过体外调节支架环距，可促进骨重建、生长，辅以轴向加压，可使缺损区域骨端微动，刺激骨再生[20]。该技术被广泛应用于创伤后骨不连或骨感染、畸形矫正、骨缺损修复中。有研究指出，该技术可提高骨缺损治疗有效率，术后二次骨折发生率较低[21]。牵张成骨技术治疗过程主要分为3个步骤：第一，先清除病灶坏死组织或感染组织，并选择合适范围截骨，安装外固定支架；第二，调整各环间距，适应缺损长度；第三，术后每日按照节律调整环距，实现缺损区域骨端缓慢牵张，以完成新骨重建，定期复查患肢X线片，以坚持力线，延长端骨矿化时间，适当调整牵张频率和速度。

3 小结和展望

目前，临床针对四肢骨缺损的治疗以组织重建手术为主，功能与外形恢复是重建手术的核心，重建技术与材料是手术治疗的关键。在四肢骨缺损手术治疗中，既要将新材料与新技术紧密结合，确保骨替代植入物孔隙、降解性等方面满足治疗要求，又要优化手术操作，缩短患者治疗康复周期，降低术后并发症发生风险，为患者提供个性化的治疗方案。