自体髂骨移植联合BMP治疗四肢长骨干骨折不愈合
发表时间：2010-02-24 浏览次数：496次
自体髂骨移植联合BMP治疗四肢长骨干骨折不愈合作者：俞旭东，邵增务 作者单位：武汉协和医院骨科，湖北 武汉 【摘要】 目的 分析骨折不愈合的原因，探讨骨折不愈合的治疗方法。方法 选取2006年4月至2007年10月45 例长骨干骨折不愈合病例，手术取出原内固定，重新复位，选用坚强合适内固定材料固定骨折断端，植入骨形态发生蛋白复合材料及自体髂骨，对于骨质缺损较多者同时植入同种异体骨。结果 术后随访5～20个月，伤口均一期愈合，至随访时43 例达骨性愈合，未发现内固定钢板及髓内钉松动、折弯。其中2 例患者活动时肘关节疼痛，1 例活动范围在0°～120°之间，1 例活动范围在0°～90°之间；1 例肩关节活动受限，肩关节外展范围0°～80°；1 例患者活动时膝关节疼痛，活动范围在0°～60°之间。结论 内固定不牢固、骨质缺损是长骨干骨折不愈合的重要原因，提高四肢长骨干骨折愈合的关键是选择合适坚强的内固定，术中充分植骨及植入成骨活性物质，促进骨折的愈合。 【关键词】 长骨干；骨折不愈合；骨形态发生蛋白 Treatment of Nonunion of Limbs Long Bone Fracture with Autogenous Bone and BMP Composite Materials Grafting YU Xudong，SHAO Zengwu (Department of Orthopaedics，the Union Hospital of Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technologe，Wuhan 430022，China) Abstract：Objective To analyze the reasons of nonunion in order to improve the treatment of nonunion of limbs long bone diaphysis fracture.Methods From April 2006 to October 2007，45 patients with nonunion limbs long bone fracture were treated.Internal fixators were removed and the fracture of long bone were reduced again and fixed with suitable and stable fixator；autogenous iliac bone and bone morphogenetic protein composite materials grafting were utilized.If the the bone loss was too much，enough allogenic bone would be imbedded.Results Postoperative followup ranged from 5 to 20 months in all patients.All patients′ wounds were primary healing.Fractures of 43 patients achieved osseous healing.No internal fixator or intramedullary pin was cinched or distorted.However，two patients felt painful when their elbow joints bended or extended excessively.One of the activity range was 0°～120°，the other′s was 0°～90°；One patient′s shoulder joint was limited in 0°～80°When abducted；and one patient felt algesic if his knee joint bended large than 60°.Conclusion The important risk factors for the nonunion of long bone fractures were the unstable fixation and too much bone lost.The key of improving in the rate of curing nonunion of long bone fracture were choosing the suitable internal fixtor，and strengthening the internal fixation.And transplanting sufficient bone and bone morphogenetic protein composite were also helpful. Key words：long bone；nonunion of fracture；bone morphogenetic protein 四肢长骨骨折不愈合是骨折内固定术后常见的并发症，据统计，骨折后约有5％～10％发生骨折不愈合或延迟愈合［1］。引起骨折不愈合的因素多种多样，本文仅对2006年4月至2007年10月45 例患者骨折不愈合的常见原因加以分析，采用自体髂骨联合骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)复合材料进行植骨治疗，效果较为满意，报告如下。1 临床资料 1.1 一般资料 本组45 例，男33 例，女12 例；年龄13～70 岁，平均33.4 岁。肱骨骨折19 例，桡骨骨折5 例，股骨骨折12 例，胫骨骨折9 例，其中合并糖尿病2 例，合并骨质疏松3 例。 1.2 治疗方法 a)全麻或臂丛麻醉下取除原内固定物，取除时需小心操作，防止新的骨折产生，肱骨骨折注意保护桡神经(可先游离出后用橡皮条轻轻牵开)。取除内固定后清除骨折断端的肉芽组织及瘢痕组织，咬除骨折端硬化骨，电钻畅通扩大骨髓腔，有活性的碎骨片尽量保留；b)选用适当的内固定材料固定骨折断端。本组有19 例采用加压钢板内固定予以失败，8 例采用加长加压钢板再次手术内固定，11 例采用交锁髓内钉再次手术内固定；26 例采用普通钢板内固定予以失败，17 例采用加压钢板或特殊类型钢板(如“Y”形钢板等)再次手术内固定，9 例采用交锁髓内钉再次手术内固定；c)取自体髂骨：取髂骨时只取一侧骨皮质，保留髂骨外形，尽可能多的刮取松质骨；d)植骨：将混合了BMP复合材料的髂骨松质骨植入骨折缝隙处，若骨缺损较多所取髂骨不足以填充，可按需要混合植入同种异体骨，植骨时要达到360°四周植骨，将皮质骨植于断端表面，逐层缝合，尤其要将近骨的筋膜层缝合紧密。其中BMP加自体髂骨植骨18 例，BMP加自体髂骨加同种异体骨27 例；e)石膏外固定：不论上肢还是下肢均需行石膏外固定8～12周。 1.3 术后处理 术后常规使用抗生素及脱水剂3～5 d，术后第2天起嘱患者上肢行握拳锻炼，下肢行抓趾锻炼。2周后间断拆线，伤口完全愈合者拆除剩余缝线。2 结 果 本组45 例，伤口均一期愈合，X线示骨折端对位对线良好。经5～20个月，平均10个月随访，髓内钉固定者未发现髓内钉松动、拔出、弯曲或断裂，钢板固定者未发现钢板弯曲或断裂，螺丝钉未见松动或断裂，至最后一次随访时尚有2 例未达骨性愈合，但有骨痂生成，愈合时间最长16个月，最短5个月，平均8个月。其中2 例患者活动时肘关节疼痛，1 例活动范围在0°～120°之间，1 例活动范围在0°～90°之间；1 例肩关节活动受限，肩关节外展范围0°～80°；1 例患者活动时膝关节疼痛，活动范围在0°～60°之间；未见神经损伤。3 讨 论 3.1 影响骨折愈合的因素 3.1.1 手术因素 a)内固定不牢固［2，3］，包括内固定的类型、钢板长度、螺丝钉数目和长度不够(未穿透两层骨皮质)等，不能使骨折端紧密结合达到持久稳定的固定［4］(见图1～2)。钢板的长度至少为骨折端长轴直径的4～5倍，远近端分别应至少4枚螺丝钉穿透两层骨皮质［5］。选用钢板的强度不够也是导致骨折不愈合的原因之一。b)钢板的位置不准确［4］，钢板未置于长骨干的张力侧，造成骨折端存在裂隙，钢板螺钉承受的弯曲应力增加，导致内固定不稳，螺丝钉断裂(见图3～4)，骨折端骨痂形成。c)骨质缺损过多，初次手术时未植骨或未充分植骨造成骨不连。d)手术过程中骨膜剥离过多，使骨折端血液供应不足，骨折不愈合的发生率升高。e)术后缺少外固定，加上不合理的功能锻炼。术后2周内骨折连接处有纤维骨痂连接，尚未形成骨性连接，早期高强度的功能锻炼容易使螺钉松动，钢板螺钉疲劳变形，甚至断裂，因此术后需加用石膏外固定或外固定支架以增强骨折端的稳定性［6］。术后根据骨折愈合状况进行功能锻炼，在骨折完全愈合之前切忌完全负重。禁止一切使骨折端产生剪力、成角及扭转应力的活动。骨折愈合和内固定失效实际上是一个竞赛过程，若骨折在内固定失效之前已愈合，那么就不会发生内固定失效，因此必须要明确“骨质必须保护内固定”这一概念［5］。f)未及时发现骨折不愈合，未及早采取处理措施。X线片显示为骨折端骨痂少，骨端分离，骨折线明显封闭，骨髓腔被致密硬化的骨质所封闭。本组病例中1 例患者骨折不愈合发现时钢板已被增生骨痂包埋，术中取出困难。 3.1.2 影响骨折愈合的合并症因素 除了手术因素外，四肢长骨干的标准治疗还包括对影响骨折愈合的合并症的评价和治疗［7］，其中吸烟和大量饮酒是上肢长骨骨折不愈合的重要危险因素［8］。作用机制包括生理学机制(营养失调和周围末梢血管损伤)和行为机制(治疗上的不配合)［9］。因此，再次手术前必须戒烟戒酒。虽然尚未明确糖尿病是骨折不愈合的危险因素，但已有研究表明糖尿病会影响骨折的愈合［10］。因此术前必须控制血糖和血红蛋白A1c在最佳水平。本组病例中有2 例患有糖尿病，其中1 例在术前检查时发现。 3.2 骨折不愈合的治疗 治疗骨折不愈合的金标准是加压钢板固定加自体骨移植，据报道该方法对骨折不愈合的治愈率达90％［2，11］，骨折的愈合主要取决于骨折断端的可靠固定和生物活性两方面因素［12］。坚强的内固定能消除骨折断端的剪力、移动或扭转应力，使骨折断端在短期内骨化，内固定加自体骨移植可以刺激骨折端，促进骨愈合。本组病例采用自体髂骨加BMP复合材料植入骨折端，诱导骨痂生长。 BMP是近年来人们颇为关注的新型骨生长因子，由一个结构和功能相似的多肽因子家族组成，在骨折愈合的过程中发挥着重要的作用。应用外源性BMP2可诱导骨及软骨形成，大大缩短骨折愈合时间，提高新生骨的质量［13］。2002年Govender等［14］通过BMP2对胫骨开放性骨折的治疗作用进行研究，结果表明闭合创口前给予rhBMP2复合胶原组较对照组骨折不愈合明显减少。 骨组织形成过程包括膜内成骨和软骨内成骨，且在成骨过程中受到多种因素的调节，BMP是其中唯一能够单独诱导间充质细胞向骨组织方向分化(即软骨内成骨过程)的生长因子，是骨组织形成过程中最关键的调节因子。研究表明，适宜浓度BMP可以促进间充质细胞向成软骨及成骨细胞方向分化［15］。张辉等［16］对骨折修复过程中骨折区BMP2表达的定量和定位研究发现，对BMP2的反应细胞主要是骨膜的衬里细胞、骨皮质成骨细胞、骨髓及血肿中的间充质细胞。未分化的间充质细胞同时可定向分化为具有各种表型的细胞。其在分化过程中受多种调节因子的控制，只有在BMP等生长因子的作用下，这类细胞才会分化成软骨和骨新生骨［17］。 由于骨折不愈合病例骨折断端多有无活性的硬化骨形成，术中不可避免需咬除无活性的骨组织，同时也造成了骨质缺损，加上原来的骨缺损，手术时必需植骨。一方面植骨可以连接骨折断端，引导新生的骨细胞通过骨折部位达到愈合；另一方面移植骨可以提供成骨细胞钙质和生长因子，刺激宿主骨成骨机能［5］。植骨一般采用BMP复合材料和自体髂骨联合植入，对于骨质缺损较多的病例，可混合植入同种异体骨，能解决骨质缺损的问题，同时髂骨松质骨中含有活的骨髓细胞具有骨诱导能力。髂骨和BMP复合材料均具有成骨能力，因此在骨折的愈合过程中起到重要作用。本组病人初次手术未行植骨或植骨不到位，可能是导致骨折不愈合的原因之一。再次手术时使用BMP移植复合材料联合自体骨360°四周植入，对骨质缺损较多者同时联合同种异体骨植入，至随访时43 例病人达骨性愈合，2 例虽尚未达骨性愈合，但有明显骨痂生成，说明术中植骨不失为有效的治疗手段。 自体骨联合BMP复合材料治疗骨折不愈合，充分利用了BMP诱导成骨细胞分化的能力，并通过自体松质骨和/或同种异体骨作为载体提供良好机械充填作用，减缓BMP的破坏吸收，延长其效应时间，大大提高了成骨细胞定向分化的数量和质量，促进骨折的愈合。【参考文献】［1］Mumaghan M，Lig，Marsh DR.Nonsterodal antiinflammatary druginduced fracture nonunion：an inhibition of angiogenesis［J］.J Bone Joint Surg(Am)，2006，88(Suppl 3)：140147.［2］Marti RK，Verheyen CC，Besselaar PP.Humeral shaft nonunion：evaluation of a uniform surgical repair in fiftyone patients［J］.J Orthop Trauma，2002，16(2)：108115.［3］Heim D，Herket F，Hess P，et al.Surgical treatment of humeral shaft fractures the Basel experience［J］.J Trauma，1993，35(2)：226232.［4］王建军.股骨干骨折钢板内固定术后不愈合43例原因分析［J］.中华现代临床医学杂志，2007，5(7)：615616.［5］蒋协远，翟桂华，危杰，等.钢板治疗股骨干骨折失效原因探讨［J］.中华骨科杂志，1995，15(9)：578580.［6］王荣诗，黄富国，岑世强，等.肱骨干骨折内固定失败与骨折不愈合的相关分析及对策［J］.中国骨与关节损伤杂志，2007，22(4)：292294.［7］Borus TA，Yian EH，Karunakar，MA.A case series and review of salvage surgery for refractory humeral shaft nonunion following two or more prior surgical procedures［J］.Iowa Orthop J，2005，25：194199.［8］Lammens J，Baudin G，Driesen R，et al.Treatment of nonunion of the humerus using the Ilizarov external fixator［J］.Clin Orthop，1998，(353)：223230.［9］Foulk DA，Szabo RM.Diaphyseal humerus fractures：natural history and occurrence of nonunion［J］.Orthopaedics，1995，18(4)：333335.［10］Frey C，Halikus NM，VuRose T，et al.A review of ankle arthrodesis：predisposing factors to nonunion［J］.Foot Ankle Int，1994，15(11)：581584.［11］Ring D，Perey BH，Jupiter JB.The functional outcome of operative treatment of ununited fractures of the humeral diaphysis in older patients［J］.J Bone Joint Surg(Am)，1999，81(2)：177190.［12］李起鸿，区伯平，吴继明，等.加压外固定治疗骨折不连接［J］.中华骨科杂志，1987，7(4)：248250.［13］Parhision DM，Pickel JM，Siuder L，et al.Sequential actions of BMP receptors control neural precursor cell production and fate［J］.Genes Dev，2001，15(16)：20942110.［14］Govender S，Csimma C，Genant HK，et al.Recombinant human bone morphogenetic protein2 for treatment of open tibial fractures：a prospective，controlled，randomized study of four hundred and fifty patients［J］.J Bone Joint Surg(Am)，2002，84(12)：21232134.［15］Riley EA，Lane JM，UristMR，et al.Bonemorphogenetic protein2：Biology and Application［J］.Clin Orthop，1996，(324)：39.［16］张辉，卢世璧，王继芳，等.骨缺损中内源性BMP的分布及其作用［J］.中华外科杂志，1996，34(10)：596598.［17］Bosch P，Musgrave DS，Lee JY，et al.Osteoprogenitor cells within skeletal muscle［J］.J Orthop Res，2000，18(6)：933944.
