硫酸钙人工骨在良性骨肿瘤刮除术后骨缺损填充中的愈合情况及其重建作用研究*

谢广渊 潘伟城 谭志斌 钟锦永

硫酸钙人工骨在良性骨肿瘤刮除术后骨缺损填充中的愈合情况及其重建作用研究*

谢广渊 潘伟城 谭志斌 钟锦永

目的观察硫酸钙人工骨在良性骨肿瘤刮除术后骨缺损填充中的愈合情况，探讨其在骨肿瘤患者中的重建作用。方法回顾性分析在2010年1月～2013年9月期间，我院骨外科收治的临床随访资料完整的良性骨肿瘤患者，根据植骨材料的不同，分别采用硫酸钙人工骨、同种异体骨以及自体骨修复肿瘤刮除术后骨缺损。每组各选择随机样本40例。根据术后随访的X线结果和相关临床资料。评估不同移植骨在良性骨肿瘤缺损填充中的降解、吸收和愈合情况。结果 120例患者获得3～48个月随访，平均随访时间14.7个月。随访期自体骨组、硫酸钙人工骨组和同种异体骨组均未发生深部感染、植骨不愈合、伤口不愈合、植骨部位骨折及肿瘤复发等相应的并发症，临床获益率达100%。三组病例在骨愈合时间无统计学意义，愈合率也无显著性差异（P＞0.05）。结论用硫酸钙人工骨材料填充良性骨肿瘤刮除后的骨缺损，愈合效果与自体骨和同种异体骨相近。且硫酸钙人工骨生物相容性好，并发症少，值得在临床上推广。

硫酸钙；人工骨；骨肿瘤；愈合；骨移植

随着骨组织工程学的发展，用于骨缺损修复的人工骨移植材料层出不穷。然而到目前为止，还没有发现一种人工骨移植材料能达到媲美自体骨治疗效果。硫酸钙人工骨作为一种公认有广阔前景的移植替代材料，近来被受到越来越多的学者关注[1]。但对于其临床应用效果和愈合情况的研究，目前国内外文献还缺乏较多病例的临床报道。笔者回顾性分析硫酸钙人工骨修复良性骨肿瘤刮除后骨缺损的临床效果，并设立自体骨、同种异体骨移植作为对照组，探讨硫酸钙人工骨在骨肿瘤切除后重建中的应用价值。本文通过笔者收治的良性骨肿瘤患者的随访资料，并检索整理关于硫酸钙人工骨修复良性骨肿瘤刮除术后骨缺损等的国内外相关文献，探讨硫酸钙人工骨在良性骨肿瘤患者中的重建作用。

1 材料与方法

1.1 诊断及纳入/排除标准

诊断标准：经病理活检确诊，包括动脉瘤样骨囊肿，骨纤维结构不良，内生软骨瘤，骨样骨瘤，非骨化性纤维瘤，孤立性骨囊肿，软骨母细胞瘤和良性纤维组织细胞瘤等等。

纳入标准：①我院骨外科确诊为良性骨肿瘤并行手术病例，骨骺基本闭合或接近闭合；②无病理性骨折，或手术禁忌证。摄X射线片、MRI、CT平扫确定病变范围；③全部病例术前均行病灶组织活检后确诊为良性骨肿瘤；④肿瘤无恶变倾向；⑤术前告知手术方式及植骨人工骨材料类型；⑥入选病例住院时间为2010年1月～2013年9月。排除标准：①恶变肿瘤，或怀疑有恶变倾向病变；②合并手术禁忌证者；③合并病理性骨折。

1.2 一般资料

共纳入120例患者。其中男59例，女61例。年龄8～71岁，平均35.2岁。常规行X线、CT及MRI等检查。病灶部位分布：肱骨32例，股骨44例，胫骨30例，尺桡骨3例，跟骨11例。病理类型：孤立性骨囊肿28例，软骨母细胞瘤27例，非骨化性纤维瘤25例，骨纤维结构不良21例，动脉瘤样骨囊肿11例，内生软骨瘤3例，骨样骨瘤2例，良性纤维组织细胞瘤3例。根据骨肿瘤刮除后植骨材料的不同，分硫酸钙人工骨、同种异体骨、自体骨三组，每组在符合纳入标准患者中选择随机样本40例。

1.3 方法

材料：医用硫酸钙人工骨（美国Wright）为可降解材料并含有多种骨形态形生蛋白和生长因子，人工骨孔隙在300～400 m。同种异体骨由山西奥瑞生物材料有限公司提供。

患者均为良性骨肿瘤初次被发现，术前未行放疗、化疗等特殊治疗。根据术前完整的影像学检查，明确肿瘤性质、在图纸上制定肿瘤明确手术切除范围。肿瘤病灶清除：麻醉成功后，常规消毒铺巾，根据肿瘤部位不同，经合适手术入路，切开皮肤、皮下组织、保护肌层，局部开窗后，充分暴露病灶区，将肿瘤彻底刮除干净，生理盐水冲洗，创面用无菌纱布蘸干、95%乙醇浸泡5分钟灭活。分别植入硫酸钙人工骨、同种异体骨和自体骨填满缺损部位空腔，并压实，使植入骨与患者骨床紧密接触，根据骨强度大小决定是否加用钢板内固定。病例中骨缺损体积最大者为2.0cm×3.1cm×7.6cm。良性肿瘤病灶清除后，逐层缝合切口，切口放置引流管，48小时后无引流物后拔除引流管。术后每个月内复查X线片，6个月之后间隔3个月复查X线片，由同一组高年资医师评估人工骨降解、吸收和愈合生长情况，记录相应的观察结果，并进行疗效评价。

1.4 疗效评定方法

根据影像学材料降解不同表现将降解率分为4级评价[2]：Ⅰ级：植入骨材料边缘模糊；Ⅱ级：植入骨材料模糊不清；Ⅲ级：难辨认植入骨颗粒的边缘，但病灶可见少量的残留颗粒痕迹，有新生的骨小梁生长；Ⅳ级：植入骨已吸收，植骨区可见大量新生骨小梁。其中把Ⅲ级和Ⅳ级作为植入骨材料降解吸收的评估标准。临床愈合情况分为4级：①初步愈合：植入骨颗粒间结构模糊，植入骨与宿主骨之间结构不清；骨强度已部分恢复；患者部分负重无疼痛。②愈合：植入骨与宿主骨紧密融合，仍可见植入骨颗粒结构，骨强度恢复满意；患肢可完全负重，局部无疼痛。③完全愈合：植入骨的颗粒痕迹已完全看不见，骨外形与正常骨相同；正常活动无疼痛，可完全负重。④未愈合：植入骨颗粒间结构明显或有吸收；植入骨与宿主骨间有透亮影；骨强度没有恢复；负重时局部疼痛明显。

记录和评估硫酸钙骨移植后的愈合情况。并设立自体骨移植、同种异体骨作为对照组，计算和比较不同植骨组的愈合率和愈合时间。

1.5 国际骨与软组织肿瘤协会肢体功能评价系统评分（MSTS）

分别通过疼痛、整体功能、心理接受程度、是否使用支具、行走能力和步态6个方面进行评分，每项0.5分，满分共30分，其中5分为优，3～4分为良，1～2分为中，0分为差。将6项指标得分的和除以30分，得出评分的百分数。1.6统计学处理

用SPSS13.0软件进行处理，数据以均数±标准差表示，以P＜0.05为有统计学差异。

2 结果

2.1 治疗结果

120例骨肿瘤患者获3～48个月随访，平均随访时间14.7个月。随访期所有骨肿瘤者未出现明显伤口感染、植骨不愈合、肿瘤复发和再骨折等并发症，患者术后12月后均完全负重，无伤口疼痛，伤口不愈合等发生，临床获益率达100%。

2.2 硫酸钙人工骨愈合过程

各时期愈合情况及时间（表 1），植入骨愈合情况按照Clarke等的评价方法进行临床愈合情况分级，未见不愈合病例。

表1 硫酸钙人工骨愈合过程各时期的愈合情况及所需时间

2.3 三组植骨方式愈合率与愈合时间比较

在每组40例患者中，分别植入自体骨、硫酸钙人工骨和同种异体骨，其骨愈合率，愈合时间差异无统计学意义（P＞0.05）；愈合率亦无显著性差异（P＞0.05）。见表3。

表3 不同植骨方式患者术后愈合率与愈合时间比较

2.4 国际骨与软组织肿瘤协会肢体功能评价系统的功能评分（MSTS）

120例骨肿瘤患者末次随访MSTS功能评分25～30分，平均28.8分。

图1 随机呈现的一具骨缺损标本的三种影像学图片。A图X片；B 图MRI；C图CT扫描图

图2 硫酸钙人工骨修复肿瘤刮除术后骨缺损治疗前后的X线片

图3 同种异体骨修复肿瘤刮除术后骨缺损治疗前后的X线片

图4 自体骨修复肿瘤刮除术后骨缺损治疗前后的X线片。图A治疗前X线片图；B治疗后1天X线片；C治疗后3个月X线片图；D治疗后12个月X线片图

3 讨论

硫酸钙人工骨的生物安全性。有大量的文献表明[3,4]，在体外细胞培养研究中，发现在硫酸钙表面上，可紧密贴附大量的成骨细胞，并继续生长，硫酸钙的分解产物在一定程度上刺激成骨细胞的增殖和分化，对成骨细胞无明显毒性作用。组织学检查未发现中性粒细胞、巨噬细胞聚集，未异物排斥反应和免疫排斥反应发生。在本组40例患者中，经过3～55个月随访，随访期未出现明显排异反应发生，也说明硫酸钙人工骨在体内具有明显的生物安全性、相容性；80.4%的病例在术后6个月硫酸钙人工骨在影像学上消失；75.8%的病例在术后12月完成人工骨重新塑形，没有不愈合病例出现。结果表明，硫酸钙人工骨治疗良性骨肿瘤刮除术后骨缺损有效的、安全的。

硫酸钙人工骨在体内可完全被降解。资料表明[5]，硫酸钙在体内完全降解是自体骨两倍多，时间约为45～72天。硫酸钙在体内降解后形成钙离子和硫酸根离子，在局部形成离心性浓度梯度，在人工骨周边 l/3处有纤细的骨小梁长入，与正常骨的骨小梁相连，但人工骨的中心部分充填了大量的纤维组织，未见骨细胞生长。组织细胞学检查显示[6]，把医用硫酸钙移植骨缺损处后，药片之间在5周后形成骨针和细骨小梁。25周后，医用硫酸钙移植物被吸收，完全被新生的骨取代。而且，形成的新鲜骨，中心薄、周边厚，呈同心圆状，新骨的骨小梁与正常骨小梁紧密相连，在形态学上新骨的结构与正常骨完全相同。实践表明[7]，硫酸钙颗粒移植后，可在体内形成一个细胞生长的引导框架，使受体骨细胞在其表面及空隙处生长，其吸收率与新骨形成速度保持动态平衡。伴随着新骨形成（平均6～10周），硫酸钙颗粒以一定的速率吸收。硫酸钙颗粒植入体内，1个月后新骨生成比例是25%、其降解率为33%；2个月后骨生成比例为81%，降解率为78%；3个月后骨生成比例为94%、降解率为91%[8]；6个月后，降解率和骨生成比例达到平衡，均为99%。在本文研究中，40例患者，随访3个月人工骨完全降解占47.5%，随访6个月人工骨完全降解占80.4%，随访12个月人工骨完全降解占89.9%，亦证实了硫酸钙人工骨的可降解性，其降解时间稍长于文献报道时间，推测硫酸钙体内降解速度可能和骨缺损区局部血运及骨膜的完整性密切相关。

硫酸钙人工骨骨传导作用。硫酸钙移植填充骨缺损后，数分钟后凝固，根据骨的外形轮廓自我塑形，即可恢复有一定的力学强度[9]。硫酸钙降解与骨的爬行替代过程是同步进行的，硫酸钙降解后，局部可形成空间和引导性支架，为血管和成骨细胞长入准备条件。硫酸钙降解形成的Ca2+与SO42-，钙离子在体液中和磷酸根离子在一定条件下结合形成磷酸钙沉淀，在这种沉淀物松散地附着在人工骨表面。随着这种磷酸钙沉淀不断形成，沿硫酸钙载体作为骨传导支架持续成骨。

硫酸钙人工骨具有潜在的骨诱导活性，其作用机制与硫酸钙在体内溶解后在局部形成高钙微环境、局部pH降低有关。高钙微环境为新生骨组织提供钙源的同时，高钙酸性环境还促使人骨髓间充质干细胞BMSCs向成骨细胞转化。使内源性的相关受体基因表达上调，促使细胞合成更多的生物活性因子、成骨活性因子，这些活性因子又通过相关机制正反馈作用于BMSC和成骨细胞，进一步细胞合成骨细胞生长因子。本组临床病例中，用不同植入量的硫酸钙人工骨、自体骨和Osteoset-DBM填充骨缺损处，Osteoset-DBM是硫酸钙人工骨复合DBM的生物材料，其中含有53%DBM，DBM含有多种BMP（BMP-2，BMP-4等）和生长因子，这些生长因子能促使间充质干细胞向软骨细胞和成骨细胞分化，促使新生软骨和骨形成，对骨缺损与骨不连有非常好的疗效。本实验结果均可观察到人工骨的吸收与新骨形成，且形成骨愈合时间、愈合率无统计学差异，也可表明硫酸钙人工骨具有一定的骨诱导能力。

随着硫酸钙复合材料的开发，为了提高硫酸钙的成骨效果，一些研究者将其与诱导性成骨材料复合使用。研究表明，将在16例股骨干骨折不连患者中，植入普通硫酸钙复合BMP治疗，复合物直接填塞在骨缺损处，随访结果，16例骨折都得以骨性愈合，无不良反应发生，平均骨愈合时间5.7个月[10]。有学者[11]报道，在23例良性骨肿瘤的骨缺损患者中分别植入单纯硫酸钙人工骨以及硫酸钙复合Osteoset-DBM治疗，术后9个月随访，两者在人工骨降解、病灶吸收，骨性愈合比较无统计学意义，说明骨愈合时间不受是否添加DBM的影响。

在良性骨肿瘤中，硫酸钙人工骨植入量的多少，对骨愈合时间、愈合率有何影响，这是骨科临床医生比较关注的问题。在这方面，目前国内外文献报道不多，有学者[12]研究发现，随访研究47例良性骨肿瘤患者，比较不同植骨量对骨愈合时间的影响，结果表明植骨量＜5mL组愈合率95.6%、植骨量＞5mL组愈合率79.2%，骨愈合时间分别为6.8、5.5个月。对两组数据进行比较，差异无统计学意义。有研究证实[13]，良性骨肿瘤切除后骨缺损，在植入硫酸钙人工骨后，硫酸钙1～2月左右完全降解，而新生骨长入并骨性融合的时间约4～24个月。两者速度的动态平衡，决定人工骨植骨愈合效果。根据国际骨与软组织肿瘤协会 MSTS关节功能评分，平均为28.8分。

综上所述，硫酸钙人工骨替代材料用于修复良性骨肿瘤刮除后的骨缺损，无副作用、愈合率高，且不增加新的创伤。是一种值得在临床推广的骨移植材料。

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The calcium sulfate bone in benign bone tumor curettage of bone defects filled with healing and explore its role in the reconstruction of bone cancer patients

Xie Guangyuan,Pan Weicheng,Tan Zhibin,et al.The Second Department of Orthopaedics,Dalang Hospital of Dongguan City,Dongguan Guangdong,523000,China

Objective To observe the calcium sulfate bone in benign bone tumor curettage of bone defects filled with healing and explore its role in the reconstruction of bone cancer patients.Methods A retrospective analysis in Jan 2010 to Sep 2013 period,our hospital bone surgery follow-up clinical data of benign bone tumor patients,respectively,using calcium sulfate bone,with allergenic and antilogous bone tumor curettage of bone repair bone defects.Depending on the manner of graft,each select a random sample of 40 cases.According to X-ray results and postoperative follow-up clinicaldata.ReferenceClarke andother evaluationmethods toassess thedegradationin differentbone graftfillingdefects in benign bone tumor,absorption and healing growth.Results 120 patients were obtained from 3 to 48 months followup,mean follow-up time of 14.7 months.Follow-up of antilogous bone group,calcium sulfate group and allergenic bone graft group did not occur deep infection,bone does not heal,and the wound is not healing,bone fractures and tumor recurrence corresponding complications,clinical benefit rate 100%.Three bone graft group was not statistically significant bone healing,the healing rate was no significant difference(P＞0.05).Conclusion Filled with calciumsulfate bone material benign bone tumors after curettage of bone defects,bone biocompatibility,fewer complications,and antilogous bone healing effect is similar.It is worthy of promotion in clinical practice.

Calcium sulfate; Mannual Bone; Bone tumors; Synostosis; Bone graft

R738.1

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2017.02.011

swgk2016-05-00112

谢广渊（1976-）男，本科，副主任医师。研究方向：脊柱及关节。

2016-05-26)

东莞市卫生局科研项目：数字化重建及逆向工程技术在肩部骨折的应用基础研究（项目编号：2010105150142）

东莞市大朗医院骨二科，广东东莞 523000