多孔生物陶瓷人工骨修复儿童良性骨肿瘤刮除术后骨缺损*

潘朝晖* 薛山 赵玉祥 李洪飞 杨凯

多孔生物陶瓷人工骨修复儿童良性骨肿瘤刮除术后骨缺损*

潘朝晖* 薛山 赵玉祥 李洪飞 杨凯

目的 回顾分析多孔生物陶瓷人工骨填充儿童良性骨肿瘤刮除术后骨缺损的临床表现。方法2012年1月至2015年1月对29例良性骨肿瘤患儿采用病灶刮除，多孔生物陶瓷人工骨修复骨缺损，22例患者随访资料完整。骨缺损大小0.12～47.58 cm3。采用临床和影像学结合的方式评估人工骨降解、骨愈合等情况。结果随访1～4年，除1例单纯骨囊肿复发，避免肢体持重外，其余患儿术后未发生并发症，均在3个月内恢复日常生活及娱乐活动。术后1年X片可见材料降解及松质骨化，随时间延长呈向心性模式，松质骨化速度滞后于降解。11例在4年内完全降解。10例可见骨皮质增厚现象。结论多孔生物陶瓷人工骨可安全、有效填充青少年良性骨肿瘤术后骨缺损。

良性骨肿瘤；骨缺损；多孔生物陶瓷人工骨；骨替代材料并发症

治疗良性骨肿瘤刮除术后残留的骨缺损临床常用自体骨、同种异体骨、普通骨水泥或人工骨填充。鉴于自体骨来源有限，可能发生供骨区的并发症；异体骨有传播疾病的风险；普通骨水泥不能被吸收，发生再骨折风险高等。各种可吸收的人工骨材料开始受到临床重视。目前可选择的人工骨种类较多，无机成份主要有单一成份如硫酸钙、羟基磷灰石、磷酸钙骨水泥、-磷酸三钙(-TCP)、生物玻璃等[1-5]和复合成份如羟基磷灰石--TCP、硫酸钙-磷酸三钙、-TCP-生物玻璃等[6-8]，还有无机加有机成份如生物陶瓷-胶原/明胶等[9]。儿童骨骺未闭，自体的供骨量更加受限，但骨代谢活跃、骨愈合时间短。因此，人工骨逐渐成为重建儿童良性骨肿瘤刮除术后骨缺损优先考虑的材料。

1 资料与方法

1.1 一般资料

患者一般资料、患病部位及诊断见表1。术前均行X线、CT及MRI等影像学检查，明确病变部位骨皮质及髓腔受累，无或轻微骨膜反应。根据CT图像测量的体积：0.12～47.58 cm3，平均18.27 cm3。1例曾行手术治疗。术前均详细告知家属手术方式、植骨材料及手术风险，签署手术知情同意书。植入材料：颗粒型及条状多孔生物陶瓷人工骨(武汉德骼拜尔外科植入物有限公司研制生产)。含70%～ 95%的-TCP，其余为生物活性玻璃（CaO-Na2O-MgO-P2O5），孔隙率50%～75%，孔径10～1000 m(图1)。

图1 多孔生物陶瓷人工骨A大体外观及B扫描电镜观察

表1 患者一般资料及临床诊断

1.2 手术方法

根据病灶部位选择手术入路，若病灶邻近骨骺，C臂透视辅助定位。于骨皮质薄弱处以高速磨钻开窗，髓核钳取病灶组织送冰冻检查，回报为良性者，保留骨膜扩大骨窗，彻底清除病灶。远离骨骺的残壁用磨钻打磨至正常松质骨，邻近骨骺的残壁刮匙轻柔处理，单纯性骨囊肿以克氏针打通远端髓腔。多孔生物陶瓷人工骨宽松填满缺损部位。如缺损大，按颗粒-块-颗粒的顺序填充，缝合骨膜。多孔生物陶瓷人工骨植入量参考术前计划及术中情况决定。股骨、胫骨病理性骨折或所开骨窗较大者行钢板螺钉内固定，肱骨病理性骨折辅以交叉克氏针固定。

1.3 术后处理

静脉使用抗生素1次预防感染。根据病变部位、大小及疼痛感提供康复计划。上肢病变者术后限制投掷、举重物和力量训练至少6周，直到活动无疼痛感，查体无明显压痛。下肢病变者术后扶拐部分负重至少6～12周，直到无疼痛感，查体无明显压痛，恢复完全负重。

1.4 检测指标

1.4.1 术后一般状况:包括伤口愈合、发热、皮肤过敏。

1.4.2 材料降解及骨愈合情况

2 结果

2.1 一般情况

术后伤口无红肿，2例患儿渗出稍多，术后2～3天拔出引流管或片，均Ⅰ期愈合。3例患儿术后出现持续2～3天的体温增高，未超过38℃，未行特殊处理。未观察到局部和全身皮肤过敏现象。随访1～4年，未发生骨折。1例肱骨单纯骨囊肿术后半年在植骨区的远端复发，偶感疼痛，限制患肢持重，继续随访中，余患者无复发。

2.2 材料降解及骨愈合

2.2.1 影像学观察X片检查软组织内未见人工骨和异位骨化。

术后3天到1.5个月，材料周围间隙及内部结构清晰，3个月后材料和宿主骨间隙基本消失，但颗粒结构仍清晰可辨，发生病理骨折的骨折线消失。术后6个月有15例人工骨边缘开始变模糊，术后1年所有人工骨轮廓变模糊，开始融合，体积无明显变化，松质骨化向植骨区延伸。1年后降解及松质骨化速度加快，松质骨化的速度滞后于降解速度。2年后有5例人工骨完全降解，3年后又有5例完全降解，4年后再有1例完全降解（图2）。10例在1年后可见局限性骨皮质增厚现象，其中3例胫骨和1例股骨病变术后行CT检查，缺损的骨皮质逐步修复，和周围正常皮质相融合，髓腔逐渐再通，有致密骨皮质密度影突向髓腔内（图3）。

图2 术后不同时间材料降解及松质骨化情况

图3 患儿，女，11岁，右胫骨非骨化性纤维瘤并骨折：A术前X线片；B术后1.5月X线片；C术后1年X线片；D术后2年X线片；E术后3年X线片；F术后4年X线片；G术后6月CT；H术后2年CT。

2.2.2 大体观察

内固定无松动，无金属电解反应。植骨区骨皮质完整，颜色略白于周围皮质骨，质地硬，连接牢固(图4)。

图4 大体观察A病灶清除、骨折复位后残留的皮质、松质骨缺损；B术后2年取出内固定后原缺损区外观（黑箭头）。

2.3 肢体功能情况

除1例复发病例局部偶有疼痛，避免上肢持重外，其余病变部位疼痛逐渐消失，均恢复肢体正常功能。邻近关节功能均正常。无骨骺早闭合、肢体短缩及成角畸形。

3 讨论

儿童良性骨肿瘤可累及骨干、干骺端及骨骺。发生病理骨折或骨折高危者以及有疼痛症状或异常步态者往往需行囊内刮除手术[11]。术后残留的腔隙性骨缺损，主要为松质骨缺损，可同时伴不同程度皮质骨缺损。人工骨不受来源限制，避免了自体骨供区并发症，无传染疾病及发生免疫排斥的风险，用于填充儿童良性骨肿瘤刮除术后残留的空腔多能获得满意效果。

3.1 术后并发症及预防

人工骨重建儿童良性骨肿瘤刮除术后骨缺损可出现关节面塌陷、骨折[2]、骨骺早闭[12]、肢体畸形[3]等并发症。本组随访期间未发现手术操作及植入材料对骨骺发育的不良影响，也未发生关节面塌陷及骨折。可能与术中轻柔操作，尽量减轻对骨骺的干扰有关；术后重视保护，循序渐进式开始功能练习，待患肢疼痛感基本消失后，方不再限制日常生活及娱乐活动等措施有关。

3.2 人工骨降解及其意义

人工骨植入体内的愈合过程是材料降解和新骨形成的动态平衡，两者需协调同步。降解过快，大于新骨形成，则出现新的骨缺损；降解过慢可导致应力集中，有发生骨折的风险。Jones强调理想的人工骨需按适当速度降解，最终被破骨细胞反应重塑[13]。研究显示人工骨的降解与其成份、形态、表面积、植入部位及植入量等诸多因素有关。如外科级硫酸钙6个月完全降解[1]，Osteo Set(主要成分为硫酸钙)植入后降解和新骨长入速度基本相符，1～12个月降解[14]。羟基磷灰石5年内基本稳定[2]。生物玻璃植入14年后随访显示较小的骨缺损完全降解，8例较大的骨缺损中有6例残留[5]。磷酸钙骨水泥重建33例青少年骨肿瘤术后骨缺损2年以上随访表明基本不降解，所有患儿均获得完全正常功能[3]。可见材料降解和肢体功能恢复没有直接关联。本组多孔生物陶瓷人工骨材料由-TCP和生物玻璃组成，单独使用时每种成份有其独特的降解特性。-TCP1年内降解最快，可持续3年以上[4]；生物玻璃快速和宿主骨牢固结合，最长的降解时间可持续10余年[5]。本组术后1年X片显示植入材料开始向心性降解，松质骨化稍滞后，整个过程可持续3年以上。没有观察到材料周围或中心出现骨溶解现象即放射透光边缘，这提示材料降解和成骨协调同步。

3.3 骨皮质增厚及其影响

本组接近半数患者术后1年的X片可观察到骨皮质增厚的现象，并持续存在。病变类型涉及非骨化纤维瘤和单纯骨囊肿。分析骨皮质厚度增加的原因可能与下列因素有关：多孔生物陶瓷人工骨材料中的生物玻璃降解产物可能具有“骨刺激作用”，激活成骨干细胞，产生更多的骨[10]；尚未降解的生物玻璃颗粒和周围松质骨结合后使松质骨的密度增加，影像学上呈现类似骨皮质的密度；缺损区骨膜的保留和修复有促进成骨作用。尽管活检、CT可更准确评估材料降解及成骨情况，为避免不必要操作和检查，我们仅对少数患儿行术后CT检查，证实增厚皮质骨突向髓腔内。短期和中期随访未发现该现象有不良影响。骨皮质增厚是否有利于提升骨机械强度亦有待进一步研究。

综上所述，多孔生物陶瓷人工骨可安全、有效填充儿童良性骨肿瘤术后骨缺损，其放射学降解及骨愈合过程和以往报道的人工骨材料有区别，相关生物学机制有待长时间大样本多中心研究。

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Clinical performance of a porous bioceramic artificial bone in the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient

Pan Zhaohui,Xue Shan,Zhao Yuxiang,etal.Orthopedics Institute ofChinese PLA,89th Hospital,Weifang Shandong, 261021,China

Objective To evaluate clinical performance of a porous bioceramic artificial bone in the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient.Methods A prospective study of the porous bioceramic artificial bone used in benign bone tumor surgery in 29 patients during 2012～2015 was conducted.Twenty-two cases were obtained complete recordsduring the follow-up.The defect volume ranged from 0.12～47.58 cm3.Curettage and filling of the defect with porous bioceramic artificial bone was performed.Patients were followed-up clinically and radiographically.The degradation ofthe material and bone healing process were assessed.Results During the follow-up period,which ranged from 1 year to 4 years,all patients were allowed to return to activities of daily living and recreational activities within 3 months after surgery without complication,except 1 patient with recurrence of simple bone cyst.Material degradation and trabeculation were visible 1 year after surgery and increased steadily over time in a centripetal fashion,however,trabeculation lagging behind degradation.Total degradation was observed in 11 patients within 4 years aftersurgery.Additional increased corticalthickness was also shown radiologically in 10 patients.Conclusion Porous bioceramic artifical bone is a safe and effective bone substitute for the reconstruction of bone defect after benign bone tumor curettage in pediatric patient.

Benign bone tumor;Bone defect;Porous bioceramic artificialbone;Complications ofsynthetic bone graft

R738.1

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2017.03.007

swgk2017-02-00009

2017-02-06）

军队“十二五”面上课题资助项目（CWS11J245）

解放军第八十九医院骨科，山东潍坊261021

潘朝晖（1971-）男，博士，副主任医师。研究方向：骨缺损重建。