载万古霉素硫酸钙复合BMP-2治疗创伤性骨髓炎

王 军，时宁文，邱 阳，赵建宁，代思辉，韦昌辉，孙 箫

临床研究

载万古霉素硫酸钙复合BMP-2治疗创伤性骨髓炎

王 军，时宁文，邱 阳，赵建宁，代思辉，韦昌辉，孙 箫

目的探讨载万古霉素硫酸钙复合骨形态发生蛋白2（BMP-2）治疗创伤性骨髓炎的临床效果。方法 回顾性分析2013年1月至2015年12月南京军区南京总医院收治的59例创伤性骨髓炎患者的临床资料，男27例，女32例；年龄21～62岁，平均年龄37.6岁；骨髓炎按Cierny-Mader分类：Ⅲ型37例、Ⅳ型22例；一期行内固定治疗39例、外固定支架固定20例。彻底清创后病灶内植入载万古霉素硫酸钙复合BMP-2，所有患者均改用外固定支架固定骨折断端，其中17例软组织缺损或骨缺损较大者采用带蒂转移皮瓣覆盖创面或肌筋膜瓣填塞髓腔。结果所有患者均获随访，平均随访时间13.4个月（12～23个月）。创面愈合良好，无窦道、软组织缺损及骨外露；骨折均获愈合，无感染复发，骨愈合时间5～14个月（平均7.8个月）。3例患者因骨缺损范围较大而致骨折延迟愈合，二期植入自体髂骨后骨折愈合。末次随访时按Johner-Wruhs评分标准评定疗效：优54例、良5例，优良率100%；所有患者均可负重行走，无明显疼痛及畸形。结论载万古霉素硫酸钙与BMP-2复合植入模式治疗创伤性骨髓炎，成骨可靠，安全性高，抗感染效果满意。

骨髓炎；创伤和损伤；万古霉素；硫酸钙；骨形态发生蛋白质类；清创术；骨折固定术

创伤性骨髓炎一直是创伤骨科领域治疗的难题，既要彻底清除感染病灶组织，又要修复骨缺损，促进骨折愈合[1]。既往采取一期控制感染、二期修复重建的方法，不仅增加了患者的住院治疗时间和经济负担，同时错过了最佳康复锻炼时间，致残率较高[2]。因此，如何在彻底控制骨髓炎感染的同时加速骨折愈合，一直是骨科医生探寻的方向。

硫酸钙颗粒作为抗生素载体，组织相容性和生物可降解性良好，无需二次手术取出；万古霉素细胞毒性很低，能有效杀灭耐药金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等革兰氏阳性菌，有助于降低感染复发率；骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）-2是目前公认可有效促进骨生长愈合的细胞因子。我科自2013年1月至2015年12月应用载万古霉素硫酸钙+BMP-2一期复合模式治疗59例创伤性骨髓炎患者，临床效果满意，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①符合创伤性骨髓炎诊断标准；②开放性骨折外固定或闭合性骨折内固定术后感染，感染未控制，骨折未愈合；③创面软组织缺损，存在窦道渗出，骨或内固定外露；④经影像学检查证实存在周围软组织及骨髓腔感染；⑤骨缺损长度或范围≤6 cm；⑥患者及家属签署知情同意书。病例排除标准：①急、慢性血源性骨髓炎患者；②感染基本控制，病灶范围局限，无明显红肿热痛及渗出，无炎症复发迹象；③伴重要血管神经损伤、严重血液疾病、下肢动脉闭塞性脉管炎、下肢深静脉血栓患者。

本研究共纳入创伤性骨髓炎患者59例，其中男27例，女32例；年龄21～62岁，平均年龄37.6岁。按Cierny-Mader骨髓炎分类[3]：Ⅲ型（局部骨髓炎）37例、Ⅳ型（弥漫性骨髓炎）22例；部位：股骨8例、胫骨51例；一期行内固定39例、外固定支架固定20例；伤口分泌物培养：金黄色葡萄球菌31例、表皮葡萄球菌6例、铜绿假单胞菌9例、其他13例。清创后骨缺损空腔范围5.6～19.4 mL（平均8.9 mL）。

1.2 术前病情评估

患者入院后行术前常规检查，评估全身情况。存在高血压、糖尿病等基础疾病患者予以降压药、胰岛素控制病情，并监测血压、血糖，使其控制在140/90 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）、11.1 mmol/L以下。术前行创面或窦道分泌物细菌培养及药敏检查。所有患者均进行X线片、CT三维重建和（或）MRI检查，评估骨折情况、骨缺损大小以及周围软组织和骨髓腔感染范围。

1.3 手术方法

所有手术均由同一组医生完成。采用椎管内麻醉，患者仰卧于手术床上。根据患者创面窦道、原手术切口以及影像学资料确定的病灶范围等因素选择合适手术入路，充分显露创面，如存在钢板或髓内钉等内固定，先予以取出，然后对周围软组织及骨髓腔进行彻底清创，刮匙、咬骨钳清除病灶范围内感染组织、肉芽组织和死骨，清创完毕后使用磨钻磨削髓腔内骨质直至新鲜渗血，打通两端髓腔，双氧水、碘伏、生理盐水依次浸泡冲洗创面，用脉冲冲洗枪仔细反复冲洗创面内残留骨组织及软组织。

根据清创后骨缺损范围及残存空腔大小，取不同规格（5 cc、10 cc）可吸收硫酸钙人工骨粉（Biocomposites公司，英国）与1～2 g注射用盐酸万古霉素（VIANEX公司，希腊）混合均匀，倒入混合容器内，加入稀释液，充分均匀搅拌30～40 s后填入专用模具中，直至固化后制成合适大小的颗粒。取1～2瓶BMP-2（骨优导，杭州九源基因工程有限公司），剪碎后与载万古霉素硫酸钙颗粒充分混合后备用。

已行外固定的开放性骨折患者需根据清创范围调整或重新安装外固定支架，原有内固定感染患者取出内固定后彻底清创并改用外固定支架固定骨折断端，术中使用C型臂X线机确认对位对线良好后，将载万古霉素硫酸钙与BMP-2混合物植入已清创彻底的骨缺损腔隙处。42例患者创面直接缝合或减张缝合；17例创面存在软组织缺损，一期转移皮瓣或肌瓣填塞覆盖创面，其中15例残留空腔较大，留置引流管。

1.4 术后处理

术后患肢抬高，根据细菌培养药敏结果给予敏感抗生素使用7～10 d，留置引流管者1周后待渗出减少时予以拔除。定期复查血常规、生化、C反应蛋白及血沉，伤口定期换药，观察有无感染迹象，运用光子治疗仪促进皮瓣存活及创面愈合。术后3～4周根据伤口愈合情况酌情拆线。患肢适当功能锻炼，根据骨折愈合情况决定患肢负重时间。

1.5 主要观察指标

观察创伤性骨髓炎感染是否控制及有无并发症发生；术后及术后1、3、6个月和1年定期复查X线片，评价骨折愈合情况；采用Johner-Wruhs评分评估治疗效果[4]。

2 结果

59例患者术后获12～23个月随访，平均随访时间13.4个月。感染均得到控制，创面愈合良好，无窦道、软组织缺损及骨外露，经X线片、CT证实骨折均愈合，骨愈合时间5～14个月（平均7.8个月）。3例患者因骨缺损范围较大导致延迟愈合，二期植入自体髂骨后骨折愈合。末次随访时按Johner-Wruhs评分标准评定疗效：优54例、良5例，优良率100%。其中5例患者因骨折部位靠近关节需跨关节外固定而造成一定程度的关节功能障碍，2～3个月更换内固定后关节功能改善；其余患者均恢复正常行走，功能感觉良好。所有患者无明显疼痛和畸形，未出现感染复发、窦道不愈合、肝肾功能损害、功能障碍并发症。典型病例见图1，2。

3 讨论

创伤后骨折周围软组织损伤严重，局部血供遭到破坏，抵抗力下降，致病菌可通过开放性伤口或手术切口进入骨折部位而引发感染，导致骨髓炎[5]。常表现为周围软组织及骨髓腔广泛感染，并伴有窦道形成，严重者出现感染性骨不连及大段骨缺损。创伤性骨髓炎的治疗一直以来是创伤骨科领域的难题,尤其在伴有骨缺损时，处理起来非常棘手。由于存在感染因素,原则上与病灶清创同步的植骨修复是禁忌的，因为即使是彻底清创后的病灶，也仍残留一定数量的细菌，外来物植入后这些细菌容易附着并大量繁殖，导致植骨失败[6]。因此，病灶彻底清创后通常需全身应用抗生素或局部抗生素灌洗；待感染控制、伤口愈合、血运重建3～6个月后再行二期植骨来修复残存骨腔、骨不连及节段性骨缺损，不仅延长治疗时间，增加患者的痛苦和经济负担，而且延缓了康复锻炼时机，致残率较高[2]。

3.1 载抗生素硫酸钙复合细胞因子在骨髓炎治疗中的应用

骨髓炎病灶周围软组织条件差，血供欠理想，静脉使用抗生素往往不能在病灶局部达到足以杀灭潜伏在生物膜内细菌的浓度，且全身毒副作用较大[7]。而抗生素缓释系统能够在局部形成较高的药物浓度，既可有效抑制和杀灭细菌，同时又能降低血药浓度，减轻全身严重不良反应，现已成为治疗骨髓炎的有效方法[8]。硫酸钙人工骨颗粒是一种安全有效的骨移植替代材料，具有良好的生物相容性和可降解性，无毒性作用；传导性、引导性骨再生作用良好，能为骨再生创造合适的微酸环境，利于血管长入，可不同程度地促进成骨细胞的增殖、分化、成熟；同时具有一定的抗压强度，可用来修复清创术后遗留的腔隙性骨缺损；还可作为抗生素载体，起到局部抗感染作用[9]。

图1 载万古霉素硫酸钙BMP-2复合植入治疗胫骨骨髓炎手术前后图片（女，36岁，车祸外伤致左胫腓骨开放性粉碎性骨折）1A外院术前X线片 1B外院清创外固定支架固定术后X线片提示感染合并胫骨骨髓炎 1C，1D术后3周转我院行感染病灶清创、载万古霉素硫酸钙及BMP-2植入、腓肠肌肌瓣转移填塞、外固定支架调整术术中图片及术后X线片 1E，1F术后1个月伤口大体照及X线片示伤口已愈合，硫酸钙部分吸收 1G，1H术后4个月X线片示硫酸钙全部吸收，骨折基本愈合，患者要求改用内固定

单纯载抗生素硫酸钙在骨髓炎的治疗中已获得良好效果，可以有效释放抗生素来控制感染[10]。但其只具有骨传导性，并不具有骨诱导活性，成骨活性不足，成骨效果不可靠[11]。因此，通过复合成骨细胞生长因子来提高硫酸钙人工骨的骨诱导活性、促进骨的再生，是创伤性骨髓炎治疗领域新的研究方向。

3.2 一期复合植入模式治疗创伤性骨髓炎的优势

3.2.1 有效控制感染 在病灶彻底清创的同时一期植入载万古霉素硫酸钙，早期即可在病灶内释放较高浓度的万古霉素，局部形成有效治疗浓度，感染控制效果好。张展等[12]的研究结果显示，载万古霉素硫酸钙人工骨植入病灶后局部万古霉素平均浓度可达到136.56 mg/L；而其有效治疗浓度值为15～20 mg/L，最低抑菌浓度仅为2 mg/L，局部药物浓度约为有效治疗浓度的6倍、最低抑菌浓度的68倍。为增强抗感染效果，防止复发，本组患者术后根据药敏结果静脉使用敏感抗生素7～10 d，出院后改用口服抗生素2～3周。59例患者术后细菌培养均为阴性，随访无骨髓炎复发，感染控制彻底。

3.2.2 促进骨折愈合 硫酸钙的降解吸收曲线接近于骨生长曲线，其在短期内（约10～12周）即可被完全降解吸收；同时具有与松质骨相当的机械强度，能够为骨块提供即刻稳定性；固化后还能形成微孔样结构，有利于新骨长入，并以相应的速度溶解、吸收，直至完全被新骨替代，逐渐恢复正常的解剖学形态特点及力学强度[13]。而BMP-2可成功诱导原始间质细胞向骨软骨趋化、增殖、分化，具有高效的诱导新骨生成作用，且2～3周后BMP-2才会被机体完全吸收降解，故能够有效刺激靶细胞的分化[14]。两者复合使用既有骨传导基质存在，又提供骨诱导生长因子，满足了正常骨形成与修复过程中所需要的基本条件[15]，进一步促进了骨折愈合。需要强调的是，植骨区良好的血供条件是植骨成活的基础，因此术中需清除骨折间隙内增生的肉芽组织，用骨刀削除骨表面及断端边缘缺血坏死的骨皮质，以磨钻打磨骨髓腔直至新鲜渗血后再植入。本组患者骨折均获愈合，骨折愈合时间为5～14个月（平均7.8个月）；其中56例（95%）患者术后骨折直接愈合，仅3例因骨缺损范围较大导致延迟愈合，经二期植入自体髂骨后骨折愈合。

图2 载万古霉素硫酸钙BMP-2复合植入治疗胫骨远端骨髓炎手术前后图片（女，62岁，右胫骨内固定感染术后3年复发）2A，2B术前大体照及影像学资料提示胫骨远端骨髓炎复发、窦道形成、胫骨远端骨缺损 2C病灶彻底清创、载万古霉素硫酸钙复合BMP-2填充骨缺损手术后X线片 2D术后3周伤口愈合图片 2E术后3个月X线片示硫酸钙全部吸收，骨折基本愈合 2F术后半年X线片示骨髓炎治愈，骨折愈合

3.2.3 安全性高 患者长时间静脉使用万古霉素可有肝肾功能损伤、血常规三系减少等副作用，载万古霉素硫酸钙复合植入虽然在局部释放高浓度万古霉素，但血药浓度平均为12.6 mg/L，在安全范围内（5～40 mg/L）[16]。本组患者术后复查肝肾功能和血常规三系，均在正常范围之内，无肝肾功能毒副作用，其安全性高于全身静脉使用。

3.2.4 降低并发症发生率 骨髓炎彻底清创后往往残留较大的骨缺损，而存在死腔是导致创伤性骨髓炎复发的重要因素[17]。植入硫酸钙填充空腔，可避免肉芽组织长入，即使二期仍需再次植骨，也可提供良好的创面，提高植骨成功率。单纯采用载万古霉素硫酸钙人工骨填充用量大，术后可能出现创面渗出较多、伤口不愈合、感染复发等情况。复合植入BMP-2在增加骨诱导效果、增强成骨能力的同时，明显减少硫酸钙使用量，创面渗出减少，创口愈合时间缩短，降低了骨髓炎复发率。若残留空腔较大，还可采取转移肌瓣覆盖创面，增加肌皮瓣的肌肉比重，利用肌瓣填塞空腔，或在切取皮瓣时尽量切除较多的筋膜，利用筋膜反折来填充骨髓腔，既减少了硫酸钙用量，又可利用肌肉组织吸收硫酸钙降解后产生的渗出液。本研究中清创术后骨缺损空腔范围5.6～19.4 mL（平均8.9 mL），术中使用硫酸钙量为2～10 cc（平均4.7 cc），小于骨缺损范围，硫酸钙使用量及术后渗出均明显减少。

引流不充分易导致伤口积血、不愈合、感染复发等并发症，本组伤口直接缝合患者中有9例因残存空腔大，植入硫酸钙量较多，术后予留置引流管，待术后24 h引流量小于5 mL时拔管。17例行转移肌皮瓣软组织修复患者伤口无明显渗出，术后均未行伤口引流，提示减少硫酸钙使用量及行软组织填塞空腔可明显降低伤口渗出等并发症的发生率。

3.2.5 促进早期功能锻炼 骨髓炎患者手术次数多，治疗周期长，易出现关节功能障碍，影响治疗。减少手术次数、术后早期功能锻炼是提高骨髓炎治疗成功率的关键所在。本组患者均在手术1～2周伤口无明显渗出后即行不负重关节功能锻炼，术后1.5～2个月开始负重功能锻炼，其中5例患者因跨关节外固定导致一定程度的关节功能障碍，2～3个月更换内固定后关节功能改善，其余患者功能感觉良好，末次随访时Johner-Wruhs评分优良率达100%，临床效果满意。

3.3 载万古霉素硫酸钙复合BMP-2治疗创伤性骨髓炎的不足

①骨髓炎常见致病菌为金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性球菌，但仍有部分致病菌为革兰氏阴性厌氧杆菌、绿脓杆菌等[18]，万古霉素的抗菌谱无法覆盖这些致病菌，因此可能出现治疗效果不佳的情况。由于硫酸钙是半水化合物晶体，可作为大多数水溶性抗生素的载体[19]，因此今后可根据术前细菌培养及药敏检查结果，术中使用载敏感抗生素硫酸钙植入病灶，针对性杀灭致病菌，有望达到更好的治疗效果。②对于骨缺损长度不超过4 cm或缺损范围不超过管状骨周径1/2的患者，应用载抗生素硫酸钙复合BMP-2植入一期治疗骨缺损是有效的。但对缺损范围较大或节段性骨缺损患者仍需采用Ilizalov技术或二期行自体骨移植[20]。

众所周知，一期植入自体骨存在感染复发导致植骨失败的风险。本研究结果证实，对于较小范围骨缺损，应用载抗生素硫酸钙复合BMP-2植入一期治疗是有效的。而对于一些感染较轻、全身情况较好的较大范围骨缺损患者，我们认为在彻底清创的基础上适当加用自体骨移植来促进大段骨缺损的愈合也是可行的，能够有效避免二次植骨手术和治疗周期较长的Ilizalov技术。

综上所述，我们采用硫酸钙+万古霉素+ BMP-2一期复合植入模式治疗创伤性骨髓炎，既可保证抗生素在病灶局部高浓度释放，发挥良好的抗感染效果，同时可作为骨传导的支架，还能释放成骨细胞因子，使抗感染和促成骨生长同步进行，安全性高，并发症发生率低，初步临床效果良好。

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Treatment of traumatic osteomyelitis with vancomycin-loaded calcium sulphate combined with bone morphogenetic protein2

WANG Jun,SHI Ningwen,QIU Yang,ZHAO Jianning,DAI Sihui,WEI Changhui,SUN Xiao.
Department of Orthopaedics,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Region,Nanjing,Jiangsu 210002,China

Objective To evaluate the curative efficacy of vancomycin-loaded calcium sulphate combined with bone morphogenetic protein2(BMP-2)in the treatment of traumatic osteomyelitis.Methods Clinical data of 59 patients with traumatic osteomyelitis treated in Nanjing General Hospital of Nanjing Military Region from January 2013 to December 2015,were retrospectively analyzed.They were 27 males and 32 females,with an average age of 37.6 years(range from 21 to 62 years).By the Cierny-Mader classification,the osteomyelitis was typeⅢ in 37 cases and typeⅣ in 22 cases.The initial fractures were fixated with internal fixations in 39 cases, and with external fixators in 20 cases.After debridement,all patients were treated by vancomycin-loaded calcium sulphate combined with BMP-2,and then underwent external fixation,furthermore,17 patients with soft tissue defect or large bone defect were treated by pedicle flap or myofascial flap.Results All patients were followed upwith the average of 13.4 months(12 to 23 months).The wounds were all sealed without sinus,soft tissue defect or bone exposure.The fracture healed in all cases without infection,with the healing time of 7.8 months(5 to 14 months).Three patients with delayed union due to large bone defect,finally healed by autologous iliac bone grafting.At the last follow-up,according to Johner-Wruhs scoring,the results were excellent in 54 cases,good in 5 cases,with the excellent and good rate of 100%.All patients were able to walk without pain and deformity. Conclusion The composite implantation mode of vancomycin-loaded calcium sulphate and BMP-2 has satisfactory anti-infection effect,is reliable osteogenesis and high safety in treating traumatic osteomyelitis.

Osteomyelitis;Wounds and injuries;Vancomycin;Calcium sulfate;Bone morphogenetic proteins;Debridement;Fracture fixation

R681.21，R978.1，R687

：A

：1674-666X(2017)03-133-07

2017-04-13；

2017-05-21）

（本文编辑：白朝晖）

10.3969/j.issn.1674-666X.2017.03.001

210002南京军区南京总医院骨科

E-mail：wangjun198607@163.com