对于各种原因引起的大范围长骨干骨缺损的修复,目前仍然是骨科的一个难题,当前的治疗方法有:a)带血管的自体骨移植技术;b)Ilizarov骨搬移技术;c)Masquelet诱导膜技术。带血管的自体骨移植技术和Ilizarov骨搬移技术是目前被广泛接受的方法。带血管的自体骨移植技术需要做血管显微吻合,且容易出现受区应力性骨折及供区并发症。带血管的自体骨移植适用于骨缺损范围较小的患者,当骨缺损大于150px时,采用带血管的自体骨移植的方法重建骨干,骨愈合是不完全的,且容易出现植骨块被吸收的情况。Il-izarov骨搬移技术适应证较广泛,尤其适用于合并软组织缺损和感染的患者,但骨缺损愈合时间较长,术后护理不便,常需多次手术,并发症较多(如钉道感染、松动,关节黏连僵硬,神经损伤,对合端偏移、对合端不愈合等)。
诱导膜技术的生物学基础
在第1期将骨水泥置入骨缺损区4~6周后,诱导膜基本成熟,厚度约1mm,分2层,内层为滑膜样上皮细胞层,含有大量微血管和上皮细胞;外层为成纤维细胞层,含有丰富的微血管和胶原纤维。成纤维细胞的组织来源对诱导膜的厚度是个重要的因素,成纤维细胞是诱导膜的主要组成部分,诱导膜是对骨水泥组织反应的产品。有文献报道,在人体内形成的诱导膜与正常骨膜相比,诱导膜更厚,在酶解后通过流式细胞术测定,每克诱导膜组织中的活细胞数是正常骨膜中的11倍。在诱导膜组织中,浸润淋巴细胞大量增殖,CD45+淋巴细胞的含量是正常骨膜中的31倍,这表明诱导膜组织中免疫细胞的补充是更活跃的。诱导膜是间充质干细胞丰富的资源,从诱导膜和正常骨膜中扩充的间充质干细胞表现出相同的成骨潜能,这对于骨重建是有利的。动物实验表明,诱导膜上有垂直于骨长轴方向密集排列的小血管系统,还能分泌促进成骨的生长因子,
如血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子-β1(TGF-β1)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)。VEGF不仅可促进膜内皮细胞增殖,还可促进成骨细胞的增殖与分化,从而为骨的生长提供营养,并促进骨再生;TGF-β1可促进成骨细胞的新陈代谢和细胞外基质的合成;BMP-2可诱导骨髓基质干细胞分化为成骨细胞,促进骨的再生与修复。诱导膜的成骨活性和新生血管活性在其形成后2~4周达到最大,6周后逐渐下降。有学者在动物的皮下、肌层、骨生长区形成的诱导膜的厚度、微血管密度等方面做了研究,结果表明诱导膜内的细胞成分、生长因子及膜的厚度与诱导膜形成的位置有关。在皮下形成的诱导膜是最厚的,但是微血管密度是最低的;在肌层形成的膜是最薄的,但是植入骨的吸收是最强的;在骨生长区形成的诱导膜的厚度介于皮下和肌层形成的膜,但是微血管密度是最高的,退化速度是最低的。因此,在骨生长区形成的诱导膜可以诱导出更强的骨重建。Gouron等在动物模型中发现诱导膜囊腔内有破骨细胞及破骨前驱细胞,这些细胞可能有助于骨重建。
诱导膜技术的手术步骤与原理
诱导膜技术的手术步骤
a) 第1期:首先对骨缺损区进行彻底清创,切除死骨、无血运的骨和硬化骨,消除感染,必要时行皮瓣或肌皮瓣转移覆盖修复软组织,然后在骨缺损区用PMMA骨水泥混入抗生素(通常是万古霉素),填充塑形为棒状并连接骨断端,用软组织包裹骨水泥,缝合筋膜和皮肤,并用外固定架固定骨缺损两端。
b) 第2期:在第1期术后6~8周、软组织愈合良好、感染控制的情况下,去除外固定支架,切开软组织、切开形成的诱导膜,显露骨水泥,然后小心取出骨水泥(避免膜受损),可见一层白色的纤维膜,之后打通纤维膜两端,使骨髓腔与膜囊腔相通,同时在膜腔内填满切碎的自体骨(一般为松质骨)或骨替代材料,然后缝合诱导膜,选用合适的内固定物固定骨断端。再用血供丰富的软组织覆盖,缝合皮肤。
诱导膜的作用
a) 第1期:骨缺损区放入骨水泥是为了防止软组织的塌陷,占据骨缺损区,为以后植骨创造空间。