骨科医生必须掌握的『骨移植技术』，你了解多少？
2021/10/25 17:11:10 来源：
骨移植是指在任何需要的地方增加或刺激新骨形成的多种外科方法，是骨科手术中常见的一种手术方法。除血液外，骨是第二大最常见的移植组织，全世界每年进行200多万次植骨手术。本文介绍了使用骨移植和骨移植替代品的适应证，以及可用的材料，并概述了它们如何帮助形成新骨。同时介绍了几种用于同种异体骨移植的外科技术。在新鲜骨折中，骨移植和骨移植替代物的使用主要有2个原因，它们可以用来提供机械支持或者用来加速愈合。在胫骨近端、远端和桡骨远端压缩性关节内骨折的治疗中，经常需要机械支持。当骨折需要很长时间才能愈合，并且有可能在骨折愈合之前内植物就会失败时，就需要加快愈合过程。典型的例子就是采用绝对稳定技术固定骨干骨折时，接骨板对侧的骨皮质结构不完整时。骨移植是治疗初次治疗后未愈合骨折的主要方法之。尤其重要的是，当愈合延迟的原因是由于血液供应不足或骨缺损导致骨折部位的生物环境差时。当由于创伤而导致骨缺损或病变的骨被切除（如骨髓炎）或者当切除或刮除囊肿遗留下缺损时，可以使用骨移植。这在脊柱融合术中尤其常见。骨移植的加入也可以帮助其他受损关节的融合，包括踝或腕。骨移植通过3种自然发生的骨刺激方法促进新骨的形成。这是刺激局部骨形成细胞（成骨细胞）产生新骨的能力。成骨细胞存在于取自同一患者的新鲜自体骨移植物中。成骨细胞也可以当受到骨诱导刺激时从原始干细胞形成，从患者的骨髓中抽取（见下文）。骨髓可以注射到自体移植物或同种异体移植物部位，也可以与骨替代物混合，然后再用于该患者。骨传导是一种作为骨细胞附着、迁移和分裂的支架材料。骨传导性材料提高了骨细胞修复骨折端间隙的能力。它们还可以作为间隔物，具有降低移植物周围纤维组织生长到移植物上的能力。骨移植是最好的骨传导材料。其他天然和合成的骨传导材料也可用。骨诱导是指刺激原始未分化的骨细胞生长和成熟为成骨细胞的能力。许多存在于正常人的骨组织中的生长因子，已被证实具有骨诱导作用。1965年Marshall Urist首次发现了这种蛋白质，并创造了“骨形态发生蛋白”（BMP）一词。随后的研究已经确定了许多不同的BMP以及其他自然存在刺激骨骼生长的因素。
骨移植有3种类型，即自体骨移植、同种异体骨移植和异种骨移植，各有利弊。自体骨移植是取自同一个体并植入同一个体的骨。它们具有骨传导、骨诱导和成骨作用，已成为所有其他骨刺激生物学方法的标准。自体移植通常是取自髂前、后嵴的松质骨或骨块。胫骨近端、大转子、桡骨远端和尺骨鹰嘴的骨量较小。在脊柱手术中，可以使用棘突和肋骨。由于干燥的空气会杀死细胞，自体移植物最好在需要使用之前不久获取。移植物可以暂时覆盖和保存于盐水或血液浸泡的纱布长达2h。有时，一大段带有营养血管和软组织附着物的骨可以作为游离血管化的自体移植骨来填充大段骨缺损。血管被重新吻合到局部血管，为移植物提供血供。这一过程要求很高，通常由整形外科医生执行。当内固定需要额外的强度来承受载荷时，皮质骨和支撑骨，通常是腓骨，可以使用。松质骨的吸收速度比皮质骨快，但不能承受太大的负荷。当需要提供快速愈合的结构支撑时，皮质松质骨块移植物是有用的，通常填充关节内和周围的塌陷，特别是在缺少骨块或关节面的情况下。大多数情况下，它是通过切除髂前嵴的一段形状合适的部分获得的。自体移植物的优点包括：在所有患者中均可获得，不存在疾病传播或移植物排斥的风险，而且不需要特殊的处理技术。缺点包括：移植物质量的可变性（特别是在骨质疏松患者中），以及供体骨的数量有限。收获自体移植物往往会增加手术时间，而移植物供区有不同严重程度的并发症发生在10%~35%的患者中。异体骨是取自另一个人的骨骼。它们只有骨传导性，因为它们不含活的成骨细胞，在促进愈合方面不如自体移植有效。同种异体松质骨取自活体供者、全髋或偶有全膝关节置换手术的皮质骨，甚至来自尸体器官捐献者的全骨。骨骼通常在零下70°C温度下储存在组织库中或冷冻干燥并在室温下储存。这2种方法都破坏了骨的骨诱导和成骨特性，冷冻干燥也降低了其机械完整性。同种异体骨移植的优点是：在数量和型号上可以随时获得，并消除了供者部位的并发症。由于同种异体骨移植只具有骨传导功能，因此不如自体骨移植有效。疾病的传播（ 细菌和病毒）已经被报道，并仍然是一个主要的关注点，尽管各种治疗试图使同种异体移植物无病原体。因此，至少在捐献术后90~180天进行HIV和其他病毒疾病检测，在此之前，移植物应进行隔离。异种骨移植是另一种物种（如动物）的骨骼。1957 年，人们引进了一种名为基尔骨（Kielbone）的小牛脱蛋白骨。这些异种移植骨只存在骨传导作用的。与同种异体移植相比，它们的效果较差，结构也较弱，远不如自体移植。异种骨移植的应用在很大程度上已被同种异体骨移植和其他骨替代物所取代。使用骨替代物消除了与自体移植和同种异体移植相关的供应和感染问题。然而，目前可用的大多数骨替代物都是易碎的，不能承受大的负荷。目前正在进行广泛的研究，以改善这种情况。这些是天然存在或合成的物质，具有类似骨的生物力学特性和结构。它们包括三磷酸钙、羟基磷灰石、碳酸钙和玻璃基水泥。它们不具有生物学活性，只是提供了一种多孔结构的支架，这种结构类似于骨骼，细胞可以爬行和繁殖。它们有时单独用于较小的缺损，但在较大的缺损中往往与自体移植或同种异体移植联合使用。这些是含有BMP的物质。骨内天然存在少量骨基质蛋白。临床上有用的和可重复数量的分离的人骨基质蛋白是由一种称为重组基因工程制造的。它们要么与载体（如胶原海绵）一起使用，要么添加到骨传导材料中。重组人骨形成蛋白-2是目前研究最多的一种骨形态发生蛋白。其已被证明在脊柱融合和骨不连中与自体骨联合使用是同样成功的，就像在开放性胫骨骨折中与胶原海绵联合使用一样。脱矿骨基质（DBM）是一种保留蛋白质的脱矿同种异体骨，因此具有一些骨诱导特性。它的应用形式包括弹力带、凝胶、可塑腻子、可塑骨片或注射骨糊，并易于处理。它最好是用来增强而不是取代自体移植的材料。除非与骨移植或骨传导替代物混合，否则合成的BMP和DBM都没有任何结构完整性，而且都有价格昂贵的缺点。无论使用何种类型的移植物，适当的外科技术和组织处理是骨移植成功的关键。骨移植块应该被很好地打压到需要它们来促进愈合的部位。松散的块往往被吸收，没有用处。移植物的稳定性和具有良好血供的健康组织床是至关重要的。无法控制的感染是植骨的禁忌证，因为植骨很快就会受到感染，如果不能重新吸收，就需要随后切除。因此，通常最好推迟开放骨折的植骨时间，直到伤口愈合并消除感染的主要风险。为了提高自体骨移植和骨移植替代物的成功率，外科医生可以将骨诱导材料与骨传导材料混合使用。例如，新鲜的骨髓抽吸物、BMP或DBM可以添加到同种异体骨或合成骨传导材料中。
在使用自体骨移植的过程中，几乎总是从患者身上获取移植骨。大多数自体移植物取自骨盆的髂前嵴。通常可以从髂后嵴获取更多的骨，但这要求患者侧卧位或俯卧位，这使得它不适用于除脊柱外的大多数手术。其他来源有限的松质骨移植包括股骨大转子和桡骨远端、尺骨近端和胫骨近端的干骺端，所有这些都相对容易得到（图1）。从大转子切除过多的松质骨会削弱它，可能会产生股骨颈应力性骨折。a.髂骨前嵴和大转子；b.髂骨后嵴；c.胫骨近端；d.胫骨远端；e.肱骨远端；f.桡骨远端为了从干骺端获取少量松质骨移植物，暴露骨表面，在薄的皮质骨中用骨刀制作骨窗，小心地在抬高的部分上留下软组织附着和铰链。随着皮质骨的抬高，邻近的松质骨可以用刮匙挖出来。一旦获得松质骨，重要的是要重新放置皮质窗，如果可能的话，将其缝合到适当的位置。移植骨可以从髂骨的顶部以不同的方式获得。所使用的方法取决于外科医生和所需的移植类型。髂骨翼由2块皮质骨板组成，它们之间有一层松质骨。可以通过用骨刀切除髂嵴顶部和用刮匙挖出骨来获取松质骨（图2）。在用缝线或在髂骨翼做一个窗口来重新连接之前。第二种方法术后疼痛较轻。可用骨凿或凿从髂骨的内翼或外翼取出皮质松质骨条（图3）。当需要结构性移植时，可以从髂翼的2个表面切割一个双皮质块，保持髂嵴完整（图4）。如果肌肉能够重新附着，这通常会提供一个良好的功能和美容效果。如果需要三皮质移植物，则必须从髂骨翼和嵴切割。根据切除节段的大小，这可能会造成较差的美容外观，并且有术后并发症发生率上升的风险。图4 从髂翼切除双皮质骨块，还可以获得额外的松质骨
近年来，随着对骨生物学、基因治疗和组织工程的深入了解，人们可以将骨传导和骨诱导这2项骨移植成功的基本标准结合起来，来生产自体骨移植的合成替代品。进一步的发展有望产生更有效的移植物替代物，这些替代物具有强大的骨诱导能力的骨传导基础和具有骨形成潜力的生物活性细胞。骨移植广泛应用于急性创伤手术和骨不连的治疗。自体移植可以从自体身上获得，是目前可用的最好的移植形式。此外，冷冻或冻干同种异体骨移植或结构性骨移植替代物将具有骨传导性，可单独使用或相互联合使用。BMP、骨髓或DBM的加入将提供骨诱导作用。在感染无法控制的情况下，任何一种形式都不适合使用。
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