多孔双向羟基磷灰石人工骨治疗四肢骨缺损49例
多孔双向羟基磷灰石人工骨治疗四肢骨缺损49例
安洪 柯银强 蒋电明 毛莉颖
摘 要 目的 通过临床应用多孔双向羟基磷灰(CPC)石人工骨，讨论其成骨机制、影像学表现、适应证和存在的问题。 方法 对 49例不同情况骨缺损植入颗粒状或片、块状CPC，经摄X线片和γ骨显像检查，观察其愈合过程中的表现。 结果 全部病例平均随访2.5年。腔洞型骨缺损者术后3个月愈合，小关节融合术者术后4～7个月愈合，骨不连者术后5～7个月愈合。全部病例手术局部无炎症反应。 结论 CPC是一种比较成熟的骨修复材料，具有骨传导性和骨诱导性，其生物力学性能随植入后时间延长而增加，4个月后达正常骨水平。适合于腔洞型或非负重部位的骨修复。
关键词：羟基磷灰石类；磷酸钙类；陶瓷制品；骨缺损
多孔双向羟基磷灰(CPC)是由羟基磷灰石(HA)和少量磷酸三钙(TCP)制成的一种人工骨材料，其微孔与大孔结合的造型方式有利于新骨长入其间，从而起到“生物自锁” 及后期转化为受体骨组织作用。自1994年以来，笔者采用四川大学材料科学技术研究所提供的颗粒板块状CPC，对 49 例四肢骨缺损进行修复，取得满意效果。现报告如下。
, 百拇医药
资料与方法
一、材料
CPC 颗粒型直径为 1～2 mm，大小均匀。颗粒自身孔隙率为12%，其中彼此贯通的孔隙率为10%，孔径为 50～100 μm；片块型孔隙率为60%，孔径为75～550 μm，平均380 μm。HAC在1 250℃以内其理化性能稳定，不溶于水和乙醇，无抗原性、致畸性和致热原反应。
二、临床应用
1. 一般资料：本组共49例，其中男30例，女19例；年龄 11～65岁，平均 28岁。良性骨病搔刮术后骨缺损 31例；良性骨病伴病理骨折 6例；外伤骨折伴骨缺损 6 例；陈旧性骨折增生型骨不连3例；行小关节融合术 3例。
2. 消毒方法：采用体积分数为40%的甲醛密闭薰蒸24 h或高压、煮沸消毒。以上3种方法均分别使用过，未见CPC 形态、强度及颜色发生改变。
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3. 置入方法：所有病例均为择期无菌手术，将原始病损清除后视具体情况作以下不同处理：(1)腔洞型缺损，无论缺损大小均可用颗粒型 CPC 填入，也可将片、块状CPC 混入其中。(2)外伤性骨皮质缺损或骨不连清除硬化骨后均用片、块状 CPC嵌入，以免用颗粒型时发生颗粒外溢。(3)关节融合术时，用适宜厚度 CPC 片嵌入撑开的关节间隙，让其回缩的关节囊、韧带压迫固定。由于笔者仅应用于手足小关节缺损的修复，故未用内固定，而用石膏外固定。(4)大型腔洞修复时，为避免术后病理骨折，可先用脱蛋白骨填入起到支柱作用，周围再置放 CPC颗粒。
4. 植入量：2～76 g，平均22 g。
结 果
全部病例获得6个月～4年随访，平均 2.5年。全部病例切口均I期愈合，无渗液、红肿等异物反应。术后1周和3个月X线片观察，术中植入的CPC材料间隙小，空隙消失，且原骨病灶增白腔壁变模糊，与 CPC连接成一片。小关节融合术者术后4～7个月愈合；骨不连接者术后 5 ～ 7个月愈合。1例肱骨干较大骨囊肿，病灶搔刮，植入 CPC 1个月后再次骨折，予管型石膏固定，2个月后形成大量新骨而愈合(图1～3)。植入CPC均未见明显降解吸收，髓腔仍呈封闭状态(图4)。儿童患者病骨随生长发育未见异常，与健侧比较无长度及形态差异。1例踝部骨囊肿术后 2个月行γ骨显像检查，见CPC中心有明显放射性浓聚，提示新骨已长入CPC内部。2例骨愈合后行内固定物取出术，术中发现骨皮质表面呈象牙骨样致密、光洁，较正常皮质骨更硬。从原螺钉孔刮取植入 CPC 中心组织(相当于原髓腔中心)，病理检查为骨样组织。
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图1 右肱骨中上段骨囊肿
图2 植入CPC 1个月后再次骨折予管型石膏固定
讨 论
一、 CPC促进骨愈合的机制
1. CPC 是一种具有微孔(<20 μm)和大孔(>100 μm)的固相结构，无论是颗粒状或片、块状均有一定支撑强度。由于其基本成分为钙、磷元素，故与骨的无机结构相同，因此，具备骨传导性的基础条件。在植入骨内后，可随新生血管长入大孔中而形成新骨组织，并在新骨和暴露出来的HA颗粒的界面上形成骨键合[1]。
, 百拇医药
图3 外固定后2个月巳骨性连接
图4 术后3年骨生长发育良好，髓腔仍呈封闭状态
2. 骨诱导作用：单纯HA无骨诱导活性，但加入一定量的β-TCP后则成为具有骨诱导活性的物质CPC。 CPC 可吸附骨伤处体液中的骨形态发生蛋白(BMP)，并使其活化。这种吸附以离子键和氢键所形成的化学键为主，其次是化学吸附层表面的物理吸附作用。CPC植入体内后，β-TCP降解并在局部形成丰富的钙和磷离子环境，使活化后的BMP释放，并进入CPC空隙之中，诱导空隙内的原始间充质细胞转化为成骨或成软骨细胞[2，3]。
二、CPC植入后的临床变化
, 百拇医药
本组资料表明，骨内植入 CPC 2个月后，γ骨显像图上已可见其中心有明显放射性浓聚，提示该处已有成骨活动；3个月X线片显示，CPC颗粒和孔隙均已消失，被新骨连成一片。1例肱骨干骨囊肿搔刮植入 CPC术后 1个月，植入处再次骨折， X线片可见CPC已成片状，未分散溢出，说明已被纤维骨痂包裹。其后以石膏外固定 2个月，骨折完全愈合(图 1～3)。因此，可以认为，CPC植入1个月后其空隙有纤维骨痂生长，2个月成骨活动已由边缘发展到中心，3个月基本与新骨融合成一片，达到了治疗目的。
三、 CPC的适应证
CPC是一种多孔结构，其本身抗压强度仅为145～159 kg/cm2，植入体内随时间延长,其生物力学强度逐渐增强，大约在术后 4个月达正常骨组织抗压水平(1 300 kg/cm2)[1]。因此，CPC早期缺乏生物力学强度，仅适合于腔洞型骨缺损的填补和非负重部位骨缺损的修复。在关节融合术中嵌入片、块状 CPC虽有被压破可能，但最终并不影响骨连接效果，特别是用于较小关节的融合，具有其优越性[4]。
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四、关于骨髓腔闭塞问题
在长管状骨髓腔内植入 CPC 后，由于其中绝大部分均为不能降解的HA，故经 4年随访者，其 X线片上髓腔仍然处于闭塞状态，这一状况对该骨的代谢有何影响目前尚不清楚。但从数例小儿长骨术后 X线片的连续观察发现，该骨的纵向及横向生长发育均未受影响(图 4)。如长期闭塞是否会使近远侧髓腔内压力异常而产生不良影响，迄今尚未见文献报道，有待长期随访、观察。
安洪(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
柯银强(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
蒋电明(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
毛莉颖(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
, 百拇医药 参考文献
1，Ravaglioli A, Krajewaki A, eds. Bioceramics and the human body. 1st ed. Amsterdam: Elsevier Applied Science, 1991. 408-415.
2，邹萍，黄玫，胡明芬，等.β-TCP/HA双相多孔磷灰石陶瓷成骨机制的研究. 四川大学学报(自然科学版)，1996，33：155-159.
3，张聪，郑长福，李颖明，等.多孔HA-β-TCP生物活性陶瓷诱导成骨的实验研究.中华外科杂志，1993，31：722-725.
4，Foster MR. The use of hydroxyapatite as an intervertebral spacer for anterocervical fusion. J Orthop Techniques, 1994, 2:9-15., 百拇医药
安洪 柯银强 蒋电明 毛莉颖
摘 要 目的 通过临床应用多孔双向羟基磷灰(CPC)石人工骨，讨论其成骨机制、影像学表现、适应证和存在的问题。 方法 对 49例不同情况骨缺损植入颗粒状或片、块状CPC，经摄X线片和γ骨显像检查，观察其愈合过程中的表现。 结果 全部病例平均随访2.5年。腔洞型骨缺损者术后3个月愈合，小关节融合术者术后4～7个月愈合，骨不连者术后5～7个月愈合。全部病例手术局部无炎症反应。 结论 CPC是一种比较成熟的骨修复材料，具有骨传导性和骨诱导性，其生物力学性能随植入后时间延长而增加，4个月后达正常骨水平。适合于腔洞型或非负重部位的骨修复。
关键词：羟基磷灰石类；磷酸钙类；陶瓷制品；骨缺损
多孔双向羟基磷灰(CPC)是由羟基磷灰石(HA)和少量磷酸三钙(TCP)制成的一种人工骨材料，其微孔与大孔结合的造型方式有利于新骨长入其间，从而起到“生物自锁” 及后期转化为受体骨组织作用。自1994年以来，笔者采用四川大学材料科学技术研究所提供的颗粒板块状CPC，对 49 例四肢骨缺损进行修复，取得满意效果。现报告如下。
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资料与方法
一、材料
CPC 颗粒型直径为 1～2 mm，大小均匀。颗粒自身孔隙率为12%，其中彼此贯通的孔隙率为10%，孔径为 50～100 μm；片块型孔隙率为60%，孔径为75～550 μm，平均380 μm。HAC在1 250℃以内其理化性能稳定，不溶于水和乙醇，无抗原性、致畸性和致热原反应。
二、临床应用
1. 一般资料：本组共49例，其中男30例，女19例；年龄 11～65岁，平均 28岁。良性骨病搔刮术后骨缺损 31例；良性骨病伴病理骨折 6例；外伤骨折伴骨缺损 6 例；陈旧性骨折增生型骨不连3例；行小关节融合术 3例。
2. 消毒方法：采用体积分数为40%的甲醛密闭薰蒸24 h或高压、煮沸消毒。以上3种方法均分别使用过，未见CPC 形态、强度及颜色发生改变。
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3. 置入方法：所有病例均为择期无菌手术，将原始病损清除后视具体情况作以下不同处理：(1)腔洞型缺损，无论缺损大小均可用颗粒型 CPC 填入，也可将片、块状CPC 混入其中。(2)外伤性骨皮质缺损或骨不连清除硬化骨后均用片、块状 CPC嵌入，以免用颗粒型时发生颗粒外溢。(3)关节融合术时，用适宜厚度 CPC 片嵌入撑开的关节间隙，让其回缩的关节囊、韧带压迫固定。由于笔者仅应用于手足小关节缺损的修复，故未用内固定，而用石膏外固定。(4)大型腔洞修复时，为避免术后病理骨折，可先用脱蛋白骨填入起到支柱作用，周围再置放 CPC颗粒。
4. 植入量：2～76 g，平均22 g。
结 果
全部病例获得6个月～4年随访，平均 2.5年。全部病例切口均I期愈合，无渗液、红肿等异物反应。术后1周和3个月X线片观察，术中植入的CPC材料间隙小，空隙消失，且原骨病灶增白腔壁变模糊，与 CPC连接成一片。小关节融合术者术后4～7个月愈合；骨不连接者术后 5 ～ 7个月愈合。1例肱骨干较大骨囊肿，病灶搔刮，植入 CPC 1个月后再次骨折，予管型石膏固定，2个月后形成大量新骨而愈合(图1～3)。植入CPC均未见明显降解吸收，髓腔仍呈封闭状态(图4)。儿童患者病骨随生长发育未见异常，与健侧比较无长度及形态差异。1例踝部骨囊肿术后 2个月行γ骨显像检查，见CPC中心有明显放射性浓聚，提示新骨已长入CPC内部。2例骨愈合后行内固定物取出术，术中发现骨皮质表面呈象牙骨样致密、光洁，较正常皮质骨更硬。从原螺钉孔刮取植入 CPC 中心组织(相当于原髓腔中心)，病理检查为骨样组织。
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图1 右肱骨中上段骨囊肿
图2 植入CPC 1个月后再次骨折予管型石膏固定
讨 论
一、 CPC促进骨愈合的机制
1. CPC 是一种具有微孔(<20 μm)和大孔(>100 μm)的固相结构，无论是颗粒状或片、块状均有一定支撑强度。由于其基本成分为钙、磷元素，故与骨的无机结构相同，因此，具备骨传导性的基础条件。在植入骨内后，可随新生血管长入大孔中而形成新骨组织，并在新骨和暴露出来的HA颗粒的界面上形成骨键合[1]。
, 百拇医药
图3 外固定后2个月巳骨性连接
图4 术后3年骨生长发育良好，髓腔仍呈封闭状态
2. 骨诱导作用：单纯HA无骨诱导活性，但加入一定量的β-TCP后则成为具有骨诱导活性的物质CPC。 CPC 可吸附骨伤处体液中的骨形态发生蛋白(BMP)，并使其活化。这种吸附以离子键和氢键所形成的化学键为主，其次是化学吸附层表面的物理吸附作用。CPC植入体内后，β-TCP降解并在局部形成丰富的钙和磷离子环境，使活化后的BMP释放，并进入CPC空隙之中，诱导空隙内的原始间充质细胞转化为成骨或成软骨细胞[2，3]。
二、CPC植入后的临床变化
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本组资料表明，骨内植入 CPC 2个月后，γ骨显像图上已可见其中心有明显放射性浓聚，提示该处已有成骨活动；3个月X线片显示，CPC颗粒和孔隙均已消失，被新骨连成一片。1例肱骨干骨囊肿搔刮植入 CPC术后 1个月，植入处再次骨折， X线片可见CPC已成片状，未分散溢出，说明已被纤维骨痂包裹。其后以石膏外固定 2个月，骨折完全愈合(图 1～3)。因此，可以认为，CPC植入1个月后其空隙有纤维骨痂生长，2个月成骨活动已由边缘发展到中心，3个月基本与新骨融合成一片，达到了治疗目的。
三、 CPC的适应证
CPC是一种多孔结构，其本身抗压强度仅为145～159 kg/cm2，植入体内随时间延长,其生物力学强度逐渐增强，大约在术后 4个月达正常骨组织抗压水平(1 300 kg/cm2)[1]。因此，CPC早期缺乏生物力学强度，仅适合于腔洞型骨缺损的填补和非负重部位骨缺损的修复。在关节融合术中嵌入片、块状 CPC虽有被压破可能，但最终并不影响骨连接效果，特别是用于较小关节的融合，具有其优越性[4]。
, http://www.100md.com
四、关于骨髓腔闭塞问题
在长管状骨髓腔内植入 CPC 后，由于其中绝大部分均为不能降解的HA，故经 4年随访者，其 X线片上髓腔仍然处于闭塞状态，这一状况对该骨的代谢有何影响目前尚不清楚。但从数例小儿长骨术后 X线片的连续观察发现，该骨的纵向及横向生长发育均未受影响(图 4)。如长期闭塞是否会使近远侧髓腔内压力异常而产生不良影响，迄今尚未见文献报道，有待长期随访、观察。
安洪(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
柯银强(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
蒋电明(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
毛莉颖(400016 重庆医科大学附属第一医院骨科)
, 百拇医药 参考文献
1，Ravaglioli A, Krajewaki A, eds. Bioceramics and the human body. 1st ed. Amsterdam: Elsevier Applied Science, 1991. 408-415.
2，邹萍，黄玫，胡明芬，等.β-TCP/HA双相多孔磷灰石陶瓷成骨机制的研究. 四川大学学报(自然科学版)，1996，33：155-159.
3，张聪，郑长福，李颖明，等.多孔HA-β-TCP生物活性陶瓷诱导成骨的实验研究.中华外科杂志，1993，31：722-725.
4，Foster MR. The use of hydroxyapatite as an intervertebral spacer for anterocervical fusion. J Orthop Techniques, 1994, 2:9-15., 百拇医药