带血管骨膜和同种DBM联合移植的放射学评估
作者：冀振亮 陈清海 汤立新 蒋祖言 王爱民
单位：冀振亮 陈清海 汤立新(050800 河北省正定县解放军第256医院外二科)；蒋祖言 王爱民(重庆市第三军医大学附属大坪医院骨科)
关键词：自体骨；骨缺损；移植
实用放射学杂志000306 摘要 目的：应用放射学方法评估带血管骨膜(VP)与同种脱钙骨基质(DBM)联合移植对节段性骨缺损的修复效果。方法：以兔25 mm的桡骨骨缺损模型，分别采用VP+DBM联合移植(A组)、自体骨移植(B组)、单纯VP移植(C组)和单纯DBM移植(D组)进行修复，术后行连续X线摄片，对X线平片按Lane标准进行骨缺损修复评分。结果：A组、B组的Lane评分与C组、D组在各时期均有显著差异。A组与B组在术后2、4周也有显著差异，但8、12、16周均无显著差异。结论：VP+DBM联合移植对节段性骨缺损的修复效果要明显优于单纯VP移植或单纯DBM移植，在移植早期还优于自体骨移植，晚期则两者效果基本一致。VP+DBM联合移植后两者之间建立了相互协同，相互促进的关系。
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Radiologic Evaluation of the Healing of a Segmental
Diaphyseal Defect Using Vascularized Periosteum
Associated with Demineralized Bone Matrix Graft
Ji Zhenliang
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Chen Qinghai
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
, 百拇医药
Tang Lixing
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Jiang Zuyan
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Wang Aimin
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
ABSTRACT Objective:To explore the effect of vascularized periosteum(VP)associated with demineralized bone matrix(DBM)graft on the healing of large segmental bone defect with radiolgic examination.Methods:The effect of VP+DBM graft(group A),fresh autogenic bone graft(group B),VP graft(group C)and DBM graft(group D)on the healing of a 25 mm diaphyseal defect in 48 radii was study in 48 rabbits.The results was evaluated by serial X-ray examination and Lane′s radiographic scoring.Results:The Lane′s scores of group A,B,C and D were significantly different at each stage.Group A and B were also significantly differont at 2 and 4 weeks but 8,12 and 16 weeks postoperation.Conclusion:The effect of VP+DBM graft is better than VP graft or DBM graft in the healing of the radius segmental defects in rabbits,and even better than autogenic bone graft in the early stage,but has no signifficant differance in the late stage.It is believed that the VP and DBM can combine and stimulate each other after grafting.
, 百拇医药
Key words Fresh autogenic bone Bone defect Graft
由创伤、感染、肿瘤切除或先天性疾病所造成的骨缺损特别是节段性骨缺损的修复目前仍是骨科较为棘手的问题之一。一般认为自体骨移植成骨效果好，是治疗骨缺损的较理想的方法。但自体骨来源有限，取材后又造成新的缺损，这限制了其广泛临床应用。蒋祖言等[1]的实验证实带血管骨膜(vascularized periosteum,VP)与同种脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)联合移植修复骨缺损较快、较充分，新骨塑形好。笔者以兔桡骨干大段骨缺损为模型，应用连续X线摄片的方法从放射学角度评估了该联合移植法对节段性骨缺损的修复效果。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组：健康日本大耳白兔60只，雌雄不拘，体重2.0～3.6 kg，平均2.52 kg。随机分为五组，每组12只：A组为VP+DBM联合移植组；B组为自体骨移植组；C组为单纯VP移植组；D组为单纯DBM移植组；E组为DBM供体组。
, 百拇医药
1.2 DBM的制备：E组动物活杀后，在清洁状态下截取四肢长骨骨干，按陈受谦等[2]的方法制成同种DBM备用。
1.3 手术方式：手术动物以30 mg/kg体重戊巴比妥钠静脉麻醉后，随机取一侧前肢为手术侧，在无菌条件下显露桡骨干，游离并切取以桡动、静脉为蒂的桡骨中下段骨膜瓣，大小约27 mm×12 mm，然后在桡骨中段造成25 mm的骨膜骨缺损，分别按下述不同的方法进行移植修复：A组缺损区植入DBM细条，再用骨膜瓣包裹；B组切除骨膜瓣，取适量髂骨植入缺损区；C组缺损区植入明胶海绵条，并用骨膜瓣包裹；D组切除骨膜瓣，缺损区植入DBM细条。
1.4 评估方法：所有动物分别手术后立即2、4、8、12、16周连续摄手术肢体X线侧位片，了解骨缺损修复情况，并对各组不同时期X线平片按Lane等[3]标准(表1)评分，对缺损的修复进行量化分析
表1 骨缺损修复X线平片Lane评分标准 评定指标
, http://www.100md.com
评分
骨形成
无骨形成
骨形成占缺损25%
骨形成占缺损50%
骨形成占缺损75%
骨形成充满缺损区
骨连接
骨折线清晰
骨折线部分存在
骨折线消失
骨塑形
未见塑形
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髓腔形成
皮质骨塑形
0
1
2
3
4
0
2
4
0
2
4
1.5 统计学处理：所有数据均以平均值±标准差(
±s)的形式表示，采用多个样本均数比较的方差分析和两两比较Q检验。
, 百拇医药
2 结果
所有兔切口一期愈合，术后3～4周动物活动自如，处死时解剖观察移植骨膜瓣的血管蒂均通畅。
X线检查发现，VP+DBM联合移植组(A组)。术后2周缺损区就出现较多骨痂阴影；术后4周骨痂阴影充满整个缺损区，骨折线消失；术后8周缺损区新骨组织的密度和形态接近正常桡骨，髓腔再通；术后12、16周新骨的密度和形态与正常桡骨基本相同(图1～6)。自体骨移植组(B组)，术后2周植入自体骨周围出现浅淡的新骨阴影；术后4周新骨阴影明显增多，基本充填缺损区；术后8周出现不规则髓腔；术后12、16周新骨的密度和形态接近正常桡骨。单纯VP移植组(C组)，术后2周出现少量浅淡骨痂阴影；术后4周骨痂阴影有所增多；术后8周新生骨组织形成一条纤细的条状阴影连接缺损区，无髓腔再通；术后12、16周新骨组织仍为不规则纤细状，无髓腔再通或局部有不规则髓腔出现。单纯DBM移植组(D组)，术后2周缺损区无明显变化；术后4、8周缺损区两侧出现少量骨痂阴影；术后12、16周新生骨痂阴影未见进一步扩大，两断端变细、硬化、髓腔封闭。
, http://www.100md.com
图1 VP+DBM联合移植组(A组)术后立即，桡骨中段缺损长度为25 mm 图2 A组术后2周缺损区有较多骨痂阴影出现 图3 A组术后4周，新生骨阴影扩大连接整个缺损区 图4 A组术后8周，新生骨外形与密度接近正常桡骨，再通髓腔较规则 图5 A组术后12周，新生骨继续塑形 图6 A组术后16周，新生外形和密度与正常桡骨基本相同
各组不同时期X线平片Lane评分结果表2，经方差齐性检验证实四组资料方差齐性。经多个样本均数比较的方差分析显示各时期4组的评分结果均有非常显著差异性(P<0.01)。进一步两两比较Q检验结果见表3，从表3可知A组、B组与C组、D组在各时期均有非常显著差异；C组与D组在各时期也有非常显著差异；A组与B组在术后2、4周有非常显著差异，但在8、12、16周均无显著差异。以上结果说明VP+DBM联合移植和自体骨移植的修复效果明显优于单纯VP或单纯DBM移植。在移植早期(术后2、4周)VP+DBM联合移植效果要优于自体骨移植，在移植后期(术后8、12、16周)则两者之间已无显著差异。
, 百拇医药
表2 X线平片骨缺损修复Lane评分结果(±s) 时间
A组
B组
C组
D组
2周
4周
8周
12周
16周
3.58±0.51
, http://www.100md.com 8.10±0.68
10.25±0.87
11.83±0.58
12.00±0.00
1.42±0.51
5.33±0.78
9.82±1.03
11.33±0.98
11.67±0.78
0.64±0.41
3.33±1.03
6.00±1.10
, 百拇医药
7.27±1.05
9.28±0.98
0.00±0.00
0.40±0.45
1.80±0.45
1.80±0.45
1.80±0.45
表3 两两比较Q检验的P值 时间
A与B
A与C
A与D
B与C
, 百拇医药
B与D
C与D
2周
4周
8周
12周
16周
P<0.01
P<0.01
P>0.05
P>0.05
P>0.05
P<0.01
, 百拇医药
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
, 百拇医药 P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
P<0.01
3 讨论
, 百拇医药
同种DBM制备简单，具有一定的骨诱导能力，单纯DBM移植已被临床用来治疗小的骨缺损和骨不连，但其愈合时间较长[4]。近年还发现DBM有超前吸收的缺点，单纯DBM移植难以修复大段骨缺损[5]，本实验中D组的结果也证实了这一点。带血管骨膜移植是七十年代末随着显微外科技术的发展而兴起的一种修复骨缺损的新方法，但因其成骨能力受到血供状况、切取方式、有无应力刺激等多种因素的影响，文献中其对骨缺损的修复效果差异较大。在大段骨缺损修复中还易受到周围组织的挤压而塌陷[6]。本实验C组结果也显示单纯VP移植后，缺损区新骨组织纤细，无明确髓腔再通或仅局部有不规则髓腔出现。
有研究证明，单纯带血管骨膜移植后以膜内成骨的方式成骨[7]，而单纯同种DBM移植后以诱导成骨的方式成骨[8]；DBM中含有骨诱导功能的骨形态发生蛋白(bone morphogentic protein,BMP)和其它一些骨骼生长因子[9]，而骨膜中含有BMP敏感靶细胞，在BMP作用下可以增殖分化产生新骨[10]。带血管骨膜和同种DBM联合移植时，DBM一定的机构支撑作用使骨膜不致受周围软组织挤压而塌陷，其中所含的BMP等活性物质还可以刺激骨膜生发层细胞的增殖；而带血管骨膜也为DBM提供了丰富的血供和BMP敏感靶细胞，有利于DBM骨诱导活性的充分发挥，两者之间建立了相互协同、相互促进关系，使膜内成骨和软骨内成骨有机配合，从而大大加快了修复骨缺损的速度。本实验中A组各时期的Lane评分显著高于C组和D组，充分证实了这一点。
, 百拇医药
一般认为游离的自体骨移植具有骨传导和骨诱导能力，移植后少量成骨细胞成活并发挥其成骨作用，是修复骨缺损的较理想方法，也是评价其它方法修复效果的基本标准。本实验结果表明带血管骨膜与同种DBM联合移植对兔大节段骨缺损的修复效果可与自体骨移植相媲美，甚至早期修复效果还有优于自体骨。带血管骨膜与同种DBM联合移植修复骨缺损具有良好的临床应用前景。
参考文献
1，蒋祖言，柯新华，高奉浔.带血管骨膜与同种脱钙骨移植治疗骨缺损的实验研究.中华创伤杂志，1991；7：150～152
2，陈受谦，刘长江，黄旭东，等.同种脱钙骨粉和骨块移植的实验观察.第三军医大学学报，1984；6：319～320
3，Lane JM,Scandhu HS.Current approches to experimental bone grfting.Orthop Clin North Am,1987;18:213～215
, 百拇医药
4，Glwacki J,Kaban LB,Murray JE,et al.Application of the biological principle of induced osteogenesis for craniofacial defects.Lanlent,1981;8227:959～963
5，Schwaroz N,Schlsy G,Thurger M,et al.Fresh autogenic,frozen allogenic,and decalcified allogenic bone grafts in dogs.J Bone Joint Sury,1991;787～789
6，张 峰，陈中伟.带血管骨膜移植的实验研究.中华显微外科杂志，1984；12：159～162
7，Takato T,Hani K,Hakatsuk T.Osteogenic capality of vascularized periosteum,experimental study using rib periosteum in rabbits.B J Plast Surg,1988;41:528～532
, 百拇医药
8，Urist MR.Bone formation by autoinduction.Science,1965;150:893～899
9，Hauschka PV,Mavrakos AE,Iafrati MD,et al.Growth factors in bone matrix.J Biol Chem,1986;261:12665～12669
10，Kubler N,Urist MR.Bone morphogenetic protein mediated interaction of periosteum and diaphysis.Clin Orthop,1990;258:279～294
(收稿：1998-09-21), 百拇医药
单位：冀振亮 陈清海 汤立新(050800 河北省正定县解放军第256医院外二科)；蒋祖言 王爱民(重庆市第三军医大学附属大坪医院骨科)
关键词：自体骨；骨缺损；移植
实用放射学杂志000306 摘要 目的：应用放射学方法评估带血管骨膜(VP)与同种脱钙骨基质(DBM)联合移植对节段性骨缺损的修复效果。方法：以兔25 mm的桡骨骨缺损模型，分别采用VP+DBM联合移植(A组)、自体骨移植(B组)、单纯VP移植(C组)和单纯DBM移植(D组)进行修复，术后行连续X线摄片，对X线平片按Lane标准进行骨缺损修复评分。结果：A组、B组的Lane评分与C组、D组在各时期均有显著差异。A组与B组在术后2、4周也有显著差异，但8、12、16周均无显著差异。结论：VP+DBM联合移植对节段性骨缺损的修复效果要明显优于单纯VP移植或单纯DBM移植，在移植早期还优于自体骨移植，晚期则两者效果基本一致。VP+DBM联合移植后两者之间建立了相互协同，相互促进的关系。
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Radiologic Evaluation of the Healing of a Segmental
Diaphyseal Defect Using Vascularized Periosteum
Associated with Demineralized Bone Matrix Graft
Ji Zhenliang
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Chen Qinghai
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
, 百拇医药
Tang Lixing
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Jiang Zuyan
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
Wang Aimin
(Department of Orthopaedics,256th hospital of PLA,Zhengding Hebei 050800)
ABSTRACT Objective:To explore the effect of vascularized periosteum(VP)associated with demineralized bone matrix(DBM)graft on the healing of large segmental bone defect with radiolgic examination.Methods:The effect of VP+DBM graft(group A),fresh autogenic bone graft(group B),VP graft(group C)and DBM graft(group D)on the healing of a 25 mm diaphyseal defect in 48 radii was study in 48 rabbits.The results was evaluated by serial X-ray examination and Lane′s radiographic scoring.Results:The Lane′s scores of group A,B,C and D were significantly different at each stage.Group A and B were also significantly differont at 2 and 4 weeks but 8,12 and 16 weeks postoperation.Conclusion:The effect of VP+DBM graft is better than VP graft or DBM graft in the healing of the radius segmental defects in rabbits,and even better than autogenic bone graft in the early stage,but has no signifficant differance in the late stage.It is believed that the VP and DBM can combine and stimulate each other after grafting.
, 百拇医药
Key words Fresh autogenic bone Bone defect Graft
由创伤、感染、肿瘤切除或先天性疾病所造成的骨缺损特别是节段性骨缺损的修复目前仍是骨科较为棘手的问题之一。一般认为自体骨移植成骨效果好，是治疗骨缺损的较理想的方法。但自体骨来源有限，取材后又造成新的缺损，这限制了其广泛临床应用。蒋祖言等[1]的实验证实带血管骨膜(vascularized periosteum,VP)与同种脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)联合移植修复骨缺损较快、较充分，新骨塑形好。笔者以兔桡骨干大段骨缺损为模型，应用连续X线摄片的方法从放射学角度评估了该联合移植法对节段性骨缺损的修复效果。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组：健康日本大耳白兔60只，雌雄不拘，体重2.0～3.6 kg，平均2.52 kg。随机分为五组，每组12只：A组为VP+DBM联合移植组；B组为自体骨移植组；C组为单纯VP移植组；D组为单纯DBM移植组；E组为DBM供体组。
, 百拇医药
1.2 DBM的制备：E组动物活杀后，在清洁状态下截取四肢长骨骨干，按陈受谦等[2]的方法制成同种DBM备用。
1.3 手术方式：手术动物以30 mg/kg体重戊巴比妥钠静脉麻醉后，随机取一侧前肢为手术侧，在无菌条件下显露桡骨干，游离并切取以桡动、静脉为蒂的桡骨中下段骨膜瓣，大小约27 mm×12 mm，然后在桡骨中段造成25 mm的骨膜骨缺损，分别按下述不同的方法进行移植修复：A组缺损区植入DBM细条，再用骨膜瓣包裹；B组切除骨膜瓣，取适量髂骨植入缺损区；C组缺损区植入明胶海绵条，并用骨膜瓣包裹；D组切除骨膜瓣，缺损区植入DBM细条。
1.4 评估方法：所有动物分别手术后立即2、4、8、12、16周连续摄手术肢体X线侧位片，了解骨缺损修复情况，并对各组不同时期X线平片按Lane等[3]标准(表1)评分，对缺损的修复进行量化分析
表1 骨缺损修复X线平片Lane评分标准 评定指标
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评分
骨形成
无骨形成
骨形成占缺损25%
骨形成占缺损50%
骨形成占缺损75%
骨形成充满缺损区
骨连接
骨折线清晰
骨折线部分存在
骨折线消失
骨塑形
未见塑形
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髓腔形成
皮质骨塑形
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1.5 统计学处理：所有数据均以平均值±标准差(
±s)的形式表示，采用多个样本均数比较的方差分析和两两比较Q检验。, 百拇医药
2 结果
所有兔切口一期愈合，术后3～4周动物活动自如，处死时解剖观察移植骨膜瓣的血管蒂均通畅。
X线检查发现，VP+DBM联合移植组(A组)。术后2周缺损区就出现较多骨痂阴影；术后4周骨痂阴影充满整个缺损区，骨折线消失；术后8周缺损区新骨组织的密度和形态接近正常桡骨，髓腔再通；术后12、16周新骨的密度和形态与正常桡骨基本相同(图1～6)。自体骨移植组(B组)，术后2周植入自体骨周围出现浅淡的新骨阴影；术后4周新骨阴影明显增多，基本充填缺损区；术后8周出现不规则髓腔；术后12、16周新骨的密度和形态接近正常桡骨。单纯VP移植组(C组)，术后2周出现少量浅淡骨痂阴影；术后4周骨痂阴影有所增多；术后8周新生骨组织形成一条纤细的条状阴影连接缺损区，无髓腔再通；术后12、16周新骨组织仍为不规则纤细状，无髓腔再通或局部有不规则髓腔出现。单纯DBM移植组(D组)，术后2周缺损区无明显变化；术后4、8周缺损区两侧出现少量骨痂阴影；术后12、16周新生骨痂阴影未见进一步扩大，两断端变细、硬化、髓腔封闭。
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图1 VP+DBM联合移植组(A组)术后立即，桡骨中段缺损长度为25 mm 图2 A组术后2周缺损区有较多骨痂阴影出现 图3 A组术后4周，新生骨阴影扩大连接整个缺损区 图4 A组术后8周，新生骨外形与密度接近正常桡骨，再通髓腔较规则 图5 A组术后12周，新生骨继续塑形 图6 A组术后16周，新生外形和密度与正常桡骨基本相同
各组不同时期X线平片Lane评分结果表2，经方差齐性检验证实四组资料方差齐性。经多个样本均数比较的方差分析显示各时期4组的评分结果均有非常显著差异性(P<0.01)。进一步两两比较Q检验结果见表3，从表3可知A组、B组与C组、D组在各时期均有非常显著差异；C组与D组在各时期也有非常显著差异；A组与B组在术后2、4周有非常显著差异，但在8、12、16周均无显著差异。以上结果说明VP+DBM联合移植和自体骨移植的修复效果明显优于单纯VP或单纯DBM移植。在移植早期(术后2、4周)VP+DBM联合移植效果要优于自体骨移植，在移植后期(术后8、12、16周)则两者之间已无显著差异。
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表2 X线平片骨缺损修复Lane评分结果(
±s) 时间A组
B组
C组
D组
2周
4周
8周
12周
16周
3.58±0.51
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10.25±0.87
11.83±0.58
12.00±0.00
1.42±0.51
5.33±0.78
9.82±1.03
11.33±0.98
11.67±0.78
0.64±0.41
3.33±1.03
6.00±1.10
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7.27±1.05
9.28±0.98
0.00±0.00
0.40±0.45
1.80±0.45
1.80±0.45
1.80±0.45
表3 两两比较Q检验的P值 时间
A与B
A与C
A与D
B与C
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B与D
C与D
2周
4周
8周
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P>0.05
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3 讨论
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同种DBM制备简单，具有一定的骨诱导能力，单纯DBM移植已被临床用来治疗小的骨缺损和骨不连，但其愈合时间较长[4]。近年还发现DBM有超前吸收的缺点，单纯DBM移植难以修复大段骨缺损[5]，本实验中D组的结果也证实了这一点。带血管骨膜移植是七十年代末随着显微外科技术的发展而兴起的一种修复骨缺损的新方法，但因其成骨能力受到血供状况、切取方式、有无应力刺激等多种因素的影响，文献中其对骨缺损的修复效果差异较大。在大段骨缺损修复中还易受到周围组织的挤压而塌陷[6]。本实验C组结果也显示单纯VP移植后，缺损区新骨组织纤细，无明确髓腔再通或仅局部有不规则髓腔出现。
有研究证明，单纯带血管骨膜移植后以膜内成骨的方式成骨[7]，而单纯同种DBM移植后以诱导成骨的方式成骨[8]；DBM中含有骨诱导功能的骨形态发生蛋白(bone morphogentic protein,BMP)和其它一些骨骼生长因子[9]，而骨膜中含有BMP敏感靶细胞，在BMP作用下可以增殖分化产生新骨[10]。带血管骨膜和同种DBM联合移植时，DBM一定的机构支撑作用使骨膜不致受周围软组织挤压而塌陷，其中所含的BMP等活性物质还可以刺激骨膜生发层细胞的增殖；而带血管骨膜也为DBM提供了丰富的血供和BMP敏感靶细胞，有利于DBM骨诱导活性的充分发挥，两者之间建立了相互协同、相互促进关系，使膜内成骨和软骨内成骨有机配合，从而大大加快了修复骨缺损的速度。本实验中A组各时期的Lane评分显著高于C组和D组，充分证实了这一点。
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一般认为游离的自体骨移植具有骨传导和骨诱导能力，移植后少量成骨细胞成活并发挥其成骨作用，是修复骨缺损的较理想方法，也是评价其它方法修复效果的基本标准。本实验结果表明带血管骨膜与同种DBM联合移植对兔大节段骨缺损的修复效果可与自体骨移植相媲美，甚至早期修复效果还有优于自体骨。带血管骨膜与同种DBM联合移植修复骨缺损具有良好的临床应用前景。
参考文献
1，蒋祖言，柯新华，高奉浔.带血管骨膜与同种脱钙骨移植治疗骨缺损的实验研究.中华创伤杂志，1991；7：150～152
2，陈受谦，刘长江，黄旭东，等.同种脱钙骨粉和骨块移植的实验观察.第三军医大学学报，1984；6：319～320
3，Lane JM,Scandhu HS.Current approches to experimental bone grfting.Orthop Clin North Am,1987;18:213～215
, 百拇医药
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(收稿：1998-09-21), 百拇医药