非自体骨移植材料在颈椎前路植骨融合中的应用
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国外医学生物医学工程分册 1999年第22卷第1期
武汉同济医院骨外科(430030) 徐卫国综述 陈安民审
摘要 颈椎前路手术时，使用人工骨替代自体髂骨具有重要临床意义。人工骨的研究已有多年历史，但以往大多应用于修复四肢长骨骨缺损，应用于颈椎的报道不多。事实上从生物力学角度讲，颈椎骨自有其特殊性。本文仅就国内外对人工骨的研究成果应用于颈椎前路手术的情况作一综述。
关键词:颈椎 骨移植 前路颈椎融合
骨移植材料的研究目前仍然极其活跃，自1954年Robinson和Smith开展颈前路椎间盘切除椎体间植骨融合术以来，40余年里学者们一直致力研究用于颈椎前路植骨融合的最佳骨材料。目前认为最安全、融合率最高、临床应用最多的仍是自体髂骨，但应用它有以下并发症：(1)延长了手术时间；(2)增加病人痛苦(某些病人取骨区有长期慢性疼痛)；(3)失血增多；(4)增加感染机率；(5)供骨区感觉麻木。此外尚有髂骨骨折、异位骨化、骨盆稳定性破坏等，而且骨源有限，因此自体髂骨移植仍不是理想方法。人们对取代髂骨的骨移植材料做过许多研究工作，现对此作一综述。
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1 磷酸钙陶瓷
1920年Albee和Morrison等[1]描述了磷酸三钙具有成骨能力，此后关于磷酸钙及其各种合成物诱导成骨的研究日益增多。1979年Shima等[2]首先将磷酸钙陶瓷应用于前路颈椎融合，他们用狗作试验，使用Smith-Robinson技术，分别在颈3～4和颈5～6之间行椎间盘摘除术后植入磷酸钙和自体新鲜骨，通过组织学和生物力学试验测试认为磷酸钙陶瓷融合率不如自体骨，如给予足够的时间可能会取得令人满意的融合率，但由于颈椎特殊的应力易发生移位，肉眼观察70%发生前后位不同程度的移位，55%病例发生脊髓受压。但也有报道效果较好，Toth[3]用50/50羟基磷灰石/磷酸钙陶瓷，孔隙率分别为30%、50%、70%，与自体骨对比，以羊为动物模型，研究认为多孔磷酸钙陶瓷诱导成骨能力与自体骨差不多，甚至较之更强。在术后6个月，自体骨仅有50%融合率，但30%、50%和70%陶瓷有67%的融合率，且孔隙的大小并不影响植骨后的骨折发生率，而且即使骨折但椎间隙并不减小，植入骨没有突出至椎管，他认为shima的研究结果是由于材料高孔隙、低张力的原因。对磷酸钙陶瓷的研究有待深入，迄今尚未有钙磷陶瓷应用于颈椎的临床报道。
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2 羟基磷灰石
关于此材料的研究报道较多，而且各持不同意见。1986年Cook等[4]用狗做试验，行前路椎间盘切除术后植入羟基磷灰石，报道有39%发生移位。1994年Zdeblick等[5]曾用羊做模型，使用10×10×5mm珊瑚羟基磷灰石“Proosteon500”，认为它有一定传导成骨能力，但骨折和突出发生率高，认为暂不宜用在人脊柱上，建议使用孔隙率小的材料在应用于临床之前重复此试验。但近年来大多研究还是对使用羟基磷灰石持肯定态度。Stephen等[6]曾用猪狗(重约25kg)做实验，将羟基磷灰石和自体骨分别植于颈3～4和颈5～6椎之间，术后组织学、影像和生物力学试验证实可以用羟基磷灰石替代自体骨。至于移位和骨折等并发症，发生数量少，而且与手术操作技术有关，最终结果与自体植骨差别不大。Pinter等[7]用动物做试验，结果显示羟基磷灰石与自体骨在融合率和生物力学硬度方面没有显著性差异。在临床应用方面，Senter等[8]1989年在二组病人中分别使用羟基磷灰石与自体骨对比，第一组病人84例，第二组75例，统计学调查显示二者融合率相等。1993年Boker等[9]也报道曾用羟基磷灰石陶瓷，这种材料中间用氧化铝陶瓷，外面用羟基磷灰石，前者提供抗压，后者确保生物材料的无毒性和骨营养，临床使用3例，效果良好。可见羟基磷灰石的研究在国外相当活跃，它的应用前景较好。
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3 多聚合成物
80年代即有多个学者报道使用PMMA有较好的临床结果，临床例数至少1000人。Bent等[10]曾调查了1986年4月至1990年4月在本院就诊的81例病人，用PMMA与不融合组对比，认为前者融合率要低，随访2年，融合率仅有28%，而后者为63%，两组对减轻症状均有较好疗效，而且PMMA易突入至邻近椎体，并不赞成使用。Madani等[11]使用生物相容性骨诱导多聚物(简称BOP)，临床病例115例，其中65例使用BOP，50例用髂骨，通过X线平片、CT、核磁共振观察，随访2年，认为它的融合率和生物降解作用均不满意但可以维持椎体间距。Lozes等[12]报道临床使用BOP早期和近期疗效较好，认为其生物相容性好、融合率高。Fathie[13]也曾报道临床应用MMA200例病人，反应良好。对多聚物的研究有待进一步改进。
4 同种异体骨
, 百拇医药
An等[14]将实验分二组进行，第一组使用自体髂骨，第二组用同种异体骨，均使用Smith-Robinson技术，并将脱钙骨基质加入至异体骨内，第一组38例，平均年龄46.1岁，随访期平均18.4个月，第二组39例，平均年龄48岁，随访期平均17.5个月，第3个月进行一次临床和放射评估，结果显示第二组移植物塌陷和假关节形成率较高。Bishop等[15]观察了132例临床病人，在1991年11月至1995年3月间，使用Smith-Robinson技术，植入了78个椎间，83例用自体骨，49例用异体骨，虽然同种异体骨也有一个令人满意的融合率(83%)，但与自体骨相比融合率低，发生移植物塌陷率高。但也有令人鼓舞的报道，Young等[16]曾使用同种异体腓骨与自体骨，发现两者在颈前路术后融合率上无显著性差异，发生移植物突出的并发症在23例中有2例，其中一例还是由于车祸引起而与移植物本身无关。
5 异种骨
, 百拇医药
Savolainen等[17]曾使用美国一公司生产的异种人工骨，临床观察250例，其中149例使用自体骨，101例使用异种骨，稳定融合率均为98%，认为与自体骨无显著差异，有待进一步观察。
此外，尚有较多术后移植骨不融合的报道。1995年Geatani[18]报道自1983年至1993年间153例接受前路椎间盘切除术的病人，其中139例不融合，临床随访短则1年，多则10年，大多数病人预后良好。但也有许多人持相反意见，认为不融合不符合解剖生理特点，且不融合率增高，颈椎不稳定性增加、并发症较多。现在大多数仍主张术后融合。
综上所述，各种非自体骨在颈椎前路融合领域的研究在国外极其活跃，国内尚无这方面的报道，该研究众说不一，到目前仍无公认的满意结果。应当承认，颈椎骨移植材料的研究进展常常是随着四肢骨移植材料的发展而发展的，各种有关的动物实验和临床应用通常是先应用于四肢骨。目前四肢人工骨的研究已相当深入，有机材料如骨形态发生蛋白(BMP)的研究已进入分子生物学水平，已能通过基因工程克隆出BMP。四肢的骨移植材料主张将无机材料和有机材料混合，使兼具二者之优点[19，20]，国内外学者在这方面做了大量工作，取得了可喜的成绩。由于颈椎手术危险性大，一旦失败后果较严重，故而大多人未在临床上使用人工骨。但只要我们有科学的理论作指导，有严格准确的实验为依据，尤其在国外已有应用于临床的情况下，就应大胆使用以减轻病人痛苦。
参考文献(略)
(收稿日期：1998—09—14), 百拇医药
摘要 颈椎前路手术时，使用人工骨替代自体髂骨具有重要临床意义。人工骨的研究已有多年历史，但以往大多应用于修复四肢长骨骨缺损，应用于颈椎的报道不多。事实上从生物力学角度讲，颈椎骨自有其特殊性。本文仅就国内外对人工骨的研究成果应用于颈椎前路手术的情况作一综述。
关键词:颈椎 骨移植 前路颈椎融合
骨移植材料的研究目前仍然极其活跃，自1954年Robinson和Smith开展颈前路椎间盘切除椎体间植骨融合术以来，40余年里学者们一直致力研究用于颈椎前路植骨融合的最佳骨材料。目前认为最安全、融合率最高、临床应用最多的仍是自体髂骨，但应用它有以下并发症：(1)延长了手术时间；(2)增加病人痛苦(某些病人取骨区有长期慢性疼痛)；(3)失血增多；(4)增加感染机率；(5)供骨区感觉麻木。此外尚有髂骨骨折、异位骨化、骨盆稳定性破坏等，而且骨源有限，因此自体髂骨移植仍不是理想方法。人们对取代髂骨的骨移植材料做过许多研究工作，现对此作一综述。
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1 磷酸钙陶瓷
1920年Albee和Morrison等[1]描述了磷酸三钙具有成骨能力，此后关于磷酸钙及其各种合成物诱导成骨的研究日益增多。1979年Shima等[2]首先将磷酸钙陶瓷应用于前路颈椎融合，他们用狗作试验，使用Smith-Robinson技术，分别在颈3～4和颈5～6之间行椎间盘摘除术后植入磷酸钙和自体新鲜骨，通过组织学和生物力学试验测试认为磷酸钙陶瓷融合率不如自体骨，如给予足够的时间可能会取得令人满意的融合率，但由于颈椎特殊的应力易发生移位，肉眼观察70%发生前后位不同程度的移位，55%病例发生脊髓受压。但也有报道效果较好，Toth[3]用50/50羟基磷灰石/磷酸钙陶瓷，孔隙率分别为30%、50%、70%，与自体骨对比，以羊为动物模型，研究认为多孔磷酸钙陶瓷诱导成骨能力与自体骨差不多，甚至较之更强。在术后6个月，自体骨仅有50%融合率，但30%、50%和70%陶瓷有67%的融合率，且孔隙的大小并不影响植骨后的骨折发生率，而且即使骨折但椎间隙并不减小，植入骨没有突出至椎管，他认为shima的研究结果是由于材料高孔隙、低张力的原因。对磷酸钙陶瓷的研究有待深入，迄今尚未有钙磷陶瓷应用于颈椎的临床报道。
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2 羟基磷灰石
关于此材料的研究报道较多，而且各持不同意见。1986年Cook等[4]用狗做试验，行前路椎间盘切除术后植入羟基磷灰石，报道有39%发生移位。1994年Zdeblick等[5]曾用羊做模型，使用10×10×5mm珊瑚羟基磷灰石“Proosteon500”，认为它有一定传导成骨能力，但骨折和突出发生率高，认为暂不宜用在人脊柱上，建议使用孔隙率小的材料在应用于临床之前重复此试验。但近年来大多研究还是对使用羟基磷灰石持肯定态度。Stephen等[6]曾用猪狗(重约25kg)做实验，将羟基磷灰石和自体骨分别植于颈3～4和颈5～6椎之间，术后组织学、影像和生物力学试验证实可以用羟基磷灰石替代自体骨。至于移位和骨折等并发症，发生数量少，而且与手术操作技术有关，最终结果与自体植骨差别不大。Pinter等[7]用动物做试验，结果显示羟基磷灰石与自体骨在融合率和生物力学硬度方面没有显著性差异。在临床应用方面，Senter等[8]1989年在二组病人中分别使用羟基磷灰石与自体骨对比，第一组病人84例，第二组75例，统计学调查显示二者融合率相等。1993年Boker等[9]也报道曾用羟基磷灰石陶瓷，这种材料中间用氧化铝陶瓷，外面用羟基磷灰石，前者提供抗压，后者确保生物材料的无毒性和骨营养，临床使用3例，效果良好。可见羟基磷灰石的研究在国外相当活跃，它的应用前景较好。
, http://www.100md.com
3 多聚合成物
80年代即有多个学者报道使用PMMA有较好的临床结果，临床例数至少1000人。Bent等[10]曾调查了1986年4月至1990年4月在本院就诊的81例病人，用PMMA与不融合组对比，认为前者融合率要低，随访2年，融合率仅有28%，而后者为63%，两组对减轻症状均有较好疗效，而且PMMA易突入至邻近椎体，并不赞成使用。Madani等[11]使用生物相容性骨诱导多聚物(简称BOP)，临床病例115例，其中65例使用BOP，50例用髂骨，通过X线平片、CT、核磁共振观察，随访2年，认为它的融合率和生物降解作用均不满意但可以维持椎体间距。Lozes等[12]报道临床使用BOP早期和近期疗效较好，认为其生物相容性好、融合率高。Fathie[13]也曾报道临床应用MMA200例病人，反应良好。对多聚物的研究有待进一步改进。
4 同种异体骨
, 百拇医药
An等[14]将实验分二组进行，第一组使用自体髂骨，第二组用同种异体骨，均使用Smith-Robinson技术，并将脱钙骨基质加入至异体骨内，第一组38例，平均年龄46.1岁，随访期平均18.4个月，第二组39例，平均年龄48岁，随访期平均17.5个月，第3个月进行一次临床和放射评估，结果显示第二组移植物塌陷和假关节形成率较高。Bishop等[15]观察了132例临床病人，在1991年11月至1995年3月间，使用Smith-Robinson技术，植入了78个椎间，83例用自体骨，49例用异体骨，虽然同种异体骨也有一个令人满意的融合率(83%)，但与自体骨相比融合率低，发生移植物塌陷率高。但也有令人鼓舞的报道，Young等[16]曾使用同种异体腓骨与自体骨，发现两者在颈前路术后融合率上无显著性差异，发生移植物突出的并发症在23例中有2例，其中一例还是由于车祸引起而与移植物本身无关。
5 异种骨
, 百拇医药
Savolainen等[17]曾使用美国一公司生产的异种人工骨，临床观察250例，其中149例使用自体骨，101例使用异种骨，稳定融合率均为98%，认为与自体骨无显著差异，有待进一步观察。
此外，尚有较多术后移植骨不融合的报道。1995年Geatani[18]报道自1983年至1993年间153例接受前路椎间盘切除术的病人，其中139例不融合，临床随访短则1年，多则10年，大多数病人预后良好。但也有许多人持相反意见，认为不融合不符合解剖生理特点，且不融合率增高，颈椎不稳定性增加、并发症较多。现在大多数仍主张术后融合。
综上所述，各种非自体骨在颈椎前路融合领域的研究在国外极其活跃，国内尚无这方面的报道，该研究众说不一，到目前仍无公认的满意结果。应当承认，颈椎骨移植材料的研究进展常常是随着四肢骨移植材料的发展而发展的，各种有关的动物实验和临床应用通常是先应用于四肢骨。目前四肢人工骨的研究已相当深入，有机材料如骨形态发生蛋白(BMP)的研究已进入分子生物学水平，已能通过基因工程克隆出BMP。四肢的骨移植材料主张将无机材料和有机材料混合，使兼具二者之优点[19，20]，国内外学者在这方面做了大量工作，取得了可喜的成绩。由于颈椎手术危险性大，一旦失败后果较严重，故而大多人未在临床上使用人工骨。但只要我们有科学的理论作指导，有严格准确的实验为依据，尤其在国外已有应用于临床的情况下，就应大胆使用以减轻病人痛苦。
参考文献(略)
(收稿日期：1998—09—14), 百拇医药