纳米晶胶原基骨材料在腰椎后外侧植骨融合中的应用：安全性及效果

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.30.004

摘要/Abstract

摘要：

背景：腰椎后外侧植骨融合中需要进行植骨，但骨量常不够，需再取患者部分自体髂骨补充。
目的：探讨纳米晶胶原基骨材料在腰椎后外侧植骨融合中的应用安全性及效果。
方法：回顾性分析四川省眉山骨科医院2013年2月至2014年2月收治的52例腰椎退行性疾病患者的临床资料，均实施腰椎后外侧植骨融合治疗，术中所使用的植骨材料为患者自体骨颗粒混合纳米晶胶原基骨材料。
结果与结论：52例患者中，内固定后伤口一期愈合的有51例，患者局部皮肤均未出现皮温上升以及红肿、疼痛、流液等现象。患者内固定后功能和疼痛症状均得到不同程度的改善，对患者的内固定后植骨融合情况进行分析，可得内固定后3个月完全融合率达13%，内固定后6个月达54%，内固定后12个月达84%，且未出现假关节，随访12个月，所有患者均未出现螺钉松动或者移位等现象，对固定节段相临椎体情况进行检查，均未出现滑脱或者移位等情况。表明在腰椎后外侧植骨融合中应用纳米晶胶原基骨材料可以获得良好的效果，材料具有生物相容性及一定的安全性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 骨生物材料, 腰椎退行性疾病, 腰椎后外侧植骨融合, 自体骨, 人工骨, 纳米晶, 胶原基骨材料, 安全性, 效果

Abstract:

BACKGROUND: Bone grafting is often needed in posterolateral lumbar spinal fusion, but bone mass is often not enough to finish this operation. Part of the autologous iliac bones from patients are needed to take as supplement.

OBJECTIVE: To investigate the safety and effectiveness of application of nano-hydroxyapatite/collagen/ poly(L-lactide) for posterolateral lumbar spine fusion.

METHODS: The clinical data of 52 patients with lumbar degenerative disease who had received the treatment in Meishan Orthopedics Hospital of Sichuan Province, China during February 2013 to February 2014 were retrospectively analyzed. The patients all received posterolateral lumbar spine fusion with bone grafts made of autologous iliac bone particles and nano-hydroxyapatite/collagen/poly(L-lactide).

RESULTS AND CONCLUSION: Among the 52 patients, wound healing by primary intention occurred in 51 patients, increased skin temperature, skin swelling, pains and fluid leaking were not observed. The lumbar spine function and pain symptoms of patients all improved to different degrees after internal fixation, The posterolateral lumbar spine fusion rate was 13%, 54% and 84% at 3, 6 and 12 months after internal fixation respectively, and there was no pseudarthrosis. During the 12 months of follow-up period, no screw loose or displacement , adjacent segment slippage or displacement were observed in any patient. These results suggest that the application of nano-hydroxyapatite/collagen/poly(L-lactide) for posterolateral lumbar spine fusion can achieve good results. The nano-hydroxyapatite/collagen/poly(L-lactide) bone graft material is highly biocompatible and safe.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Lumbar Vertebrae, Bone Transplantation, Collagen, Internal Fixators

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

材料方法

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：试验于2013年4月至2014年4月在四川省眉山骨科医院完成。

对象：收集四川省眉山骨科医院腰椎退行性疾病进行腰椎后外侧植骨融合治疗的住院患者。

纳入标准：①患者均经积极保守治疗无效。②均具有明确的手术指证。③无植骨禁忌。

排除标准：①不满足手术指证者。②合并严重心、肾等疾病者。③临床资料缺失者。

最终纳入52例患者，其中男24例，女28例，年龄47-81岁，平均(65.25±10.15)岁。本次试验相关内容和方法均经四川省眉山骨科医院伦理部门审核并批准，入组的所有患者均对手术相关具体内容知情，并签署知情同意书。

材料：①NB系列纳米晶胶原基骨修复材料由北京益而康生物工程开发中心提供，成分为磷酸钙和Ⅰ型胶原蛋白，其中，磷酸钙含量可达(55±5)%，结构与天然骨层片十分接近。注册号国食药监械(准)字2005第3460364号，产品标准YZB/国 0150－2005《NB系列纳米晶胶原基骨修复材料》。具有良好的生物相容性和生物降解性以及诱导再生性，具有良好的机械耐受性和可塑性，具有良好的降解性和生物相容性，避免了切取自体骨，减轻患者痛苦，而且用量不受限制(图1)。②椎弓根螺钉系统由上海天科贸易有限公司提供，材料是钛合金，无毒，具有良好的生物相容性和机械强度。注册号国药管械(进)字2003第3460504号(更)，产品标准企业标准：Q/TK 04-2002《椎弓根螺钉系统》。

方法：

腰椎后外侧植骨融合治疗：对患者给予利多卡因+罗哌卡因硬膜外麻醉，待达到麻醉效果后采取后正中手术入路，实施腰椎椎板切除减压或联合髓核摘除以及腰椎后外侧横突间植骨融合。根据骨缺损范围，植入患者自体骨颗粒0.33-2 g混合纳米晶胶原基骨材料1 g利用方式进行植骨融合。植骨融合结束后利用椎弓根螺钉系统予以妥善内固定，内固定后对患者进行常规止血和抗感染等处理。

临床效果：观察切口愈合情况和内固定后3，6，12个月疼痛目测类比评分以及功能评定结果。

目测类比评分标准为：①0分。无疼痛感觉。②1-3分。存在轻微疼痛感觉，但处于可忍受范围之内。③4-6分。存在明显的疼痛，并对睡眠造成影响，但在可忍受范围之内。④7-10分。存在强烈的疼痛感，且无法忍受^[12]。

腰椎功能MacNab评分标准：优：内固定前症状缓解，腰椎、下肢活动以及神经功能恢复正常，并恢复原工作和生活；良：内固定前症状基本缓解，腰椎、下肢活动及神经功能部分恢复，基本恢复正常的工作和生活；可：内固定前症状部分缓解，腰椎、下肢活动及神经功能部分恢复，不能坚持正常工作；差：治疗无效或症状加重，有关症状无改善^[13]。

内固定后植骨融合情况：拍摄腰椎正、侧位及屈、伸动力位X射线片，判断植骨是否融合。从融合一端到另一端有连续骨小梁形成，植骨融合节段屈伸位拍片时无动态变化为完全融合；从融合一端到另一端有新生骨小梁形成，但末完全连续，植骨融合节段屈伸位拍片时无动态变化为部分融合；从融合一端到另一端未见新生骨小梁形成，植骨融合节段屈伸位拍片时无动态变化为无融合；从融合一端到另一端未见新生骨小梁形成，植骨融合节段屈伸位拍片时有动态变化，存在螺钉松动、移位、断裂等情况为假关节形成^[14]。

不良反应：记录随访期间发生的不良反应，包括螺钉松动或者移位，固定节段相临椎体滑脱或者移位等。

主要观察指标：自体骨颗粒混合纳米晶胶原基骨材料植骨融合的效果。

统计学分析：对研究所得数据利用SPSS 18.0软件进行处理。计量资料符合正态分布的予以t 检验，不符合正态分布的予以单因素方差分析。检测P 值，如果经检测P < 0.05，则提示经比较两组数据间差异存在显著性意义。

讨论

骨是人体最大的组织器官，与人体各项正常的生命活动息息相关^[14-15]。但是，多种因素会导致骨缺损的出现，包括疾病的外伤等^[16-18]。长期以来，人们一直在对骨移植内固定进行深入研究，尤其致力于修复创伤、肿瘤、感染造成的大范围的骨缺损，以恢复肢体功能。然而迄今为止，临床上对大范围骨缺损的医治仍是世界难题。其中，腰部退行性疾病等骨科疾病便较易导致骨缺损的出现^[19]。在进行骨缺损修复的过程中，自体骨是一个重要的来源^[19-28]。但自体骨在来源方面十分有限，且容易对患者造成新的损伤^[29-37]。临床各种腰椎退行性疾病进行治疗的过程中，便经常会采用腰椎后外侧植骨融合的方式^[38]。在治疗的过程中需要进行植骨融合，以往大多采用患者自体骨植骨融合的方式^[39]。但经常会出现骨量不足，不得不使用部分自体髂骨进行补充^[40]。如果利用各种同种异体骨或者异种异体骨进行植骨融合入治疗，虽然在来源方面不受限制，但却存在移植后的免疫反应等问题，同样会患者带来新的负担和痛苦^[41-42]。目前采用自体骨移植难以满足大段骨移植的要求，异体骨移植产生的疾病传播和排斥反应令人担忧，骨延长后灾难性并发症使其难以广泛应用。目前临床上也在广泛使用各种以金属、陶瓷或高分子制造的人工骨替代材料。但这些材料在生物相容性、生物活性、生物可降解性及与被植入者原有骨的力学匹配性等方面都有各自的缺点。设计制造新型骨替代材料成为当前的关键。因此，临床积极寻找可良好替代自体骨移植的骨材料刻不容缓。纳米晶胶原基骨材料即为一种新型的骨材料，仿照人类的骨头生成的机制制作而成，因此与人体天然骨在成分和结构方面都存在高度的相似性，且具有良好的生物相容性^[43-45]。将其应用于对各种骨缺损患者的治疗之中，可以有效避免对患者造成自体骨取骨的创伤，并达到与自体骨移植较为接近的临床效果^[46-47]。以往有研究表明，在对骨缺损和骨不连等骨科疾病患者进行临床治疗的过程中，通过应用纳米晶胶原基骨材料可以获得良好的临床疗效^[48]。还有学者通过组织工程骨的实验研究报道，对兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料进行体外符合培养的时候可以获得很高的结合程度，可以进行组织工程骨构建^[49]。另外，纳米晶胶原基骨材料还具备生物可降解的特点，在进入人体之后，可逐渐被降解吸收。本试验结果显示，内固定后伤口一期愈合的有51例，患者局部皮肤均未出现皮温上升以及红肿、疼痛、流液等现象。1例内固定后10 d出现脂肪液化，经积极换药处理3周后愈合，经随访所有患者均处于良好的切口状态。即提示，纳米晶胶原基骨材料具有良好的生物相容性。本试验结果还显示，内固定后随访12个月，所有患者临床症状和体征均得到不同程度的改善，患者内固定后功能和疼痛症状均得到不同程度的改善。在植骨融合情况方面，内固定后3个月完全融合率达13%，内固定后6个月达54%，内固定后12个月达84%，且未出现假关节。另外，经随访未发现患者出现螺钉松动或者移位等不良反应，对固定节段相临椎体情况进行检查，均未出现滑脱或者移位等情况。但是，整体来看，随着时间的推移，随访患者数量不断下降。因此，关于纳米晶胶原基骨材料的融合情况，还需要予以进一步分析。综上所述，在腰椎后外侧植骨融合中应用纳米晶胶原基骨材料可以获得良好的效果，且具有一定的安全性，值得临床推广应用。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程