自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.51.001

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
自体骨髓干细胞移植：自体骨髓干细胞移植分为自体干细胞采集与干细胞移植2个步骤。自体骨髓来源较为丰富，植入后无排斥反应，易于患者接受，减轻患者二次手术造成的机体疼痛，符合骨修复的生理需求，利于骨组织愈合。
骨不连：骨组织具有强大的自身修复能力，骨折治疗后，大部分患者骨组织能够愈合，但仍有小部分患者骨折因感染、局部血液供应不足、骨折不稳定等因素所致愈合速度比较缓慢，称为延迟愈合。当骨折不能愈合，则称为骨不连。

摘要
背景：骨不连是骨科治疗的常见并发症，其发病率为5%-10%，如果不能及时处理，将给患者肢体功能带来长期障碍，甚至残疾，自体髂骨植骨是临床治疗骨不连的常用方法，但具有诸多局限性。
目的：探讨自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连的效果。
方法：对69例骨折术后确诊为骨不连患者的治疗及随访资料进行回顾性分析，根据治疗方法分为联合组(自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植)37例、髂骨组(自体髂骨植骨)32例，对比两组患者的住院时间、骨折愈合时间、患侧肢体骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分。
结果与结论：①联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义(P > 0.05)；骨折愈合时间显著低于髂骨组(P < 0.05)；②治疗后第3，6个月联合组的骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评分值均显著高于髂骨组(P < 0.05)；③联合组的患侧肢体功能优良率显著高于髂骨组(P < 0.05)；④结果表明，自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连可以加快患者骨折愈合、促进骨痂形成和患侧肢体功能恢复。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0003-2941-5720(鲁晓波)

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 自体髂骨植骨, 自体骨髓干细胞移植, 骨折, 骨不连

Abstract:

BACKGROUND: Bone nonunion is a common complication in the orthopedic treatment, and its morbidity reached 5%-10%, which results in the long-term functional disturbance of the limbs, and even disability. Autogenous iliac crest graft has been commonly used to treat bone nonunion, but some limitations still exist.
OBJECTIVE: To investigate the treatment outcomes of autogenous iliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation for bone nonunion after fracture surgery.
METHODS: Clinical and follow-up data from 69 patients with bone nonunion were analyzed retrospectively. All patients were allotted to combination (n=37) and iliac (n=32) groups, followed by treated with autologous iliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation or autologous crest graft, respectively. Afterwards, the hospitalization time, fracture healing time, bone mineral density and Fereadez-Esteve callus scores were detected and compared between groups.
RESULTS AND CONCLUSION: The hospitalization time did not differ significantly between groups
(P > 0.05). The fracture healing time in the combination group was significantly shortened compared with the iliac group (P < 0.05). The bone mineral density and Fereadez-Esteve callus scores in the combination group were significantly higher than those in the iliac group at 3 and 6 months after surgery (P < 0.05). The excellent and good rate of the affected limb function in the combination group was significantly higher than that in the iliac group (P < 0.05). These results suggest that autogenous iliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation for bone nonunion can accelerate fracture healing, promote porosis and improve the functional recovery of affected limbs.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Fractures, Ununited, Bone Transplantation, Ilium, Bone Marrow Cells, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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Cheng Yin, Lu Xiao-bo, Zhang Yun, Ying Lv-fang. Autologous iliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation for bone nonunion after fracture surgery[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(51): 7605-7610.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 69例患者均进入结果分析，无失访患者。

2.2 两组基线资料比较两组各项基本资料经统计学分析，差异无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，见表1。

2.3 试验流程图见图1。

2.4 两组患者住院时间、骨折愈合时间比较联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义(P > 0.05)；骨折愈合时间显著低于髂骨组，差异有显著性意义(P < 0.05)，见表2。

2.5 两组患者治疗后不同时间的骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分值比较联合组随访时间平均为(12.8±1.9)个月，髂骨组随访时间平均为(13.4±2.0)

个月。治疗后第3，6个月联合组的骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评分值均显著优于髂骨组，差异有显著性意义(P < 0.05)，末次随访时两组患者的骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评分值比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表3。

2.6 末次随访时患侧肢体功能评价联合组的患侧肢体功能优良率为76%，显著高于髂骨组(53%)，差异有显著性意义(P < 0.05)，见表4。

2.7 不良反应分析 69例患者在骨髓干细胞采集和治疗过程中未发现明显不良反应。

2.8 典型病例患者女，53岁，左侧股骨干因摔伤骨折，首次治疗采用钢板内固定。治疗后13个月骨折未愈合，图2A为患者二次手术前1个月时的X射线片；图2B为再次手术(锁定加压钢板+髂骨植骨+自体骨髓干细胞移植)后1个月的复查X射线片，可见植骨区域骨密度略有增高，但是骨痂生长并不明显；图2C为二次手术后6个月复查，可见大量骨痂已经形成，骨折线模糊；图2D为二次手术后12个月的复查结果，可见骨折完全愈合，骨髓腔稍窄。

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引言

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计回顾性病例分析。

1.2 时间及地点 2011年4月至2014年4月在西南医科大学附属第一医院骨与关节外科完成。

1.3 对象

纳入标准：①纳入的所有骨折术后骨不连患者均为肱骨、胫骨等四肢长骨骨折患者；②骨不连的诊断标准^[3-4]：患者首次骨折手术后6-8个月，X射线片复查骨折线清晰、骨折端硬化、骨髓腔闭合闭塞、骨折愈合功能停止、假关节形成、活动异常；③临床体格检查有畸形、肿痛、压痛和纵向叩击痛；④治疗前与患者签订知情同意书，研究经医院伦理委员会批准。

排除标准：①病理性骨折或代谢性骨病患者；②年龄超过70岁，合并严重的肝肾功能障碍患者；③具有切开复位禁忌证的患者；④首次骨折合并严重的神经损伤患者。

收集骨折术后确诊为骨不连患者69例，根据治疗方法分为联合组37例、髂骨组32例。联合组37例患者，男24例，女13例；年龄28-65岁，平均年龄(47.39±9.08)岁；骨折部位：股骨骨折11例，胫骨骨折18例，肱骨骨折8例；初始骨折类型：开放性骨折19例，闭合性骨折18例；首次骨折术后至再次手术时间间隔(9.8±2.2)个月。髂骨组32例患者，男20例，女12例；年龄22-61岁，平均年龄(45.71±10.09)岁；骨折部位：股骨骨折7例，胫骨骨折14例，肱骨骨折11例；初始骨折类型：开放性骨折15例，闭合性骨折17例；首次骨折术后至再次手术时间间隔(9.4±2.1)个月。2组患者的年龄、性别等一般资料比较差异无显著性意义(P > 0.05)，具有较好的均衡性。

1.4 方法

1.4.1 骨髓抽取及骨髓干细胞的纯化在无菌环境下，穿刺于患者髂后上棘，抽取10-15 mL骨髓，保存于肝素化的无菌离心管中，经过1 500 r/min离心5 min后弃去脂肪层，使用DMEM培养液对骨髓进行稀释，采用密度梯度离心法分离骨髓干细胞，运用生理盐水将其洗脱为5-10 mL细胞悬液，含有4×10⁹个有核细胞。

1.4.2 治疗方法两组患者术中充分暴露骨折端，去除局部骨痂，咬除两断端硬化骨，打通髓腔，复位骨折后实施常规内固定方法。

髂骨组：32例患者实施自体髂骨植骨。术中选择适量的髂骨，制成细骨条植入骨折端周围，对有髂骨缺损者应将髂骨块填充于缺损处，保证骨皮质的连续性。

联合组：37例患者实施自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植。患者在无菌下行局部麻醉，在C型臂机X射线透视下，将骨穿刺针准确穿于骨不连部位，并用针尖剥离骨不连部位的瘢痕组织与硬化骨质，利于骨髓干细胞注入。采用注射器抽取已制备好的骨髓干细胞，加压注入患者骨不连部位，调整针尖方向，保障骨髓干细胞均匀分布在骨不连处，将细骨条植入骨折端周围，对有髂骨缺损者应将髂骨块填充于缺损处，缝合切口。术后根据内固定的坚固度，辅助使用外固定。

1.5 主要观察指标

1.5.1 住院时间、骨折愈合时间记录两组患者的手术资料及随访资料，比较两组患者的住院时间、骨折愈合时间。

1.5.2 患侧肢体骨密度值治疗后第3，6个月及末次随访时采用双能X射线骨密度仪(美国GE公司LUNAR- PRODGIY型骨密度仪)测定患侧骨密度。

1.5.3 Fereadez-Esteve X射线检查骨痂评分治疗后第3，6个月及末次随访时进行骨痂评分。0分：骨折端未见放射性骨痂；1分：骨折端云雾状骨痂；2分：骨折端正侧位X射片可发现有一端形成骨痂；3分：骨折端正侧位X射片可发现有两端形成骨痂；4分：结构性骨痂形成。

1.5.4 末次随访时患侧肢体疗效评价患侧肢体疗效采用Johner-Wruch标准进行评价^[5-6]。优：能工作，无跛行、关节活动受限、软组织损害、疼痛；良：能工作，可有跛行、关节活动受限、软组织损害、疼痛4项中的1项或2项；中：能工作，可有跛行、关节活动受限、软组织损害、疼痛4项中的3项或4项；差：不能工作。

1.6 统计学分析采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。计量资料以x(_)±s表示，计数资料采用百分率表示，联合组和髂骨组的住院时间、骨折愈合时间、骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评分比较采用两组独立样本的t检验，Johner-Wruch患侧肢体功能优良率比较采用卡方检验；P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

骨折是临床骨科常见疾病，常使用解剖复位、坚强内固定治疗，约90%的骨折可达到治愈标准，但骨不连也时有发生^[7]。骨折愈合是一种复杂的生物学过程，由于骨髓具有较强的成骨能力，临床常常采用自体骨髓移植加速骨折愈合^[8]。骨折不愈合的病因尚未明确，可能与患者的代谢、营养状况与活动情况有关^[9-10]。诱发骨不连的因素有^[11-12]：开放性骨折、感染因素、多节段粉碎性骨折导致中间节段骨折块血供障碍、内固定物强度较低、过早负重活动、术中不恰当的解剖复位与内固定干预^[13-14]。骨不连给临床带来治疗困难的同时也增加了患者疼痛与经济负担，寻找一种合理的治疗措施是临床研究的重点^[15-16]。自体髂骨植骨是临床治疗骨不连的常用方法，虽然成骨作用强，但需要切开供、受骨区的软组织，创伤较大，术后并发症多^[17-18]。骨不连组织条件较差者不具有切开植骨条件，实施该方法治疗较为困难^[19-20]。为此，选择自体骨髓干细胞移植以提高其临床疗效及骨折愈合率。

骨髓干细胞中的骨髓基质干细胞具有无限增殖与多向分化功能^[21]，其在特定条件下能够分化为成骨细胞、软骨细胞、肌腱细胞与脂肪细胞^[22-25]。动物实验显示，骨膜与骨髓起源的母细胞能够产生骨与软骨，细胞因子有助于调节其分化程度，尤其是转化生长因子^[26-27]。自体红骨髓含有丰富的骨祖细胞与基质细胞，且在特定条件下能够诱导分化成软骨细胞与成骨细胞^[28-29]。骨源性前体细胞在植入机体时通过特定环境能够分化为成骨细胞，刺激受区其他细胞转化为成骨细胞、软骨细胞，且具备合成骨基质作用，提高了骨折部位的成骨能力^[30-31]。红骨髓血小板与单核细胞能够产生生长因子，促进骨折愈合修复过程^[32-33]。自体骨髓来源较为丰富，经皮通过穿刺针注射于骨折不愈合部位，取材方便，无排斥反应，有助于促进成骨^[34-35]。联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义意义(P > 0.05)；骨折愈合时间显著低于髂骨组，这说明自体骨髓干细胞移植包含了骨移植与骨髓移植的双重功效，缩短了骨折愈合时间，其疗效明确。治疗后第3，6个月联合组的骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分值均显著优于髂骨组，联合组的患侧肢体功能优良率显著高于髂骨组，这表明应用自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连的临床疗效显著优于单纯使用自体髂骨植骨，其符合骨修复生理要求，这一结果与相关文献的报道相一致^[36-37]。如何获取浓缩、高效的骨髓基质干细胞，其与骨折愈合的量效关系有待进一步深入分析。

综上所述，自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连具有显著疗效，可以加快患者骨折愈合、促进骨痂形成，提高患侧肢体功能恢复，值得临床应用与发展。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程