改良Masquelet技术联合Ilizarov Mini-Fixator治疗掌指骨大段骨缺损的临床疗效.pdf
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1、:164临床论著文章编号:16 7 1-2 7 2 2(2 0 2 3)0 2-0 16 4-0 5改良Masquelet 技术联合 Ilizarov Mini-Fixator治疗掌指骨大段骨缺损的临床疗效李发祥1,方有生,艾克拜尔亚森1,谭玉忠1,崔留超1,田林1(1.重庆长城医院创伤修复显微外科中心,重庆40 0 0 41;2.上海华山医院手外科,上海2 0 0 0 40)关键词:改良;Masquelet技术;大段;掌指骨骨缺损;IlizarovMini-Fixatordoi:10.3969/j.issn.1671-2722.2023.02.003(文接上期)3讨论手作为人类生产、生活的主
2、要工具,是最常受伤的部位之一。随着工业化进程,目前临床各种严重手外伤较为常见,且常合并神经、血管、肌肉肌腱、皮肤软组织及骨缺损。其中骨缺损的重建是手外科与显微外科治疗、研究的热点及难点。骨缺损即骨骼结构完整性被破坏,分为容积性骨缺损和结构性骨缺损。根据缺损范围及程度划分(美国创伤骨科协会OTA)为三型:(1)骨缺损I型:50%直径;(3)骨缺损III型:环形缺损。按照病因可分为创伤性、感染性及病理性骨缺损。本研究主要针对创伤性及感染性I型骨缺损,尤其是大段骨缺损,即掌指骨骨缺损长度超过其直径的1.5倍时即大段掌指骨骨缺损8 。手部创伤的不确定性、形态的多样性导致掌指骨缺损长度及合并症比较复杂,
3、特别是大段骨缺损创面污染严重甚至感染,存在皮肤软组织条件差甚至创面合并骨缺损等情况,其病程长、花费大、并发症多且疗效不确切,目前尚无统一的治疗方案 。近年来国内外学者采用Masquelet技术成功治疗多种原因所致四肢骨缺损,但关于创伤性及感染性掌指骨骨缺损报道较少,且治疗方法及病例数有限。我科2 0 19 年在国内率先采用结合I1izarovMini-Fixator技术治疗手部掌指骨大段骨缺损,取得令人鼓舞的疗效。我们在对以往病例报道回顾、检索相关文献的基础上,对该技术作出完整的描述,同时对手术及治疗过程中的细节问题作出详尽说明。3.1骨缺损的主要治疗方法目前关节骨缺损治疗主流方案有:(1)骨
4、移植;(2)骨牵引延长技术(Ilizarovtechnique);(3)骨组织工程及3D打印技术;(4)Masquelet技术,又名膜诱导技术(Induced membrane technique,IMT)。田林为本文通讯作者收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 5作者简介:李发祥(198 8-),男,主治医师。实用手外科杂志2 0 2 3年6 月第37 卷第2 期JOURNALOFPRACTICALHANDSURGERYJun2023,Vo l 37,No.2游离植骨术:主要材料有自体骨、同种异种异体骨和人工合成骨。(1)自体骨移植。由于其具有良好的生物相容性、较高的成骨能力及骨诱导活性等优
5、点,是目前临床最理想的骨缺损修复材料,被认为是临床治疗骨缺损的“金标准 12-131;缺点是骨源有限,供区血管神经损伤及术后感染、疼痛等。单纯取自体髂骨植骨在较小节段缺损中能取得较好临床疗效,但修复大段骨缺损时,易因骨吸收及塑形困难而导致植骨失败。临床自体松质骨移植术多用于四肢长骨短节段骨缺损(6.0 cm时,该方法修复效果常不理想 14-15;(2)同种异体骨移植。同种异体骨来源相对丰富,结构与自体骨类似且无供区限制,具有天然骨结构、骨传导及骨诱导性,可作为良好的骨传导材料 16 。但存在愈合缓慢、植骨后易吸收、宿主排异反应、疾病传播及社会伦理问题。吻合血管骨移植术:Taylory于19 7
6、 5年率先将吻合血管的腓骨移植术用于治疗大段骨缺损,使骨移植技术进入一个新的历史阶段,使骨缺损的显微治疗成为可能。随着显微技术的发展,形式多样的带血管骨移植广泛应用于临床,如修饰性骨组织移植、复合骨组织瓣移植、冷存带血管同种异体骨移植17 。其优点:可同时修复复合组织缺损的皮肤与骨组织,腓骨具有足够的长度、较高的骨质密度和充足的血供等优点,能承受一定生理负荷并在应力刺激作用下快速愈合,移植后不必经过非血管化骨移植的爬行替代过程,是既往骨缺损的一线修复方式之一 18 。其不足有:受区可发生神经损伤、骨筋膜室综合征及应力性骨折;供区大段骨缺损、骨折、改变肢体应力分布、肌腱肌肉挛缩、关节失稳 19;
7、需具备较高的皮瓣切取移植、血管吻合等显微外科技术,对于无显微外科基础及基层医院开展较为困难;如果单纯的骨瓣移植对移植骨血运的观察及评估较为困难。3.1.2骨牵引延长技术牵引成骨技术由前苏联Ilizarov教授于2 0 世3.1.1骨移植实用手外科杂志2 0 2 3年6 月第37 卷第2 期JOURNALOFPRACTICALHANDSURGERYJun2023,Vo l 37,No.2纪50 年代首先提出,该技术以“张力一应力法则”为基本生物原理,通过缓慢而持续的机械牵拉作用激活组织细胞的再生活性并维持其活跃生长 2 0 。现已广泛应用于骨科肢体畸形矫正、患肢延长及骨缺损修复等领域,特别适用于
8、感染性骨缺损伴随皮肤软组织缺损、肢体畸形伴短缩者,其治疗效果显著。但Ilizarov骨牵引成骨技术仍存在弊端:(1)因其缓慢牵张,治疗时间长、费用高、外固定装置笨重,患者需有较高依从性;(2)安装外固定支架技术复杂繁琐;(3)存在针道感染、皮肤切割、力线偏移、骨不连;(4)需要严格控制调整延长速度,可能反复多次手术且需要频繁摄片进行影像学评估。3.1.3骨组织工程及3D打印技术骨组织工程材料和技术仍处于研究和开发的阶段,需更多临床试验及循证医学验证其安全性及有效性。此外近几年生物材料结合3D打印技术在骨缺损的研究及应用中凸显出独特优势。3D打印技术能够制造结构复杂的骨支架产品,在形态及微观结构
9、等方面与人体结构近似,若以此为基础结合生长因子、活性细胞等活性物质可为完美的骨重建提供可能性,对骨缺损个性化治疗具有非常大的意义。目前3D打印主要与金属材料、生物陶瓷、聚合物材料、复合型材料等相结合修复骨缺损。但3D打印材料及设备成本过于昂贵,不能在短时间内应用于基层医院,服务大众 2 1-2 2 。3.1.4 Masquelet 技术1986年Masquelet提出“膜诱导”概念治疗骨缺损,而后于2 0 0 0 年,首次报道了用该技术治疗35例长骨骨缺损(4.0 2 5.0 cm)并取得了较为满意的疗效,术后骨的平均影像学愈合时间4个月 5。后称为Masquelet技术,又名膜诱导技术(In
10、ducedMembrane Technique,IMT)。M a s q u e le t 技术具有操作简单、成骨快、骨吸收少等优点,尤其适合治疗感染性骨缺损。膜诱导技术基于感染控制和诱导膜形成节段性治疗骨缺损,分为两个阶段。第一阶段:先彻底清创,使用外固定器固定肢体,必要时行皮(肌)瓣转移覆盖修复软组织闭合创面,然后于骨缺损区以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥(混合抗生素)塑形填充并连接骨断端,待其形成诱导膜;第二阶段:在第一次术后6 8 周,软组织愈合良好,感染控制的情况下,去除填充物及失活骨,再通髓腔,同时保留自体诱导形成的膜结构,然后在膜内填充颗粒状松质骨并缝合诱导膜及皮肤 5-6.
11、2 3。3.2Masquelet技术的作用机理大段骨缺损治疗的难点在于骨缺损区域被周围165结缔组织填充(无空间),以及移植骨被吸收;若感染性骨缺损,控制骨感染则是另一大难题。Nyman、Henrich等 2 4-2 5 利用膜技术及膜诱导组织再生表明,膜诱导技术具有机械屏障及生物活性作用。IMT所产生的诱导膜可为骨缺损快速修复提供良好的环境,即空间及生物活性环境。相关研究表明,诱导膜是一种厚的血管化结构,与骨膜具有相似的细胞组成和分子结构,经过组织学和免疫化学分析证实,诱导膜是由内层的上皮样细胞及外层I型胶原蛋白、成纤维细胞、肌成纤维细胞组成,其内可见丰富的新生毛细血管向骨缺损处爬行 6,2
12、 6-2 7 ,有助于骨缺损的修复,因此称为诱导骨膜 2 6 。诱导膜具有一定的机械强度,其形成的密闭空间为骨移植提供了稳定的生长空间,从而减少植入松质骨的吸收 5。同时诱导膜还能生成多种促进成骨的物质,诱导膜的生化分析结果显示其内含有丰富的血管内皮生长因子(Vascularendothelial growth factor,V EG F)、转化生长因子(Transforminggrowth factor-1,T G F-1)和骨形态发生蛋白-2(Bone morphogenetic protein-2,BMP-2)、核心结合因子(Cbfa-1)等 2 3.2 8-2 9。此外,Gouron等
13、 30 研究发现,破骨细胞及其前体也存在于诱导膜中,破骨细胞可能参与了骨重建过程,从而为膜内成骨提供了一个完整的闭环环境。3.3Masquelet技术的临床应用近年来关于IMT机理研究、技术扩展及临床应用范围均得以广泛且深入的拓展。目前文献报道临床主要用于:(1)创伤性骨缺损;(2)感染性骨缺损;(3)肿瘤性骨缺损;(4)畸形(先天性假关节)等研究。(1)创伤性骨缺损:Giannoudis等 31 报道,应用IMT技术治疗43例骨缺损患者,愈合率93%,平均愈合时间1.2 4个月/cm。K a r g e r 等 32 报道8 4例创伤性长骨骨缺损(最长2 3.0 cm)患者,其中46 例合并
14、软组织缺损需皮瓣覆盖,48 例骨缺损长度 5.0 cm,骨愈合率90%,初次手术至骨愈合平均时长14.4个月;(2)感染性骨缺损:Scholz等 33 报道13例脓毒性损伤后广泛骨缺损患者,平均缺损8.0 8 cm(5.514.5cm),术后18.9 2 周(12 2 4周)骨愈合。刘增兵等 34 用Masquelet技术治疗9例掌指骨骨缺损患者,术后随访6 2 4个月,均愈合,平均愈合时间9.7 周,其中5例创面行皮瓣修复术。术后手部功能评估,总优良率为6 6.6 7%;(3)肿瘤性骨缺损:对于恶性肿瘤根治术后肢体骨缺损病例,IMT修复肢体骨缺损获得良好的效果。Chotel等 35 报道,8
15、 例儿童肢体骨肿瘤,因切除瘤体平均骨缺损15.0 cm(10.02 2.0 c m),IMT治疗后7 例骨愈合,术后至完全负重平均116 d166(90150 d),骨愈合时间4.8 个月(1.510 个月);(4)畸形:梅海波等 36 报道1例5.6 岁儿童先天性胫骨假关节骨缺损17.0 cm,术后随访2.2 年,骨缺损段完全成骨,且直径及骨皮质厚度均达到健侧水平。2012年,Dohin等 37 报道采用IMT结合重组骨形态发生蛋白治疗先天性胫骨假关节患儿3例,取得了很好的骨愈合率。较前所述,关于IMT固定方法,文献报道,对于大肢体而言不管是一期清创或二期植骨,稳定性是各位学者争论的焦点。目
16、前抗生素骨水泥涂层钢板、带抗生素的骨水泥髓内钉作为内固定已成为研究热点 38-39。这两种方式都能获得可靠的稳定性,且有利于感染控制和早期康复训练,但因其适用范围及样本量较少仍需进一步研究。关于掌指骨骨缺损,文献报道的治疗方法主要为克氏针、钢板、髓内针及克氏针制的临时外固定支架,此类研究相对较少,且并无关于二期植骨联合外固定支架的报道 7.34.40-41。手部因解剖结构的特殊,关节多,肌肉、肌腱、血管、神经精细而复杂,特别是手指皮肤及空间极其有限,且手对功能的要求极高。因此适当的固定方式不仅可以使骨段牢固固定,为移植骨提供稳定的愈合条件,同时可早期进行功能康复训练,且对皮肤软组织的刺激较小并
17、为植骨腾出尽可能多的空间。3.4Masquelet技术的手术要点第一步:骨清创和固定,不管何种骨缺损首先必须清创彻底。术中清创至骨端出现“辣椒征”。骨水泥放置时需记住三个关键点:(1)必须覆盖骨端几毫米,以便诱导膜能够正确地附着于其上(图5,17);(2)不可放太多的骨水泥(尤其是在伤口侧),会阻碍皮肤闭合;(3)生理盐水冲洗骨水泥,以防温度急剧升高,造成医源性的软组织及骨二次损伤。本研究通过改良方式,体外预制空心管状带庆大霉素的PMMA骨水泥模块(根据骨缺损的形状、大小、长度),骨水泥降温凝固后将其填充于骨缺损区,骨水泥直径比掌指骨管径略粗,两端包绕两侧骨端(图1,5)。第二步:切开诱导膜,
18、去除骨水泥填充物,用自体松质骨移植填充骨缺损,用外固定支架固定两侧实用手外科杂志2 0 2 3年6 月第37 卷第2 期JOURNALOFPRACTICALHANDSURGERYJun2023,Vo l 37,No.2骨端(图10,18)。在此步骤中,需注意以下几点:(1)伤口及创面必须愈合后6 8 周,且血清炎症因子包括白细胞(Whiteblood celcount,WBC)、红细胞沉降率(Erythrocyte sedimentatior rate,ESR)、C反应蛋白(C reactive protein,C RP)及降钙素原(Procalcitonin,PC T)4项指标下降至正常范围
19、再行手术;(2)纵行切开骨水泥诱导膜,取出骨水泥时需小心避免损伤诱导膜(图2 1);(3)植骨前需再次清理两侧骨折端,去除硬化骨,并使骨髓腔再通(图18);(4)植骨前先安置外固定支架,提前测量健侧指(掌)骨长度,用外固定支架维持手指(掌)长度与健侧保持基本一致;(5)IlizarovMini-Fixator为环状或半环状固定(图2 2),其稳定性较强,在IlizarovMini-Fixator安置过程需根据掌指骨的直径选用合适的克氏针,一般为1.0/1.2/1.5mm直径克氏针,且克氏针应均匀分布,符合力学原理,穿针时避开神经肌腱且在不影响稳定性前提下尽量不跨关节固定,需跨关节时使用铰链式关
20、节器撑开关节,以便关节早期活动 42 ;(6)根据骨缺损的体积填入充足的自体松质骨,若骨缺损体积较大,可使用人工骨或皮质骨混合,比例不超过自体松质骨1/51/4。所植骨剪成2.0 3.0 mm颗粒状(图18);(7)植骨后缝合诱导膜,尽量保证诱导膜的完整性。骨移植后2 周开始康复训练,在文献报道中,外科医生似乎担心活动过早,骨移植会被吸收。但国外临床研究表明,早期物理治疗(植骨后2 3周开始)改善所有功能参数而不干扰骨愈合。大鼠实验研究表明 43,早期活动(掌骨骨折术后第5天)可获得更好的骨强度和降低关节僵硬度。本研究也证实该观点。3.5 Masquelet 技术联合 Ilizarov Min
21、i-Fixator 的优势与不足Masquelet技术是一种改良的自由骨移植技术,通过本方法治疗掌指骨大段骨缺损的优势主要有:(1)该技术完美地契合了组织工程学骨愈合的“钻石概念(图2 3,2 4)4-45,通过提供良好的植骨空间(诱导膜)、骨传导性、生物活性因子的刺激、局部再血管化及机械稳定性 46 ,因此与传统的骨移植相比,Joint deviceExtensortendInduced membrane图2 1诱导膜生物活性因子:m-BMP-2VEGF,TCF-B1OSTEOGENICCELLSOSTEOCONDUCTIVE5.8.9.18.26.35AFF8.36-4成骨细胞骨悠支架DI
22、AMONDCONCEPTMECHANICALENVIROMENT2.20.22.23.24.42机械力学环境图2 2 1IlizarovMini外固定架机诚稳定佳:南园定外园定:楊寻牌骨传寻支架:成骨细胞:自体-TCP松质骨桂骨GROWTHFACOR4.13.14.15.16.19.21.39.40.43生长因子图2 3骨折愈合相互作用的钻石模型血供:良好的软组织度美及语导服在血营化图2 4钻石模型指导下的Masquele技术实用手外科杂志2 0 2 3年6 月第37 卷第2 期JOURNALOFPRACTICALHANDSURGERYJun2023,Vo l 37,No.2能最大程度地保证移
23、植骨的愈合;(2)Masquelet技术其基本原理是在移植骨之间形成新的骨连接而不是骨的纵向生长,因此,该技术治疗的骨缺损愈合时间受长度影响较小,与骨缺损周径有一定相关性,故适合处理大段骨缺损 6,47 。因此与骨牵引延长技术对比,成骨时间短、愈合快;(3)Masquelet技术一般只需两步,且操作简单,比吻合血管骨移植术,技术要求相对低,容易推广,不需要显微外科基础;(4)IlizarovMini-Fixator因环状或半环状固定特点(图2 2),其器械结构对称,力学结构较为稳定,这为移植骨的愈合及早期康复奠定了力学基础。支架置于手背,克氏针进针灵活,为像手指这样皮肤及空间“紧缺”结构“精密
24、”关系“左邻右里 的特殊器官提供了更多的可能性。即支架位于背侧较钢板节约了骨缺损植骨的空间,较单边支架可减少对相邻手指的干扰,较克氏针有巨大的稳定优势。该支架所用克氏针较其他支架骨针对局部皮肤、皮瓣或植皮的血供干扰少,大幅度地降低了手指缺血坏死的风险及皮肤感染坏死率。克氏针进针灵活可有效避免损伤血管神经及对肌腱的干扰;(5)通过灵活的弯针技术在保证稳定性同时,可大幅度减少跨关节固定(典型病例中患者2的近节指骨远端均 1.0 cm)。即便跨关节固定,铰链式关节器可在撑开关节同时为关节的早期活动提供保证;(6)此骨外固定支架具有精细的牵张与压缩功能(支架可达到0.1mm级的微调)。该特点可微调手指
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