文章來源：中華骨科雜志, 2018,38(3) : 186-192

作者：蔡成闊 舒衡生 

一、骨誘導膜的分子生物學基礎及生理作用

骨誘導膜是通過Masquelet技術在骨缺損部位誘導產(chǎn)生的膜結構，是成功修復大段骨缺損的早期關鍵組織。人們通過動物模型驗證了其在骨愈合過程中的關鍵作用，對誘導膜的組織學和生物學特性有了進一步的認知。免疫組織化學分析結果顯示：誘導膜是一種高度血管化的組織，厚度為1~2 mm，由Ⅰ型膠質細胞組成，成纖維細胞是其主要細胞類型；膜的內面由上皮樣細胞和成纖維細胞、肌成纖維細胞和平行于膜表面的膠原纖維束組成^[16,17,18]。對膜蛋白的分析顯示，誘導膜中含有高濃度的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、轉化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）和骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein 2，BMP-2）等多種生長因子，能促進骨的再生及修復。膜蛋白提取物還具有刺激骨髓細胞增殖以及間充質細胞膜分化的特性。膜內的成纖維細胞中高水平表達的核心結合因子α-1對成骨細胞發(fā)育具有關鍵作用^[19]。此外，骨誘導膜可為骨的愈合提供閉合空間，避免軟組織長入及移植骨的重吸收^[16,17]。對誘導膜的特性進行研究是骨組織工程學的研究熱點。

二、骨誘導膜技術

骨誘導膜技術主要包括體內形成誘導膜及誘導膜內植骨兩個階段（圖2）。體內形成誘導膜：首先進行骨缺損部位的徹底清創(chuàng)，清除感染及壞死組織；根據(jù)骨折具體情況選用合適的固定方式對骨折進行穩(wěn)定的固定，為軟組織修復提供穩(wěn)定的力學環(huán)境；應用聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）骨水泥填充骨缺損部位；感染性骨缺損則根據(jù)細菌培養(yǎng)藥敏結果或經(jīng)驗使用含敏感抗生素的骨水泥。誘導膜內植骨：第一次術后6~8周縱行切開誘導膜結構，小心去除骨水泥；使用鉆頭或骨銼去除兩側骨端及髓腔的硬化骨，促進植骨融合^[20]，于骨膜內填充自體松質骨，縫合誘導膜，防止移植骨的重新收。

圖2　Masquelet技術示意圖　A　骨缺損部位徹底清創(chuàng)，對骨折進行穩(wěn)定固定　B　用骨水泥填充骨缺損部位　C　軟組織充分包裹骨水泥　D　6~8周后骨水泥周圍誘導膜形成　E　縱行切開誘導膜，移除骨水泥，填充自體松質骨（或皮質骨、同種異體骨與人工骨），之后縫合誘導膜　F　移植骨與周圍骨質融合

（一）體內形成誘導膜

1．固定方式的選擇

可選用外固定支架（單臂或者環(huán)形）、鋼板以及髓內釘?shù)榷喾N固定方式對長管狀骨進行固定。外固定支架可以提供足夠的穩(wěn)定性，同時減少金屬植入物帶來的額外的感染風險^[20]；髓內固定可以實現(xiàn)早期負重，同時維持更好的力線，減少二期植骨量^[21]。殷渠東等^[22]認為對四肢非感染性骨缺損應首選髓內固定，鄰近關節(jié)等部位的骨缺損可選用外固定支架，穩(wěn)定性較好及跖骨等較小部位的骨缺損也可選用石膏托固定。對感染性骨缺損，建議一期采用外固定支架而二期改為內固定更安全。

2．骨水泥填充

Masquelet和Obert^[23]指出對骨缺損區(qū)進行骨水泥塑形時，骨水泥應包裹住兩斷端，擴大骨水泥與健康骨的接觸面積，同時保證足夠的軟組織覆蓋，無張力關閉傷口。可以應用轉移皮瓣或游離皮瓣移植術及真空封閉引流（vacuum sealing drainage，VSD）負壓吸引技術解決軟組織覆蓋不足^[20]。Taylor等^[24]認為應在軟組織條件允許的前提下盡量植入比實際缺損多的骨水泥，從而為第二階段手術提供足夠的骨移植空間；對骨水泥進行塑形使其與斷端和固定物（如髓內釘）充分接觸；最好對骨水泥進行體外塑形或將骨水泥植入體內后用生理鹽水沖洗，以減少骨水泥塑形過程中的熱損傷。

Pauchot等^[25]在植入骨水泥過程中應用注射器針筒輔助塑形，可減少骨水泥塑形過程中熱效應對周圍組織的損傷。張輝等^[26]報告采用空心多孔抗生素骨水泥進行體外塑形和體內灌洗，可避免植入實心骨水泥后的二期取出困難及抗生素釋放率低等問題。殷渠東等^[27]對骨水泥進行體外塑形，制作成空心多塊骨水泥填塞物，使二期去除填塞物變得簡便，同時可配合髓腔沖洗，獲得較好的骨愈合效果和控制感染效果。

3．填充物的選擇及改進

PMMA骨水泥具有良好的生物相容性和生物惰性，是一種理想的填充材料^[28]。魏富達等^[29]建立了不同骨填充物對新西蘭兔橈骨骨缺損誘導膜形成的影響的模型，結果顯示PMMA骨水泥填充物形成的誘導膜具有較強的促血管化和成骨活性。但PMMA存在固化過程中放熱反應導致骨壞死和局部軟組織損傷及未反應單體帶來的全身或局部過敏反應等缺點^[30]。Bosemark等^[31]應用磷酸三鈣羥基磷灰石（tricalcium phosphate hydroxyapatite，TCP）替代PMMA進行家兔股骨缺損的治療，愈合率達90%。Nau等^[32]的動物實驗首次證實了在骨水泥中添加不同的添加劑（如抗生素或碳酸鈣）會改變誘導膜的厚度及彈性纖維含量，慶大霉素等抗生素的細胞毒性作用還會對誘導膜產(chǎn)生影響。相關的研究還需進一步深入，以便充分利用各種添加劑對誘導膜的有利影響縮短兩次手術的間隔。

由于PMMA骨水泥需要二次手術取出，近年越來越多的學者致力于探究生物可降解材料的應用，如明膠/β-磷酸三鈣（β-tricalcium phosphate，β-TCP）復合多孔材料，可降解硫酸鈣（degradable calcium sulfate）、聚乳酸（polylactic acid，PLA）、聚乳酸-羥基乙酸（polylactic-co-glycolic acid，PLGA）以替代PMMA^[33,34,35]。文獻表明，可降解材料具有與PMMA相似的骨再生、骨優(yōu)導、骨傳導特性，這可為骨誘導膜技術的改進提供新思路。

（二）誘導膜內植骨

1．二期手術時機

通常選在第一次手術后6~8周，此階段誘導膜已形成^[36]，分泌的成骨因子達到高峰^[22,37]，可保證骨缺損周圍組織及血運的修復重建^[25]、游離或帶蒂肌瓣上皮化^[38]及原發(fā)感染的清除^[39]。而Masquelet等^[15]建議兩階段手術間隔4~8周。二期手術前應檢查白細胞計數(shù)及分類，紅細胞沉降率、C反應蛋白及骨組織活檢以明確感染控制情況。

2．移植骨的選擇

移植骨最好選用自體松質骨，可以取自體髂骨（包括髂前上棘、髂后上棘）或應用鉆孔-灌洗-抽吸系統(tǒng)（reamer-irrigator-aspirator，RIA）從骨髓腔中獲取。Dawson等^[40]認為，應用RIA系統(tǒng)可以獲得相對更多的骨量，減少取骨時間，改善供區(qū)疼痛。但Karger等^[41]認為，單獨使用RIA系統(tǒng)獲取自體骨易導致移植骨中心血管化不良從而產(chǎn)生骨的不規(guī)則愈合，進而影響后期成骨。另外，Viateau等^[16]及Hesse等^[42]的研究均表明，植入組織工程骨材料，后期可獲得良好的成骨效果。

當骨缺損量較大、自體松質骨量不足時，可用皮質骨、同種異體骨與人工骨替代，替代骨量與自體松質骨骨量的比例不應超過1∶3，否則會影響后期成骨效果^[42]。此外，孫明學等^[43]對海綿狀及灰泥狀脫鈣骨基質（demineralized bone matrix，DBM）的誘導成骨及骨傳導作用進行了實驗性觀察，結果證實DBM（尤其是海綿狀DBM）的成骨能力較強，且新生骨的力學強度及礦化程度接近正常骨質，但未見有關技術與誘導膜技術聯(lián)合應用治療嚴重骨缺損的臨床報道。

Masquelet和Obert^[23]報告在移植骨中加入重組BMP-7的促進骨愈合效果并不理想。Niikura等^[44]報告1例應用低強度脈沖超聲波輔助骨誘導膜技術治療骨缺損，誘導膜內植骨后4周骨折愈合良好，患者可無痛行走，提示低強度脈沖超聲波可作為誘導膜技術的輔助治療。

三、骨誘導膜技術的臨床應用

Masquelet等^[15]于2000年最早報告應用骨誘導膜技術治療35例缺損范圍為4~25 cm的長骨骨干缺損，影像學結果提示二期手術后平均4個月骨缺損部位完全愈合。近年有大量文獻報道涉及應用誘導膜技術修復不同部位的多種類型的骨缺損，均取得滿意療效。

（一）創(chuàng)傷后骨缺損

Moris等^[45]應用誘導膜技術治療手及腕部骨缺損16例、骨不連2例，16例患者（90%）在骨移植術后平均4個月（2~12個月）達到影像學愈合，功能得到恢復。Yeganeh等^[46]報告2012至2015年應用誘導膜技術治療21例槍彈傷后股骨、脛骨、跖骨骨缺損患者，17例（90%）在平均7.35個月（4~12個月）獲得臨床和影像學愈合，2例后期進行了Ilizarov手術或截肢。Taylor等^[47]報告應用誘導膜技術治療69例創(chuàng)傷后骨缺損患者，其中脛骨35例、股骨16例、橈骨6例、肱骨6例、跟骨2例、跖骨2例、掌骨1例、尺骨1例，82.6%的患者在植骨后平均26.6周獲得愈合。許多臨床研究表明，Masquelet技術治療四肢創(chuàng)傷后骨缺損有良好的效果。

（二）骨髓炎相關骨缺損

張一等^[48]回顧性分析了采用骨膜誘導技術結合抗生素硫酸鈣顆粒治療的感染性骨缺損9例，9例患者于平均14周（10~24周）愈合，隨訪6~15個月無感染復發(fā)。Wang等^[49]評估了32例創(chuàng)傷后骨髓炎患者應用骨誘導膜技術的治療效果，其中26例（81%）在6個月內達到影像學愈合，29例（90%）在10個月內達到臨床愈合，其中6例患者因為再發(fā)感染進行了二次清創(chuàng)手術。Yu等^[50]報告應用誘導膜技術治療13例慢性股骨骨髓炎致大段骨缺損的病例，平均缺損9.8 cm（5~16 cm）。其中12例在平均20.3周（18~30周）獲得影像學愈合，完全負重時間為第二次手術后5.8個月（5~8.5個月），末次隨訪時膝關節(jié)活動度平均122°（100°~135°）；另1例在術后9個月內再發(fā)感染，再次進行骨誘導膜手術治愈，隨訪9個月未見感染再發(fā)。上述文獻報道證實應用Masquelet技術治療骨髓炎術后大段骨缺損效果滿意。

（三）腫瘤相關骨缺損

Gouron等^[51]回顧性分析了7例（惡性4例、良性3例，股骨4例、肱骨2例、尺骨1例）應用骨誘導膜技術治療的骨腫瘤切除后骨缺損患兒。良、惡性骨腫瘤術后平均愈合時間分別為8、8.3個月，其中2例出現(xiàn)移植骨與遠端骨不連（后期分別在術后8、11個月進行自體骨移植治愈）、2例在化療過程中出現(xiàn)傷口裂開（通過VSD負壓吸引治愈）、1例出現(xiàn)移植骨重吸收，無感染再發(fā)病例。Chotel等^[52]報告采用骨誘導膜技術治療8例骨腫瘤（骨肉瘤4例、尤文肉瘤3例、低分化肉瘤1例）切除后骨缺損，其中7例同時接受術前及術后化療。下肢完全負重時間平均為術后第116天（第90至150天），平均愈合時間4.8個月；其中1例出現(xiàn)骨折不愈合，1例出現(xiàn)重吸收需要二期植骨。許多文獻表明，與帶血管蒂骨移植等其他方法相比，本技術治療骨腫瘤切除術后骨缺損可以實現(xiàn)早期負重，縮短骨愈合時間，降低感染及供區(qū)并發(fā)癥發(fā)生率，是一種簡便、快捷、安全的手術技術。

（四）先天性脛骨假關節(jié)

Gouron等^[51]應用骨誘導膜技術治療4例先天性脛骨假關節(jié)病例，平均愈合時間為術后7.8個月，其中1例出現(xiàn)移植骨與近端骨端不愈合，通過更換外固定支架治愈。梅海波等^[53]報告1例多次手術后的難治性先天脛骨假關節(jié)病例，隨訪2年2個月，脛骨17 cm骨缺損段完全成骨，膝關節(jié)活動度正常，屈曲畸形完全矯正。雖然文獻報道中應用Masquelet技術治療先天性脛骨假關節(jié)可取得較好的療效，但由于相關文獻較少，臨床指導意義有限。

四、骨誘導膜技術的缺點及并發(fā)癥

盡管誘導膜技術治療大段骨缺損是一種簡單、可靠、效果良好的方法，但也存在一些缺點及并發(fā)癥，臨床應用中要嚴格把握手術適應證及規(guī)范操作。

（一）再發(fā)感染

通常由不徹底的清創(chuàng)導致^[54]。Wang等^[49]應用骨誘導膜技術治療創(chuàng)傷后骨髓炎32例，其中6例因清創(chuàng)不徹底出現(xiàn)再發(fā)感染，需要二次清創(chuàng)。對于感染病例的第一步清創(chuàng)范圍目前尚無統(tǒng)一標準，通?？梢酝ㄟ^術前CT、MRI、核素骨掃描等影像學檢查及術中所見來確定清創(chuàng)范圍^[49]。

（二）移植骨吸收

有學者報告采用Masquelet技術治療骨腫瘤切除后骨缺損術后出現(xiàn)二期移植骨重吸收^[51,55]，其原因可能與骨缺損范圍過大、兩次手術間隔過長、植骨后誘導膜閉合不全、骨缺損兩端固定不穩(wěn)定、移植骨中異體骨比例過高等有關。

（三）骨不連及假關節(jié)形成

應用誘導膜技術治療骨缺損術后發(fā)生骨不連或形成假關節(jié)通常是由不當?shù)氖中g操作導致^{[51,52,56,57]}，包括：①一期骨缺損端清理不充分或髓腔不通；②骨缺損范圍內骨端骨水泥包裹不足，導致二期誘導膜內植骨不能充分連接骨缺損端；③植骨量不足，移植骨中異體骨比例過高；④骨缺損兩端固定不穩(wěn)定。

綜上所述，骨誘導膜技術適應證廣泛，手術操作相對簡便，不需要復雜的顯微外科技術，可縮短大段骨缺損的治療周期，為解決較為棘手的骨缺損問題提供了一個比較簡單、安全和更具成本效益比的解決方案，目前廣泛應用于創(chuàng)傷后骨缺損、感染性骨缺損、腫瘤切除后骨缺損、先天性脛骨假關節(jié)等骨科難題，也可為頜面外科解決骨缺損問題提供了新的治療思路。但該技術尚有許多可改進之處，例如如何在一期手術中確定可靠的清創(chuàng)范圍？如何更合理地選擇固定方式？新型骨水泥及骨水泥添加劑能否替代傳統(tǒng)PMMA骨水泥獲得更好的療效？如何獲得足夠的二期植骨材料以填充大段骨缺損？如何減少術后并發(fā)癥？這些問題仍需進一步探索和研究。

 參考文獻（略）