引用本文： 張輝, 殷渠東, 顧三軍, 許亞軍, 孫振中, 芮永軍, 吳永偉, 沈友銀. 空心多孔抗生素骨水泥體外成形、體內灌洗的誘導膜技術治療骨髓炎. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(11): 1397-1400. doi: 10.7507/1002-1892.20150299 復制
骨髓炎難根治、致殘率較高，骨感染控制和骨缺損修復是治療的兩大難點[1-3]。1986年，Masquelet首先提出“誘導膜技術”概念，并在2000年報道采用該技術修復骨缺損[4]，不僅使節段骨缺損修復的成功率提高、愈合加快，而且抗生素骨水泥對感染性骨缺損的控制較為有效[5-7]，故抗生素骨水泥結合傳統灌洗方法治療骨髓炎越來越多地應用于臨床[7-9]。然而，如何使誘導膜技術中一期手術植入的抗生素骨水泥成形效果較好，尚罕見文獻報道。2010年1 月－2014年3月，我們采用空心多孔抗生素骨水泥體外成形、體內灌洗的誘導膜技術治療14例骨髓炎，取得較好效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男11例，女3例；年齡18～69歲，平均39.2歲。感染原因：開放性骨折后合并感染3例，開放性或閉合性骨折內固定術后合并感染8例，皮膚外傷或感染后致骨髓炎3例。骨髓炎Cierny-Mader分級：髓內型2例，局限型5例，彌漫型7例。骨髓炎部位：脛骨10例，跟骨2例，肱骨、橈骨各1例。11例有流膿、竇道等臨床表現；3例術前傷口閉合，但有紅腫熱痛癥狀，MRI檢查和術中發現膿液證實為骨髓炎。骨髓炎持續時間3個月～20年，平均1.9年。12例細菌培養陽性，其中單種細菌感染9例（金黃色葡萄球菌4例，銅綠假單胞菌2例，鮑曼不動桿菌、大腸埃希菌、草綠色鏈球菌各1例），混合感染3 例（金黃色葡萄球菌與陰溝腸桿菌、鮑曼不動桿菌混合各1例，表皮葡萄球菌與普通變形桿菌混合1 例）。5例曾行1～4次病灶擴創手術。合并血管和/或神經損傷3例，合并皮膚缺損12例。
1.2 手術方法
根據病變部位選擇常規手術入路。誘導膜技術一期手術實施徹底的軟組織和骨擴創，徹底清除包括竇道、死骨、細菌生物膜或膿苔、壞死周圍組織、炎性肉芽組織和內固定物等，打通和清理髓腔。分別用雙氧水和聚維酮碘溶液沖洗傷口，或用脈沖沖洗。14例擴創后骨缺損長度2～9 cm，平均6.1 cm；節段性缺損10例，部分缺損4例。使用外支架固定骨缺損患肢12例，石膏托固定2例。在體外調制聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）骨水泥，于糊狀期加入萬古霉素12例，或使用含慶大霉素的PMMA骨水泥2例，繼續攪拌至成團期。在體外手術臺上制作相應大小空心圓柱狀骨水泥，待骨水泥填塞物凝固前用手術刀將圓柱狀骨水泥縱向切開3～4個口，將空心圓柱狀骨水泥均分為3～4 塊，還可在開口處增加幾個側孔。若僅為部分骨缺損，不需制作圓柱狀骨水泥，只需制作相應大小的多孔骨水泥塊。待體外成形的骨水泥達完全凝固和發熱期后，將空心多孔骨水泥植入骨缺損部位，周圍以縫線捆扎（圖 1）。分別在骨缺損遠近端髓腔內鉆孔、置管，同時在骨缺損周圍置管1根。本組創口直接縫合5例，采用皮瓣或肌皮瓣移位修復9例；傳統方法灌洗4例，封閉式負壓引流（vaccum sealing drainage，VSD）灌洗10例。
圖1
體外成形的空心多孔骨水泥示意圖 ? ?一期術后8～12周（平均10.2周）待感染控制后行誘導膜技術二期手術。二期手術沿原切口進入，切開誘導膜后小心取出多塊圓柱狀骨水泥，在誘導膜內植入自體松質骨，然后縫合或捆扎誘導膜。本組二期手術采用內固定11例，外支架固定3 例。
1.3 術后處理及觀察指標
一期術后常規抗感染治療4～6周，灌洗2～ 3 周，每天灌洗液體量3 000 mL，加入敏感抗生素；二期術后常規抗感染治療1周，植骨術后無需石膏托或支具外固定患肢，術后第3天開始康復活動，逐漸活動上下關節，2周后逐漸負重活動，CT檢查示骨痂連接后完全負重。參照Paley等[10]評定方法，分別評價骨缺損的骨愈合情況及末次隨訪時患肢鄰近關節功能恢復情況。
2 結果
本組一期手術僅1例二次擴創，余13例均一次擴創后控制骨感染。二期手術后切口均Ⅰ期愈合。14例均獲隨訪，隨訪時間15～48個月，平均13.4個月。骨缺損均獲臨床愈合，愈合時間4～5個月，平均4.4個月。愈合后均恢復負重活動功能，無固定物斷裂、感染復發等并發癥發生。術后1年骨缺損愈合分級均為優；末次隨訪時鄰近關節功能恢復達優4例、良8例、可2例，優良率85.7%。見圖 2。
3 討論
治療骨髓炎關鍵在于如何控制骨感染和修復骨缺損，控制骨感染較困難，而骨感染控制后骨缺損修復較容易，尤其是采用誘導膜技術二期誘導膜內植骨后成骨較快、愈合率極高[4-7]。葡萄球菌等極易在骨和軟組織或內固定物上形成一層生物膜，細菌在生物膜內進入靜止期或休眠期，受到這種生物膜屏障保護的細菌，機體免疫力和抗生素均難以殺滅，是導致慢性骨髓炎難以根治的主要原因[2, 6, 9]。為控制骨髓炎，必須同時做到徹底清除病灶、消滅死腔、閉合傷口、充分引流和應用有效抗生素。徹底清除病灶包括將竇道、死骨、生物膜或膿苔、壞死周圍組織、炎性肉芽組織和內固定物等全部清除，擴創后常遺留骨缺損。有效抗生素是控制骨髓炎必不可少的措施，但長期全身使用大劑量抗生素才可能殺死生物膜內細菌，藥物副作用較大，而局部高濃度敏感抗生素應用可減少全身大劑量應用的副作用。抗生素局部灌洗對于慢性骨髓炎的有效性和必要性已得到肯定，慶大霉素和萬古霉素具有較好的熱穩定性和釋放效果，是最常用的骨水泥載入抗生素[1-2, 6, 9]。魏波等[7]研究顯示，在骨水泥糊狀期加入萬古霉素的抗生素釋放效果最好。多數研究者報道，每40克骨水泥加入5～10 g萬古霉素為高濃度，抗感染效果較優[1-3, 6-9]。Karger等[11]報道應用誘導膜技術治療42例感染性長骨骨缺損，愈合率為90%，愈合時間距首次手術平均14.4個月。章曉云等[12]報道應用誘導膜技術成功修復23例創傷性脛骨骨髓炎患者，二期植骨后骨缺損全部獲得骨愈合，平均骨愈合時間為術后9.2個月。汪小華等[6]報道17例創傷后骨髓炎伴骨缺損，缺損長度平均6.7 cm，植骨術后4～6 個月獲得影像學骨愈合，2例一期手術后復發，二期手術后均無感染復發。雷鳴等[9]報道對34例骨髓炎骨缺損患者采用體外制作多根骨水泥棒填塞物方法，其中32例一次性手術骨感染得到良好控制，另2 例二次手術后感染得到控制。總之，利用抗生素骨水泥填塞骨缺損結合傳統灌洗方法控制慢性骨髓炎的有效性已得到普遍認可[13-19]，但缺少如何制作抗生素骨水泥方面的研究報道。
誘導膜技術二期手術需要在骨感染控制后施行。首先切開誘導膜，小心移除骨水泥填塞物，然后在誘導膜內打壓填充顆粒狀自體松質骨。因此，一期手術制作的骨水泥填塞物不僅影響到局部抗感染效果，而且影響到二期手術取出骨水泥填塞物的難易性和骨缺損修復效果。傳統的誘導膜技術骨水泥填塞方法是在體內成形，在凝固前就將骨水泥填充于整個骨缺損部位并包裹骨斷端，讓其自然凝固。這種骨水泥填塞物體內成形治療骨髓炎存在以下缺陷：① 在二期手術時縱向切開誘導膜常常較難取出整塊骨水泥填塞物，一是由于骨水泥-骨界面緊密連接，二是由于骨水泥填塞物為一整體、較大，而誘導膜開口較小。對此情況，常采用咬骨鉗或骨刀等方法將骨水泥填塞物變小后才能取出，但這樣很容易損傷誘導膜和骨水泥-骨界面骨組織。此外，骨水泥發熱高溫（61～72℃），也可導致骨水泥-骨界面1～2 mm范圍骨壞死[9, 11-12]。② 整塊、實心結構骨水泥填塞物的表面積較少，抗生素的洗提率或釋放率較低。研究顯示，多柱狀抗生素骨水泥的洗提率高于整塊結構，抗生素的洗提率與骨水泥表面積相關[7-9]。③ 實心結構的骨水泥填塞包裹后較難行髓腔灌洗引流。誘導膜技術修復骨缺損效果的關鍵在于誘導膜形成和完整性，若誘導膜受到損傷或不完整，骨缺損修復效果就會受到影響，導致愈合時間較長、愈合率較低。采用骨水泥體外成形，克服了骨水泥-骨界面緊密連接和骨水泥發熱缺陷，而且多根柱狀結構骨水泥填塞物取出容易，取出時不會損傷誘導膜和骨水泥-骨界面骨組織，故骨水泥體外成形對于骨缺損的修復效果較優。同時，體外成形的多柱、多孔、空心結構的抗生素骨水泥便于配合髓腔灌洗，而且表面積較實心整塊結構骨水泥填塞物明顯增大，抗生素的洗提率相應提高，因此，對于控制骨感染的效果也較體內成形的實心結構骨水泥好。
本組采用空心多孔抗生素骨水泥體外成形、體內灌洗的誘導膜技術治療14例骨髓炎，一期僅1例二次擴創，余13例均一次擴創控制感染，二期手術后平均4.4個月骨缺損愈合，愈合率100%，無感染復發。誘導膜技術必須有良好的軟組織覆蓋才能刺激周圍形成誘導膜，本方法為改良的誘導膜技術，主要適用于短節段、軟組織完好或皮膚缺損可修復的創傷性骨髓炎患者，不適用于大節段、皮膚缺損難修復的嚴重骨髓炎患者，后者適用于Ilizarov技術。
骨髓炎難根治、致殘率較高，骨感染控制和骨缺損修復是治療的兩大難點[1-3]。1986年，Masquelet首先提出“誘導膜技術”概念，并在2000年報道采用該技術修復骨缺損[4]，不僅使節段骨缺損修復的成功率提高、愈合加快，而且抗生素骨水泥對感染性骨缺損的控制較為有效[5-7]，故抗生素骨水泥結合傳統灌洗方法治療骨髓炎越來越多地應用于臨床[7-9]。然而，如何使誘導膜技術中一期手術植入的抗生素骨水泥成形效果較好，尚罕見文獻報道。2010年1 月－2014年3月，我們采用空心多孔抗生素骨水泥體外成形、體內灌洗的誘導膜技術治療14例骨髓炎，取得較好效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
本組男11例，女3例；年齡18～69歲，平均39.2歲。感染原因：開放性骨折后合并感染3例，開放性或閉合性骨折內固定術后合并感染8例，皮膚外傷或感染后致骨髓炎3例。骨髓炎Cierny-Mader分級：髓內型2例，局限型5例，彌漫型7例。骨髓炎部位：脛骨10例，跟骨2例，肱骨、橈骨各1例。11例有流膿、竇道等臨床表現；3例術前傷口閉合，但有紅腫熱痛癥狀，MRI檢查和術中發現膿液證實為骨髓炎。骨髓炎持續時間3個月～20年，平均1.9年。12例細菌培養陽性，其中單種細菌感染9例（金黃色葡萄球菌4例，銅綠假單胞菌2例，鮑曼不動桿菌、大腸埃希菌、草綠色鏈球菌各1例），混合感染3 例（金黃色葡萄球菌與陰溝腸桿菌、鮑曼不動桿菌混合各1例，表皮葡萄球菌與普通變形桿菌混合1 例）。5例曾行1～4次病灶擴創手術。合并血管和/或神經損傷3例，合并皮膚缺損12例。
1.2 手術方法
根據病變部位選擇常規手術入路。誘導膜技術一期手術實施徹底的軟組織和骨擴創，徹底清除包括竇道、死骨、細菌生物膜或膿苔、壞死周圍組織、炎性肉芽組織和內固定物等，打通和清理髓腔。分別用雙氧水和聚維酮碘溶液沖洗傷口，或用脈沖沖洗。14例擴創后骨缺損長度2～9 cm，平均6.1 cm；節段性缺損10例，部分缺損4例。使用外支架固定骨缺損患肢12例，石膏托固定2例。在體外調制聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）骨水泥，于糊狀期加入萬古霉素12例，或使用含慶大霉素的PMMA骨水泥2例，繼續攪拌至成團期。在體外手術臺上制作相應大小空心圓柱狀骨水泥，待骨水泥填塞物凝固前用手術刀將圓柱狀骨水泥縱向切開3～4個口，將空心圓柱狀骨水泥均分為3～4 塊，還可在開口處增加幾個側孔。若僅為部分骨缺損，不需制作圓柱狀骨水泥，只需制作相應大小的多孔骨水泥塊。待體外成形的骨水泥達完全凝固和發熱期后，將空心多孔骨水泥植入骨缺損部位，周圍以縫線捆扎（圖 1）。分別在骨缺損遠近端髓腔內鉆孔、置管，同時在骨缺損周圍置管1根。本組創口直接縫合5例，采用皮瓣或肌皮瓣移位修復9例；傳統方法灌洗4例，封閉式負壓引流（vaccum sealing drainage，VSD）灌洗10例。
圖1
體外成形的空心多孔骨水泥示意圖 ? ?一期術后8～12周（平均10.2周）待感染控制后行誘導膜技術二期手術。二期手術沿原切口進入，切開誘導膜后小心取出多塊圓柱狀骨水泥，在誘導膜內植入自體松質骨，然后縫合或捆扎誘導膜。本組二期手術采用內固定11例，外支架固定3 例。
1.3 術后處理及觀察指標
一期術后常規抗感染治療4～6周，灌洗2～ 3 周，每天灌洗液體量3 000 mL，加入敏感抗生素；二期術后常規抗感染治療1周，植骨術后無需石膏托或支具外固定患肢，術后第3天開始康復活動，逐漸活動上下關節，2周后逐漸負重活動，CT檢查示骨痂連接后完全負重。參照Paley等[10]評定方法，分別評價骨缺損的骨愈合情況及末次隨訪時患肢鄰近關節功能恢復情況。
2 結果
本組一期手術僅1例二次擴創，余13例均一次擴創后控制骨感染。二期手術后切口均Ⅰ期愈合。14例均獲隨訪，隨訪時間15～48個月，平均13.4個月。骨缺損均獲臨床愈合，愈合時間4～5個月，平均4.4個月。愈合后均恢復負重活動功能，無固定物斷裂、感染復發等并發癥發生。術后1年骨缺損愈合分級均為優；末次隨訪時鄰近關節功能恢復達優4例、良8例、可2例，優良率85.7%。見圖 2。
3 討論
治療骨髓炎關鍵在于如何控制骨感染和修復骨缺損，控制骨感染較困難，而骨感染控制后骨缺損修復較容易，尤其是采用誘導膜技術二期誘導膜內植骨后成骨較快、愈合率極高[4-7]。葡萄球菌等極易在骨和軟組織或內固定物上形成一層生物膜，細菌在生物膜內進入靜止期或休眠期，受到這種生物膜屏障保護的細菌，機體免疫力和抗生素均難以殺滅，是導致慢性骨髓炎難以根治的主要原因[2, 6, 9]。為控制骨髓炎，必須同時做到徹底清除病灶、消滅死腔、閉合傷口、充分引流和應用有效抗生素。徹底清除病灶包括將竇道、死骨、生物膜或膿苔、壞死周圍組織、炎性肉芽組織和內固定物等全部清除，擴創后常遺留骨缺損。有效抗生素是控制骨髓炎必不可少的措施，但長期全身使用大劑量抗生素才可能殺死生物膜內細菌，藥物副作用較大，而局部高濃度敏感抗生素應用可減少全身大劑量應用的副作用。抗生素局部灌洗對于慢性骨髓炎的有效性和必要性已得到肯定，慶大霉素和萬古霉素具有較好的熱穩定性和釋放效果，是最常用的骨水泥載入抗生素[1-2, 6, 9]。魏波等[7]研究顯示，在骨水泥糊狀期加入萬古霉素的抗生素釋放效果最好。多數研究者報道，每40克骨水泥加入5～10 g萬古霉素為高濃度，抗感染效果較優[1-3, 6-9]。Karger等[11]報道應用誘導膜技術治療42例感染性長骨骨缺損，愈合率為90%，愈合時間距首次手術平均14.4個月。章曉云等[12]報道應用誘導膜技術成功修復23例創傷性脛骨骨髓炎患者，二期植骨后骨缺損全部獲得骨愈合，平均骨愈合時間為術后9.2個月。汪小華等[6]報道17例創傷后骨髓炎伴骨缺損，缺損長度平均6.7 cm，植骨術后4～6 個月獲得影像學骨愈合，2例一期手術后復發，二期手術后均無感染復發。雷鳴等[9]報道對34例骨髓炎骨缺損患者采用體外制作多根骨水泥棒填塞物方法，其中32例一次性手術骨感染得到良好控制，另2 例二次手術后感染得到控制。總之，利用抗生素骨水泥填塞骨缺損結合傳統灌洗方法控制慢性骨髓炎的有效性已得到普遍認可[13-19]，但缺少如何制作抗生素骨水泥方面的研究報道。
誘導膜技術二期手術需要在骨感染控制后施行。首先切開誘導膜，小心移除骨水泥填塞物，然后在誘導膜內打壓填充顆粒狀自體松質骨。因此，一期手術制作的骨水泥填塞物不僅影響到局部抗感染效果，而且影響到二期手術取出骨水泥填塞物的難易性和骨缺損修復效果。傳統的誘導膜技術骨水泥填塞方法是在體內成形，在凝固前就將骨水泥填充于整個骨缺損部位并包裹骨斷端，讓其自然凝固。這種骨水泥填塞物體內成形治療骨髓炎存在以下缺陷：① 在二期手術時縱向切開誘導膜常常較難取出整塊骨水泥填塞物，一是由于骨水泥-骨界面緊密連接，二是由于骨水泥填塞物為一整體、較大，而誘導膜開口較小。對此情況，常采用咬骨鉗或骨刀等方法將骨水泥填塞物變小后才能取出，但這樣很容易損傷誘導膜和骨水泥-骨界面骨組織。此外，骨水泥發熱高溫（61～72℃），也可導致骨水泥-骨界面1～2 mm范圍骨壞死[9, 11-12]。② 整塊、實心結構骨水泥填塞物的表面積較少，抗生素的洗提率或釋放率較低。研究顯示，多柱狀抗生素骨水泥的洗提率高于整塊結構，抗生素的洗提率與骨水泥表面積相關[7-9]。③ 實心結構的骨水泥填塞包裹后較難行髓腔灌洗引流。誘導膜技術修復骨缺損效果的關鍵在于誘導膜形成和完整性，若誘導膜受到損傷或不完整，骨缺損修復效果就會受到影響，導致愈合時間較長、愈合率較低。采用骨水泥體外成形，克服了骨水泥-骨界面緊密連接和骨水泥發熱缺陷，而且多根柱狀結構骨水泥填塞物取出容易，取出時不會損傷誘導膜和骨水泥-骨界面骨組織，故骨水泥體外成形對于骨缺損的修復效果較優。同時，體外成形的多柱、多孔、空心結構的抗生素骨水泥便于配合髓腔灌洗，而且表面積較實心整塊結構骨水泥填塞物明顯增大，抗生素的洗提率相應提高，因此，對于控制骨感染的效果也較體內成形的實心結構骨水泥好。
本組采用空心多孔抗生素骨水泥體外成形、體內灌洗的誘導膜技術治療14例骨髓炎，一期僅1例二次擴創，余13例均一次擴創控制感染，二期手術后平均4.4個月骨缺損愈合，愈合率100%，無感染復發。誘導膜技術必須有良好的軟組織覆蓋才能刺激周圍形成誘導膜，本方法為改良的誘導膜技術，主要適用于短節段、軟組織完好或皮膚缺損可修復的創傷性骨髓炎患者，不適用于大節段、皮膚缺損難修復的嚴重骨髓炎患者，后者適用于Ilizarov技術。
