引用本文: 楊勇昆, 牛曉輝, 張清, 李遠. 生物活性玻璃與同種異體骨修復良性骨腫瘤刮除后缺損的療效比較. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(6): 675-679. doi: 10.7507/1002-1892.20160137 復制
生物活性玻璃是一種新型人工骨替代材料,為無定形的非晶態物質,在人體內可降解。它是人工合成顆粒,顆粒大小為90~710 μm,植入人體后直接與周圍組織形成鍵結合,通過釋放離子誘導成骨細胞黏附和新骨形成[1]。研究表明,生物活性玻璃植入骨缺損處后,鈣、磷、硅等離子迅速發生化學反應,其表面形成高表面積的富硅層和碳酸羥基磷灰石層,膠原纖維蛋白吸附在碳酸羥基磷灰石層表面上,此后鈣化的膠原纖維蛋白逐漸嵌入碳酸羥基磷灰石層中,大大增加了成骨表面積[2]。
良性骨腫瘤刮除后遺留的骨缺損修復尤為重要。傳統自體骨和同種異體骨移植能夠獲得較滿意臨床效果,但存在取骨部位并發癥、移植部位感染和骨不愈合等問題[3]。近年來,生物活性玻璃逐步應用于各種骨科手術,但用于骨腫瘤切除術后缺損修復的報道很少,也缺少與傳統植骨材料如同種異體骨的比較研究。因此,本研究將生物活性玻璃與同種異體骨同時植入同一患者的同一骨缺損部位,希望同時發揮生物活性玻璃的促成骨作用和同種異體骨的支撐作用,并觀察比較在相同條件下兩者的骨愈合過程和臨床效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 病理學檢查證實為原發良性骨腫瘤(骨囊腫、骨樣骨瘤、纖維結構不良、軟骨母細胞瘤等);② 病灶位于四肢骨;③ 初次手術;④ 術前無病理骨折;⑤ 同一病灶同時接受生物活性玻璃和同種異體骨植骨手術者。2011年11月-2012年12月共20例患者符合標準納入研究,患者均簽署知情同意書。
本組男17例,女3例;年齡9~68歲,中位年齡18.5歲。病程1~9個月,平均3.3個月。軟骨母細胞瘤7例,骨囊腫5例,非骨化纖維瘤2例,內生軟骨瘤2例,骨血管瘤1例,骨脂肪瘤1例,骨樣骨瘤1例,軟骨黏液樣纖維瘤1例。病灶部位:股骨5 例,脛骨11例,肱骨1例,跟骨2例,距骨1例。根據Enneking骨骼肌肉系統腫瘤外科分期[4]均為良性腫瘤,1期11例,2期8例,3期1例。
1.2 手術方法
常規行腫瘤刮除或擴大刮除后,在空腔近骨髓腔處填充生物活性玻璃(商品名:固骼生;諾邦公司,美國),近關節處填充顆粒狀同種異體松質骨(北京積水潭醫院骨庫)。兩種植骨材料分別填充,不相混合,將缺損部位填滿。其中生物活性玻璃用量(6.6±4.2)mL,同種異體松質骨為(7.2±4.9) mL,比較差異無統計學意義(t=0.425,P=0.689)。
1.3 術后處理
術后每3天換藥,觀察切口愈合情況,引流量 < 20 mL/d時拔除引流管,術后2周拆線。術后患肢暫不負重,指導患者進行關節活動和肌肉力量鍛煉;6 個月內每個月復查X線片,根據骨愈合程度指導患者逐漸負重行走。
1.4 術后隨訪指標
術后6個月內每個月及術后6個月后每3個月定期隨訪。采用骨與軟組織協會(MSTS)功能評定法[5]評價患者肢體功能。
攝X線片,觀察生物活性玻璃和同種異體骨愈合過程,根據影像學表現和臨床獲益兩方面對骨愈合進行評價。影像學表現主要包括植入物顆粒間融合、植骨與宿主骨融合和重新塑形等方面[6-7];臨床獲益指患者無需因骨不愈合或并發癥再次手術,且沒有不可接受的臨床癥狀。骨愈合程度分為4個等級:① 愈合良好:植入物無原結構,與宿主骨無間隙;正常骨紋理通過植骨區域,塑形好;患者去除內固定物可正常活動無疼痛,臨床獲益。② 愈合:植入物與宿主骨融合好,無間隙;無顆粒結構,只殘留含鈣結構;患者可完全負重,臨床無疼痛,可去除內固定物,臨床獲益。③ 初步愈合:植入物顆粒間結構模糊,顆粒與宿主骨之間結構模糊;患者可部分負重,無疼痛,臨床獲益。④ 未愈合:植入物顆粒間結構明顯或有吸收;植入物與宿主骨之間結構明顯或有透亮區;患者未負重或負重疼痛,臨床未獲益。計算骨愈合率,即評級為愈合良好和愈合患者占總患者百分比;記錄骨愈合時間。
根據生物活性玻璃的分布分為近宿主骨層和近同種異體骨層,比較不同植骨層的植骨吸收和骨長入時間。植骨吸收定義為植入物顆粒結構模糊,互相融合;骨長入定義為植入物顆粒與宿主骨之間結構模糊,互相融合。
1.5 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用t檢驗;檢驗水準α=0.05。
2 結果
術后患者均獲隨訪,隨訪時間12~42個月,平均34.5個月。術后出現一過性發熱及切口腫脹各1 例,癥狀均自行消退。所有患者切口均Ⅰ期愈合,未發生切口感染或深部感染、排斥反應、植骨不愈合、植骨部位骨折和關節面塌陷等并發癥;隨訪期間未見腫瘤復發。末次隨訪時MSTS評分為28~30分,平均29.5分。
生物活性玻璃及同種異體骨植入骨缺損區后均經歷融合、植骨吸收、新骨長入和塑形過程。見圖 1。末次隨訪時,患者臨床獲益率100%;骨愈合良好11例,愈合9 例,無初步愈合及未愈合者,兩種材料植入后骨愈合率均為100%。生物活性玻璃與同種異體骨誘導的骨愈合時間分別為(4.7±1.3)個月和(5.2±1.6)個月,比較差異無統計學意義(t=-1.240,P=0.244)。但生物活性玻璃植入后骨愈合速度總體較同種異體骨快 (圖 2)。

生物活性玻璃的近宿主骨層和近同種異體骨層的骨長入時間分別為(3.6±0.9)個月和(4.2±1.3)個月,比較差異無統計學意義(t=1.785,P=0.097);植骨吸收時間分別為(3.7±1.0)個月和(4.2±1.3)個月,比較差異亦無統計學意義(t=1.476,P=0.172)。隨訪期間不同層面的骨長入和植骨吸收趨勢相似(圖 3、4)。
3 討論
3.1 生物活性玻璃植骨后誘導成骨的機制
生物活性玻璃最初是用于促進組織黏附,后逐漸認識到其醫學應用價值而用于骨科手術。生物活性玻璃表面的羥基磷灰石構造使之成為成骨細胞的基床,細胞可黏附、增殖,新骨組織在其表面形成和生長。Vrouwenvelder等[8]將其與羥基磷灰石、鈦合金和不銹鋼等材料比較,結果顯示在生物活性玻璃表面上成骨細胞更密集。他們發現生物活性玻璃表面可以形成富硅層、碳酸羥基磷灰石層和膠原纖維蛋白層等多層面,在其上有更大的細胞團形成和更密集的成骨細胞,ALP活性水平和DNA含量增長程度大于羥基磷灰石、鈦合金和不銹鋼,顯示出促成骨細胞增殖的特性。磁性生物活性玻璃陶瓷的體外細胞實驗[9]也顯示,成骨細胞可在材料表面順利黏附和增殖。以上研究均提示生物活性玻璃在植骨部位形成的特殊界面,具有誘導成骨的特點和優勢。
Day等[10]比較了生物活性玻璃與另一種常用的人工骨替代材料羥基磷灰石的特點,實驗制備兔雙側股骨缺損模型,分別填充生物活性玻璃和羥基磷灰石。結果顯示生物活性玻璃骨形成范圍和速度均顯著高于羥基磷灰石,生物活性玻璃植入后2周可見新骨形成遍及整個充填區,而羥基磷灰石新生骨僅開始從缺損邊緣向內生長;植入后6周,所有玻璃顆粒被新生骨包圍;植入后12周,生物活性玻璃大部分降解,被新生骨取代,力學性能接近正常骨,其成骨速度遠高于羥基磷灰石。本研究結果顯示,生物活性玻璃植骨后骨愈合率為100%,而且愈合較快,愈合時間為(4.7±1.3)個月。同時我們觀察到近同種異體骨層和近宿主骨層的骨長入速度幾乎相同,體現了全方位成骨的特點。
3.2 生物活性玻璃在骨腫瘤手術中的應用
多數良性骨腫瘤預后良好,通過有效的外科治療可獲得較好的局部控制,復發和轉移率低,患者長期生存[11]。因此患者的術后功能恢復尤為重要,而功能恢復的前提是有效的結構重建,即骨缺損的修復和骨愈合。經典的植骨材料包括自體骨和同種異體骨,但存在相應的問題。自體骨來源有限,而且可能引起取骨部位的并發癥[12]。同種異體骨存在感染、不愈合等風險[13-14]。近年來人工骨替代材料逐步應用于骨腫瘤修復重建手術,如硫酸鈣[7, 15]、羥基磷灰石[16]和磷酸鈣人工骨[6]等。
生物活性玻璃在骨腫瘤手術中應用較少。Lindfors等[17]報道了11例生物活性玻璃和10例自體骨用于良性骨腫瘤的前瞻性隨機對照研究,經過14年隨訪,生物活性玻璃組X線片表現致密,可見皮質增厚,MRI顯示髓腔內有新生松質骨填充,骨愈合良好;生物活性玻璃最終基本完全吸收,在植骨量較大的腫瘤中有玻璃顆粒殘留。研究顯示生物活性玻璃有良好的安全性和耐受性,遠期效果好,并且不破壞兒童骨生長[17]。
雖然有文獻報道[17-19]將生物活性玻璃與自體骨或其他人工骨材料用于骨腫瘤手術的研究,但未見將其與同種異體骨進行比較的臨床研究報道。我們首次將生物活性玻璃與同種異體松質骨同時植入同一例患者良性骨腫瘤刮除后的空腔內,在近乎完全相同的條件下比較兩者植入后的骨愈合過程。結果顯示生物活性玻璃植骨后的骨愈合過程稍快于同種異體骨,但最終兩者均能獲得100%骨愈合率,所有患者均有臨床獲益。
另一項將生物活性玻璃和自體骨用于良性骨腫瘤治療的比較研究顯示,術后兩組患者血硅濃度和骨鈣蛋白無顯著差異,即植入生物活性玻璃不會增加血中硅和鈣的濃度,提示將生物活性玻璃用于骨腫瘤手術安全[18]。本研究術后未見明顯排斥反應和植骨相關并發癥,進一步證實了材料的組織相容性和安全性良好。
3.3 生物活性玻璃誘導成骨的特點
評價新骨長入和成骨效果的關鍵特征是骨組織不僅在缺損邊緣生成,而且在缺損的各個部位同時生成。因此,我們比較了不同層面的生物活性玻璃愈合過程,發現近同種異體骨層和近宿主骨層的骨長入速度幾乎相同,體現了生物活性玻璃植骨后具有良好的促成骨作用,而且是全方位成骨。生物活性玻璃貼近骨髓腔,可充分利用宿主骨的大量成骨細胞促進新骨長入和成熟;同種異體骨貼近關節,可利用其強度提供支撐作用。本組術后均達到骨愈合,患者功能恢復良好,并發癥少,同時植入生物活性玻璃和同種異體骨不增加感染風險,無明顯排斥反應。另外我們發現,本組同種異體骨愈合時間為(5.2±1.6)個月,顯著短于2014年報道的平均愈合時間13.8個月[7],分析原因主要與植骨量相關,本研究中同種異體骨植骨量(7.2±4.9)mL,顯著小于該報道的平均16.7 mL。這也提示植骨量可能是影響骨愈合的重要因素,植骨量越大,骨愈合率越低,骨愈合需要更長時間。
3.4 生物活性玻璃植骨的適用范圍
人工合成的生物活性玻璃具有骨傳導性,能與骨組織形成化學交聯。有研究將生物活性玻璃和羥基磷灰石用于150例頭頸部手術,效果滿意,提示兩者是修復頭頸部嚴重骨缺損合適可靠的材料,且未增加感染風險[10]。研究顯示,生物活性玻璃可顯著抑制細胞分泌TNF-α和IL-6,硅酸鹽玻璃的抑制效果顯著高于磷酸鋅玻璃,提示這種生物活性玻璃對于感染患者可能有臨床應用價值[20]。關于生物活性玻璃植骨部位的選擇,Sponer等[21]報道植入干骺端的效果顯著優于植入骨干部位。他們采用生物活性玻璃治療20例良性骨腫瘤患者,病灶位于股骨、脛骨和肱骨,其中8例位于干骺端,12例位于骨干;經平均7年隨訪,所有植入物已完全融合,患者負重均不受限,無炎癥或排斥反應;干骺端患者中6例無疼痛、2例有一過性疼痛,骨干患者中9例有疼痛、僅3 例無癥狀。分析原因為植入不可吸收材料會產生應力遮擋,改變局部力學特點,對周圍骨組織產生不良影響,在堅硬的內植物和骨組織交界面有應力積累,最終導致疼痛,尤其是骨干部位,骨掃描可探測到。因此,骨干部位可能不適合植入生物活性玻璃。本研究植骨部位均位于干骺端或骺端,未應用于骨干部位,術后患者功能滿意,無明顯不適癥狀。
綜上述,通過生物活性玻璃與同種異體骨的同體對照研究,發現前者具有良好的骨愈合效果和較快的骨愈合速度,術后并發癥少,安全性好,可使患者臨床獲益,可用于修復良性骨腫瘤刮除后骨缺損。但本研究例數有限,隨訪時間較短,其遠期療效還需要更大樣本的長期隨訪加以明確。
生物活性玻璃是一種新型人工骨替代材料,為無定形的非晶態物質,在人體內可降解。它是人工合成顆粒,顆粒大小為90~710 μm,植入人體后直接與周圍組織形成鍵結合,通過釋放離子誘導成骨細胞黏附和新骨形成[1]。研究表明,生物活性玻璃植入骨缺損處后,鈣、磷、硅等離子迅速發生化學反應,其表面形成高表面積的富硅層和碳酸羥基磷灰石層,膠原纖維蛋白吸附在碳酸羥基磷灰石層表面上,此后鈣化的膠原纖維蛋白逐漸嵌入碳酸羥基磷灰石層中,大大增加了成骨表面積[2]。
良性骨腫瘤刮除后遺留的骨缺損修復尤為重要。傳統自體骨和同種異體骨移植能夠獲得較滿意臨床效果,但存在取骨部位并發癥、移植部位感染和骨不愈合等問題[3]。近年來,生物活性玻璃逐步應用于各種骨科手術,但用于骨腫瘤切除術后缺損修復的報道很少,也缺少與傳統植骨材料如同種異體骨的比較研究。因此,本研究將生物活性玻璃與同種異體骨同時植入同一患者的同一骨缺損部位,希望同時發揮生物活性玻璃的促成骨作用和同種異體骨的支撐作用,并觀察比較在相同條件下兩者的骨愈合過程和臨床效果。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 病理學檢查證實為原發良性骨腫瘤(骨囊腫、骨樣骨瘤、纖維結構不良、軟骨母細胞瘤等);② 病灶位于四肢骨;③ 初次手術;④ 術前無病理骨折;⑤ 同一病灶同時接受生物活性玻璃和同種異體骨植骨手術者。2011年11月-2012年12月共20例患者符合標準納入研究,患者均簽署知情同意書。
本組男17例,女3例;年齡9~68歲,中位年齡18.5歲。病程1~9個月,平均3.3個月。軟骨母細胞瘤7例,骨囊腫5例,非骨化纖維瘤2例,內生軟骨瘤2例,骨血管瘤1例,骨脂肪瘤1例,骨樣骨瘤1例,軟骨黏液樣纖維瘤1例。病灶部位:股骨5 例,脛骨11例,肱骨1例,跟骨2例,距骨1例。根據Enneking骨骼肌肉系統腫瘤外科分期[4]均為良性腫瘤,1期11例,2期8例,3期1例。
1.2 手術方法
常規行腫瘤刮除或擴大刮除后,在空腔近骨髓腔處填充生物活性玻璃(商品名:固骼生;諾邦公司,美國),近關節處填充顆粒狀同種異體松質骨(北京積水潭醫院骨庫)。兩種植骨材料分別填充,不相混合,將缺損部位填滿。其中生物活性玻璃用量(6.6±4.2)mL,同種異體松質骨為(7.2±4.9) mL,比較差異無統計學意義(t=0.425,P=0.689)。
1.3 術后處理
術后每3天換藥,觀察切口愈合情況,引流量 < 20 mL/d時拔除引流管,術后2周拆線。術后患肢暫不負重,指導患者進行關節活動和肌肉力量鍛煉;6 個月內每個月復查X線片,根據骨愈合程度指導患者逐漸負重行走。
1.4 術后隨訪指標
術后6個月內每個月及術后6個月后每3個月定期隨訪。采用骨與軟組織協會(MSTS)功能評定法[5]評價患者肢體功能。
攝X線片,觀察生物活性玻璃和同種異體骨愈合過程,根據影像學表現和臨床獲益兩方面對骨愈合進行評價。影像學表現主要包括植入物顆粒間融合、植骨與宿主骨融合和重新塑形等方面[6-7];臨床獲益指患者無需因骨不愈合或并發癥再次手術,且沒有不可接受的臨床癥狀。骨愈合程度分為4個等級:① 愈合良好:植入物無原結構,與宿主骨無間隙;正常骨紋理通過植骨區域,塑形好;患者去除內固定物可正常活動無疼痛,臨床獲益。② 愈合:植入物與宿主骨融合好,無間隙;無顆粒結構,只殘留含鈣結構;患者可完全負重,臨床無疼痛,可去除內固定物,臨床獲益。③ 初步愈合:植入物顆粒間結構模糊,顆粒與宿主骨之間結構模糊;患者可部分負重,無疼痛,臨床獲益。④ 未愈合:植入物顆粒間結構明顯或有吸收;植入物與宿主骨之間結構明顯或有透亮區;患者未負重或負重疼痛,臨床未獲益。計算骨愈合率,即評級為愈合良好和愈合患者占總患者百分比;記錄骨愈合時間。
根據生物活性玻璃的分布分為近宿主骨層和近同種異體骨層,比較不同植骨層的植骨吸收和骨長入時間。植骨吸收定義為植入物顆粒結構模糊,互相融合;骨長入定義為植入物顆粒與宿主骨之間結構模糊,互相融合。
1.5 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用t檢驗;檢驗水準α=0.05。
2 結果
術后患者均獲隨訪,隨訪時間12~42個月,平均34.5個月。術后出現一過性發熱及切口腫脹各1 例,癥狀均自行消退。所有患者切口均Ⅰ期愈合,未發生切口感染或深部感染、排斥反應、植骨不愈合、植骨部位骨折和關節面塌陷等并發癥;隨訪期間未見腫瘤復發。末次隨訪時MSTS評分為28~30分,平均29.5分。
生物活性玻璃及同種異體骨植入骨缺損區后均經歷融合、植骨吸收、新骨長入和塑形過程。見圖 1。末次隨訪時,患者臨床獲益率100%;骨愈合良好11例,愈合9 例,無初步愈合及未愈合者,兩種材料植入后骨愈合率均為100%。生物活性玻璃與同種異體骨誘導的骨愈合時間分別為(4.7±1.3)個月和(5.2±1.6)個月,比較差異無統計學意義(t=-1.240,P=0.244)。但生物活性玻璃植入后骨愈合速度總體較同種異體骨快 (圖 2)。

生物活性玻璃的近宿主骨層和近同種異體骨層的骨長入時間分別為(3.6±0.9)個月和(4.2±1.3)個月,比較差異無統計學意義(t=1.785,P=0.097);植骨吸收時間分別為(3.7±1.0)個月和(4.2±1.3)個月,比較差異亦無統計學意義(t=1.476,P=0.172)。隨訪期間不同層面的骨長入和植骨吸收趨勢相似(圖 3、4)。
3 討論
3.1 生物活性玻璃植骨后誘導成骨的機制
生物活性玻璃最初是用于促進組織黏附,后逐漸認識到其醫學應用價值而用于骨科手術。生物活性玻璃表面的羥基磷灰石構造使之成為成骨細胞的基床,細胞可黏附、增殖,新骨組織在其表面形成和生長。Vrouwenvelder等[8]將其與羥基磷灰石、鈦合金和不銹鋼等材料比較,結果顯示在生物活性玻璃表面上成骨細胞更密集。他們發現生物活性玻璃表面可以形成富硅層、碳酸羥基磷灰石層和膠原纖維蛋白層等多層面,在其上有更大的細胞團形成和更密集的成骨細胞,ALP活性水平和DNA含量增長程度大于羥基磷灰石、鈦合金和不銹鋼,顯示出促成骨細胞增殖的特性。磁性生物活性玻璃陶瓷的體外細胞實驗[9]也顯示,成骨細胞可在材料表面順利黏附和增殖。以上研究均提示生物活性玻璃在植骨部位形成的特殊界面,具有誘導成骨的特點和優勢。
Day等[10]比較了生物活性玻璃與另一種常用的人工骨替代材料羥基磷灰石的特點,實驗制備兔雙側股骨缺損模型,分別填充生物活性玻璃和羥基磷灰石。結果顯示生物活性玻璃骨形成范圍和速度均顯著高于羥基磷灰石,生物活性玻璃植入后2周可見新骨形成遍及整個充填區,而羥基磷灰石新生骨僅開始從缺損邊緣向內生長;植入后6周,所有玻璃顆粒被新生骨包圍;植入后12周,生物活性玻璃大部分降解,被新生骨取代,力學性能接近正常骨,其成骨速度遠高于羥基磷灰石。本研究結果顯示,生物活性玻璃植骨后骨愈合率為100%,而且愈合較快,愈合時間為(4.7±1.3)個月。同時我們觀察到近同種異體骨層和近宿主骨層的骨長入速度幾乎相同,體現了全方位成骨的特點。
3.2 生物活性玻璃在骨腫瘤手術中的應用
多數良性骨腫瘤預后良好,通過有效的外科治療可獲得較好的局部控制,復發和轉移率低,患者長期生存[11]。因此患者的術后功能恢復尤為重要,而功能恢復的前提是有效的結構重建,即骨缺損的修復和骨愈合。經典的植骨材料包括自體骨和同種異體骨,但存在相應的問題。自體骨來源有限,而且可能引起取骨部位的并發癥[12]。同種異體骨存在感染、不愈合等風險[13-14]。近年來人工骨替代材料逐步應用于骨腫瘤修復重建手術,如硫酸鈣[7, 15]、羥基磷灰石[16]和磷酸鈣人工骨[6]等。
生物活性玻璃在骨腫瘤手術中應用較少。Lindfors等[17]報道了11例生物活性玻璃和10例自體骨用于良性骨腫瘤的前瞻性隨機對照研究,經過14年隨訪,生物活性玻璃組X線片表現致密,可見皮質增厚,MRI顯示髓腔內有新生松質骨填充,骨愈合良好;生物活性玻璃最終基本完全吸收,在植骨量較大的腫瘤中有玻璃顆粒殘留。研究顯示生物活性玻璃有良好的安全性和耐受性,遠期效果好,并且不破壞兒童骨生長[17]。
雖然有文獻報道[17-19]將生物活性玻璃與自體骨或其他人工骨材料用于骨腫瘤手術的研究,但未見將其與同種異體骨進行比較的臨床研究報道。我們首次將生物活性玻璃與同種異體松質骨同時植入同一例患者良性骨腫瘤刮除后的空腔內,在近乎完全相同的條件下比較兩者植入后的骨愈合過程。結果顯示生物活性玻璃植骨后的骨愈合過程稍快于同種異體骨,但最終兩者均能獲得100%骨愈合率,所有患者均有臨床獲益。
另一項將生物活性玻璃和自體骨用于良性骨腫瘤治療的比較研究顯示,術后兩組患者血硅濃度和骨鈣蛋白無顯著差異,即植入生物活性玻璃不會增加血中硅和鈣的濃度,提示將生物活性玻璃用于骨腫瘤手術安全[18]。本研究術后未見明顯排斥反應和植骨相關并發癥,進一步證實了材料的組織相容性和安全性良好。
3.3 生物活性玻璃誘導成骨的特點
評價新骨長入和成骨效果的關鍵特征是骨組織不僅在缺損邊緣生成,而且在缺損的各個部位同時生成。因此,我們比較了不同層面的生物活性玻璃愈合過程,發現近同種異體骨層和近宿主骨層的骨長入速度幾乎相同,體現了生物活性玻璃植骨后具有良好的促成骨作用,而且是全方位成骨。生物活性玻璃貼近骨髓腔,可充分利用宿主骨的大量成骨細胞促進新骨長入和成熟;同種異體骨貼近關節,可利用其強度提供支撐作用。本組術后均達到骨愈合,患者功能恢復良好,并發癥少,同時植入生物活性玻璃和同種異體骨不增加感染風險,無明顯排斥反應。另外我們發現,本組同種異體骨愈合時間為(5.2±1.6)個月,顯著短于2014年報道的平均愈合時間13.8個月[7],分析原因主要與植骨量相關,本研究中同種異體骨植骨量(7.2±4.9)mL,顯著小于該報道的平均16.7 mL。這也提示植骨量可能是影響骨愈合的重要因素,植骨量越大,骨愈合率越低,骨愈合需要更長時間。
3.4 生物活性玻璃植骨的適用范圍
人工合成的生物活性玻璃具有骨傳導性,能與骨組織形成化學交聯。有研究將生物活性玻璃和羥基磷灰石用于150例頭頸部手術,效果滿意,提示兩者是修復頭頸部嚴重骨缺損合適可靠的材料,且未增加感染風險[10]。研究顯示,生物活性玻璃可顯著抑制細胞分泌TNF-α和IL-6,硅酸鹽玻璃的抑制效果顯著高于磷酸鋅玻璃,提示這種生物活性玻璃對于感染患者可能有臨床應用價值[20]。關于生物活性玻璃植骨部位的選擇,Sponer等[21]報道植入干骺端的效果顯著優于植入骨干部位。他們采用生物活性玻璃治療20例良性骨腫瘤患者,病灶位于股骨、脛骨和肱骨,其中8例位于干骺端,12例位于骨干;經平均7年隨訪,所有植入物已完全融合,患者負重均不受限,無炎癥或排斥反應;干骺端患者中6例無疼痛、2例有一過性疼痛,骨干患者中9例有疼痛、僅3 例無癥狀。分析原因為植入不可吸收材料會產生應力遮擋,改變局部力學特點,對周圍骨組織產生不良影響,在堅硬的內植物和骨組織交界面有應力積累,最終導致疼痛,尤其是骨干部位,骨掃描可探測到。因此,骨干部位可能不適合植入生物活性玻璃。本研究植骨部位均位于干骺端或骺端,未應用于骨干部位,術后患者功能滿意,無明顯不適癥狀。
綜上述,通過生物活性玻璃與同種異體骨的同體對照研究,發現前者具有良好的骨愈合效果和較快的骨愈合速度,術后并發癥少,安全性好,可使患者臨床獲益,可用于修復良性骨腫瘤刮除后骨缺損。但本研究例數有限,隨訪時間較短,其遠期療效還需要更大樣本的長期隨訪加以明確。