李　彬,陳華勇，高　皓，劉　莉，朱　旭，李永光，陸曉剛

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脈沖電磁場(chǎng)結(jié)合自體紅骨髓移植治療創(chuàng)傷性骨缺損的療效

李彬1,陳華勇2，高皓1，劉莉3，朱旭4，李永光3，陸曉剛3

650111昆明，武警云南總隊(duì)醫(yī)院：1.外一科，2.理療科，3.醫(yī)務(wù)處，4.呼吸內(nèi)科

【摘要】目的探討脈沖電磁場(chǎng)(pulsed electromagnetic fields，PEMFs)結(jié)合自體紅骨髓移植治療骨缺損的療效。方法將四肢新鮮骨折患者隨機(jī)分為3組，對(duì)照組手術(shù)過程中植入同種異體骨后行內(nèi)固定，2 Hz、15 Hz治療組植入同種異體骨與自體紅骨髓復(fù)合體后內(nèi)固定，術(shù)后分別配合2 Hz、15 Hz脈沖電磁場(chǎng)治療；3組患者分別于術(shù)后4、12、24、40周復(fù)查X線片并進(jìn)行療效評(píng)定。結(jié)果30例患者治療后均獲得隨訪，對(duì)照組、2 Hz、15 Hz治療組治愈率分別為80%、100%、90%；在相同時(shí)間點(diǎn)上，治療組骨痂生長(zhǎng)情況明顯優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)；2 Hz治療組骨痂生成較15 Hz治療組明顯增多(P<0.05)；3種治療方式下肢體的功能恢復(fù)情況差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論聯(lián)合運(yùn)用脈沖電磁場(chǎng)、自體紅骨髓復(fù)合同種異體骨移植能明顯促進(jìn)骨痂生長(zhǎng)，修復(fù)骨缺損有顯著效果。

【關(guān)鍵詞】脈沖電磁場(chǎng)；自體紅骨髓；同種異體骨；骨缺損；復(fù)合移植

骨缺損的治療一直是骨科領(lǐng)域的難點(diǎn)。目前，所采用的修復(fù)技術(shù)主要有自體骨移植和同種異體骨移植，但以上方法均有缺陷。傳統(tǒng)的自體骨移植存在取骨量有限、難以修復(fù)較大體積的骨缺損、有術(shù)后供區(qū)疼痛等缺點(diǎn)；而同種異體骨移植則由于在置入人體前需進(jìn)行脫脂、脫鈣、凍干等處理，從而骨組織的基本生理特性有所削弱[1]。國(guó)內(nèi)外大量的臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖電磁場(chǎng)(pulsed electromagnetic fields，PEMFs)能有效促進(jìn)骨折愈合[2]，其無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)感染、治療方便、不良反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)日益受到人們的關(guān)注與重視。虞冀哲等[3]發(fā)現(xiàn)，低頻電磁場(chǎng)干預(yù)可顯著促進(jìn)BMSCs及成骨細(xì)胞成骨定向分化；劉紀(jì)濤等[4]通過不同極低頻率PEMFs干預(yù)四肢新鮮骨折內(nèi)固定后的治療，發(fā)現(xiàn)脈沖電磁場(chǎng)能促進(jìn)骨痂生長(zhǎng)從而促進(jìn)骨折愈合。另外，已有臨床研究發(fā)現(xiàn)，同種異體骨復(fù)合自體紅骨髓移植能明顯促進(jìn)骨缺損的愈合[5]。當(dāng)然，上述研究還存在著許多有待解決的問題，如脈沖電磁場(chǎng)的應(yīng)用參數(shù)，目前公認(rèn)的是低頻率、低強(qiáng)度，但究竟具體使用多大的參數(shù)值及各參數(shù)間應(yīng)該如何組合方能達(dá)到治療參數(shù)的最優(yōu)化；電磁場(chǎng)作用下，刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞定向分化的最優(yōu)“窗口”還需要進(jìn)一步摸索。本研究基于上述理論，聯(lián)合運(yùn)用電磁技術(shù)及骨組織工程技術(shù)，力圖建立規(guī)劃化的治療體系，為解決骨缺損修復(fù)這一難題提供新的治療方法。

1對(duì)象與方法

1.1對(duì)象選擇2014-05至2015-11本院骨科住院治療的四肢新鮮骨折患者30例，男17例，女13例，20～55歲。踝關(guān)節(jié)骨折8例，尺橈骨骨折8例，脛骨干骨折6例，肱骨干骨折4例，鎖骨骨折4例。此次研究報(bào)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，術(shù)前征得患者及家屬同意并簽署手術(shù)同意書。

1.2診斷標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)傷后患肢局部腫痛、畸形、反?；顒?dòng)，骨擦音或骨擦感，X線片最終確診的四肢骨折。

1.3納入標(biāo)準(zhǔn)四肢新鮮粉碎性骨折伴骨缺損，需手術(shù)切開復(fù)位內(nèi)固定、植骨的患者。

1.4排除標(biāo)準(zhǔn)(1)伴有嚴(yán)重的骨性關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥；伴有嚴(yán)重內(nèi)科疾病，全身情況差者；(2)病理性骨折；(3)伴有重要血管、神經(jīng)損傷；(4)帶有置入式心臟起搏器或置入式大腦神經(jīng)刺激器患者；(5)孕婦。

1.5方法

1.5.1分組將符合納入標(biāo)準(zhǔn)的病例隨機(jī)分為3組：對(duì)照組、2 Hz、15 Hz治療組，每組各10例。對(duì)照組行手術(shù)切開復(fù)位內(nèi)固定、置入同種異體骨后常規(guī)予抗炎等對(duì)癥治療；2 Hz、15 Hz治療組常規(guī)行手術(shù)切開復(fù)位內(nèi)固定，術(shù)中采集自體紅骨髓，與同種異體骨復(fù)合后植入骨缺損處，縫合傷口后分別聯(lián)合2 Hz、15 Hz PEMFs治療。

1.5.2紅骨髓采集術(shù)無(wú)菌操作條件下，常規(guī)髂前上棘或髂后上棘穿刺抽取紅骨髓，采用多點(diǎn)穿刺方法，每個(gè)穿刺點(diǎn)抽取不超過10 ml；抽取紅骨髓后立即以注射器注入無(wú)菌同種異體骨，一般每10 ml復(fù)合3 g同種異體骨，注射時(shí)保持一定的壓力，使紅骨髓能浸潤(rùn)均勻分布于同種異體骨，浸泡約1.5 h，待手術(shù)植骨時(shí)使用。

1.5.3手術(shù)方法常規(guī)術(shù)前檢查，根據(jù)骨折情況暫行患肢外固定或牽引；行手術(shù)切開復(fù)位，骨折復(fù)位滿意后，選用相應(yīng)內(nèi)固定；對(duì)照組常規(guī)植骨，治療組置入和紅骨髓復(fù)合的同種異體骨；根據(jù)術(shù)中出血情況留置引流管，術(shù)后常規(guī)縫合切口，選用適當(dāng)抗生素預(yù)防感染。

1.5.4脈沖電磁場(chǎng)治療2 Hz、15 Hz治療組術(shù)后選用廣州龍之杰科技有限公司生產(chǎn)的LGT-2000電腦骨傷治療儀進(jìn)行治療。2 Hz治療組頻率2 Hz，強(qiáng)度2 mT；15 Hz治療組頻率15 Hz，強(qiáng)度4 mT。共3個(gè)療程，每個(gè)療程分別治療10次，30 min/次，治療結(jié)束后統(tǒng)計(jì)并分析療效。

1.5.5主要觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)患者于術(shù)后4、12、24、40周復(fù)查X線片，從以下三方面給以評(píng)價(jià)：(1)骨痂評(píng)分；(2)下肢功能恢復(fù)評(píng)價(jià)；(3)上肢功能恢復(fù)結(jié)果評(píng)價(jià)。其中骨痂評(píng)分參照Beck LS 和 Deguzman L評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行骨折愈合狀況半定量評(píng)定；下肢功能恢復(fù)評(píng)價(jià)依據(jù)Johner-Wruch評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定；上肢功能恢復(fù)結(jié)果評(píng)價(jià)參照“美國(guó)肩肘外科醫(yī)師評(píng)分-肘關(guān)節(jié)評(píng)分系統(tǒng)”。

2結(jié)果

2.1一般情況各組間性別、年齡及術(shù)前準(zhǔn)備時(shí)間比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。

表1　四肢新鮮骨折患者一般情況比較　(n=10；±s)

2.2療效30例患者治療后均獲得隨訪。對(duì)照組10例中，8例獲得臨床愈合，治愈率為80%；2 Hz治療組10例中，10例獲得臨床愈合，治愈率為100%；15 Hz治療組10例中，9例獲得臨床愈合，治愈率為90%。

2.3Beck LS和Deguzman L評(píng)分術(shù)后4周，治療組患者骨折端可見少許外骨痂形成，密度增高明顯；對(duì)照組未見明顯骨痂量形成，骨折線明顯。術(shù)后12周，治療組患者骨折端外骨痂形成明顯增多，骨折線開始變?yōu)槟：?；?duì)照組外骨痂增多，骨折線較前模糊。術(shù)后24周，治療組患者骨折端外骨痂明顯吸收，骨折線模糊近消失；對(duì)照組骨痂外骨痂輕度吸收，骨折線模糊。術(shù)后40周，治療組患者骨折端外骨痂基本接近完全吸收，骨折線消失，髓腔完全再通；對(duì)照組骨折端外骨痂明顯吸收，骨折線消失。15 Hz治療組1例及對(duì)照組2例患者經(jīng)隨訪術(shù)后42周均獲得臨床愈合。根據(jù)評(píng)分情況顯示，在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)上，治療組骨痂生成較對(duì)照組明顯增多(P<0.05)；2 Hz治療組骨痂生成較15 Hz治療組增多(P<0.05，表2)。

表2　脈沖電磁場(chǎng)+自體紅骨髓移植治療各組Beck LS和 Deguzman L評(píng)分情況比較　(n=10；；分)

注：與對(duì)照組比較，①P<0.05；與15 Hz治療組比較，②P<0.05

2.4下肢及上肢功能恢復(fù)結(jié)果評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)分別依據(jù)Johner-Wruch評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及“美國(guó)肩肘外科醫(yī)師評(píng)分-肘關(guān)節(jié)評(píng)分系統(tǒng)”。3組術(shù)后上、下肢功能恢復(fù)情況，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)P>0.05,說(shuō)明3種治療方式的功能恢復(fù)情況比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。

表3　脈沖電磁場(chǎng)+自體紅骨髓移植治療術(shù)后40周各組下、上肢功能恢復(fù)結(jié)果評(píng)價(jià)　(n=10；例)

3討論

電磁環(huán)境是骨組織所處的重要微環(huán)境之一，PEMFs作為一種非侵入性治療方法，用于治療嚴(yán)重骨折所致骨缺損、骨折延遲愈合等骨科疾病已取得了滿意的療效。PEMFs促進(jìn)骨折愈合的機(jī)制可能為以下幾方面[6,7]：(1)刺激成骨細(xì)胞的增殖；(2)促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生長(zhǎng)；(3)促進(jìn)局部生長(zhǎng)因子的合成和分泌；(4)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)合成；(5)促進(jìn)鈣鹽沉積；(6)抑制細(xì)胞縫隙連接之間的信號(hào)傳遞：(7)影響破骨細(xì)胞及跨膜信號(hào)。目前，大量研究表明，低能量、低頻率的PEMFs(參數(shù)為0～300 Hz)促進(jìn)骨折愈合的作用更為明顯；但具體哪一個(gè)頻率或頻率范圍更有利于骨折愈合，不同學(xué)者得出的結(jié)論不盡相同，這可能與實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)備、方法不同有關(guān)。本研究中實(shí)驗(yàn)組骨痂評(píng)分明顯高于對(duì)照組，顯示出在2 Hz、15 Hz PEMFs作用下，具有更強(qiáng)的促進(jìn)骨折愈合優(yōu)勢(shì)；其中2 Hz效果更為顯著，可能其更接近機(jī)體正常的強(qiáng)度與頻率窗[8]。

自體紅骨髓移植至骨缺損部位后有明顯的成骨作用，因其骨髓基質(zhì)干細(xì)胞可在特定條件下被誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞，紅骨髓中還含有豐富的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、能產(chǎn)生生長(zhǎng)因子的血小板及單核細(xì)胞，故而紅骨髓不但自身有成骨作用，還可誘導(dǎo)刺激骨折處其他組織細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌?xì)胞，從而大大提高了骨折部位的成骨能力[9]。同種異體骨在加工中已去除其中所含的細(xì)胞，可減輕受體的免疫反應(yīng)，同時(shí)也減少了攜帶細(xì)胞內(nèi)病毒顆粒的危險(xiǎn)，安全性已獲得臨床證實(shí)。同時(shí)，同種異體骨與宿主骨緊密接觸，為成骨細(xì)胞的爬行替代過程創(chuàng)造了良好的條件，并具有人工生物材料所不具有的成骨活性物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用自體紅骨髓復(fù)合同種異體骨植入骨缺損區(qū)，既可起到機(jī)械充填和新骨沉積的支架橋梁作用，又可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同完成移植骨的爬行替代生長(zhǎng)過程；另一方面，也避免了單純自體紅骨髓移植后骨髓容易流失、局部濃度消失過快，位置不易保持，難以經(jīng)受骨折處滲血及引流的沖刷等不足，從而增強(qiáng)了修復(fù)骨缺損的能力，并具有操作簡(jiǎn)便、移植時(shí)間短及并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本研究結(jié)果可初步認(rèn)為，在PEMFs作用下自體紅骨髓復(fù)合同種異體骨植入能更有效地促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。同時(shí)，其生物學(xué)機(jī)制、最佳參數(shù)設(shè)置及自體紅骨髓接種的用量及最佳方式還有待進(jìn)一步深入研究。

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(2015-12-28收稿2016-03-15修回)

(責(zé)任編輯岳建華)

基金項(xiàng)目：云南省昆明市西山區(qū)科技局重點(diǎn)項(xiàng)目(西科字23號(hào))

作者簡(jiǎn)介：李彬，碩士，主治醫(yī)師。 通訊作者：劉莉，E-mail: Liuli72065@ sina.com

【中國(guó)圖書分類號(hào)】R683

Pulsed electromagnetic fields combined with autologous red marrow transplantation for treatment of traumatic bone deffect

LI Bin1, CHENG Huayong2, GAO Hao1, LIU Li3, ZHU Xu4,LI Yongguang3,and LU Xiaogang3.

1.First Department of Surgery, 2. Department of Physiotherapy, 3. Department of Medical Administration, 4. Department of Respiratory Medicine, Yunnan Provincial Corps Hospital, Chinese People’s Armed Police Force, Kunming 650111, China

【Abstract】ObjectiveTo study clinical effects of the pulsed electromagnetic fields(PEMFs) combined with autologous red marrow implantation in the treatment of traumatic bone defect.MethodsPatients with fresh fractures of the limbs were divided into three groups randomly. The allograft cancellous bone was implanted into the bone defect region before routine fixation in the control group. For 2 Hz and 15 Hz study groups, internal fixation was carried out after the blended autologous red marrow and allograft cancellous bone were implanted, then treated with PEMFs of 2 Hz, 15 Hz. X-ray examination was performed at 4，12，24，40 weeks after fixation in all patients and the effects were evaluated.ResultsAll the 30 patients were followed up after treatment, the cure rates in control group, 2 Hz, 15 Hz study groups were 80%, 100%, 90%, respectively. The formation of bony callus in the study groups were significantly higher than that in the control group at the same time point (P<0. 05), and the formation of bony callus in PEMFs group of 2 Hz was higher than those in the group of 15 Hz (P<0. 05). The functional recovery of upper and lower limbs had no significant difference between the three groups (P<0.05).ConclusionsPEMFs combined with the composite of allograft cancellous bone and autologous red marrow can promote the growth of bony callus significantly, and is effective to repair bone defects.

【Key words】pulsed electromagnetic fields；autologous red marrow；allograft cancellous bone；bone defect；composite graft