許碩貴

骨不連指多種原因?qū)е碌墓钦弁Ｖ褂希硪幌盗胁l(fā)癥的疾病。骨折愈合不良的發(fā)生率目前仍高達(dá)8%～10%[1]，治療方法復(fù)雜，通常需要至少2次手術(shù)，若治療不當(dāng)或治療不及時(shí)，可能造成病人永久性肢體功能障礙，為病人帶來沉重的心理及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。作為一名人民軍醫(yī)，筆者曾診治過眾多創(chuàng)傷骨科軍民病人，但二十多年前的一例骨不連病人仍讓我記憶猶新，那是一位武警中校，他在經(jīng)歷了3次手術(shù)后仍未能獲得骨愈合，巨大的心理壓力擊潰了一名軍官的心理防線，就診時(shí)曾訴說已經(jīng)萌生了輕生的念頭，由此可見骨不連的危害。重視這一疾病的治療，開展高層次的基礎(chǔ)與臨床研究，積極開發(fā)及應(yīng)用臨床新技術(shù)是我們每個(gè)創(chuàng)傷骨科醫(yī)生努力的方向。

造成骨不連的原因可分為全身因素和局部因素，全身因素包括糖尿病、代謝性疾病、吸煙等不良生活習(xí)慣以及其他影響骨愈合的全身性疾病等；局部因素包括感染、力學(xué)不穩(wěn)、骨折區(qū)域血供缺乏等。骨不連的治療方法多種多樣，根據(jù)其促進(jìn)骨愈合的機(jī)制不同，可以歸納為誘導(dǎo)組織分化形成新骨，傳導(dǎo)新骨長入缺損區(qū)域，以及綜合治療策略。本文以此分類為基礎(chǔ)，重點(diǎn)述評骨誘導(dǎo)、骨傳導(dǎo)相關(guān)骨不連治療方法，以及修復(fù)力學(xué)環(huán)境及骨搬運(yùn)(Bone Transport，BT)、Masquelet技術(shù)等綜合治療策略。

1 骨誘導(dǎo)策略

骨誘導(dǎo)(osteoinduction)是指一種組織或其提取物刺激原始未分化的多能干細(xì)胞分化成骨的過程[2]。細(xì)胞因子是啟動(dòng)成骨細(xì)胞分化、增殖的重要因素，另外，骨移植物的成分、配比、三維架構(gòu)(孔徑、孔隙率、連通率等)、電荷、二維的表面粗糙度、表面拓?fù)洹?nèi)部應(yīng)力、特殊表面修飾、配基等，以及骨移植物整體的生物相容性、構(gòu)建方式等很多方面均是影響骨誘導(dǎo)的因素。

細(xì)胞因子是一類可以調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的小分子量蛋白質(zhì)，在骨愈合過程中通常存在于骨周圍基質(zhì)，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞成熟、分化、增殖等作用，其中骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β1 (TGF-β1)和胰島素樣生長因子1 (IGF-1)參與了骨組織的修復(fù)重建過程，可以作為治療骨愈合不良的可選手段。

已有大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持應(yīng)用上述細(xì)胞因子治療骨不連，但臨床應(yīng)用研究仍進(jìn)展有限，考慮到安全性、穩(wěn)定性、成本效益等方面的限制，目前只有rhBMP-7和rhBMP-2分別于2001和2002年獲FDA批準(zhǔn)形成商業(yè)化產(chǎn)品[3]。臨床應(yīng)用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注細(xì)胞因子可能對人體帶來的不良影響，包括異位骨化、神經(jīng)根炎、骨溶解[4]、致癌風(fēng)險(xiǎn)[5]等。

炎癥刺激骨形成是臨床上常見的現(xiàn)象，金葡菌素曾用于臨床骨不連的治療。金葡菌素是從金黃色葡萄球菌代謝產(chǎn)物中提取的一種無菌性淡黃或無色澄明液體，主要成分為多種蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸等活性物質(zhì)，具有激活機(jī)體免疫反應(yīng)、促進(jìn)成骨細(xì)胞形成、抑制破骨細(xì)胞分化等作用，從而能夠促進(jìn)骨修復(fù)重建[6]。炎癥因子白細(xì)胞介素1β(IL-1β)可通過BMP/Smad信號通路促進(jìn)小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化及成骨。WANG等[7]提出，在一定濃度范圍內(nèi)，IL-1β通過BMP/Smad信號通路促進(jìn)小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化和成骨功能。腫瘤壞死因子(TNF-α)在軟骨骨化階段加速間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)募集并誘導(dǎo)肥大軟骨細(xì)胞凋亡，相反如果缺乏TNF-α將阻礙礦化軟骨吸收并影響新骨形成[8-9]。

富血小板血漿(PRP)注射和自體骨髓注射是目前臨床上常用的治療骨愈合不良的方法。PRP是利用自身血液制作的富含血小板的高濃度血漿，其中包括TGF-β1、PDGF、PF4、IL-1、IGF-1、骨鈣素、骨連接蛋白、纖維連接蛋白及纖維蛋白原等活性因子，能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化，故其為骨延遲愈合、骨不連的病人提供了另一種選擇。近年來有多組臨床試驗(yàn)研究證實(shí)局部注射PRP有助于改善骨愈合不良狀態(tài)[10]，但單獨(dú)使用PRP對骨折愈合無促進(jìn)和改善作用，復(fù)合植骨時(shí)才能促進(jìn)骨折愈合，其中具體的效應(yīng)物質(zhì)和作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步的研究。自體紅骨髓內(nèi)含有大量的原始細(xì)胞及生長因子，具有促進(jìn)成骨能力，國內(nèi)外均有研究嘗試自體骨髓注射用于治療骨不連并取得了良好的效果[11]。上述提到的局部注射療法都存在著注射欠精準(zhǔn)的問題，繼而影響其療效，本院創(chuàng)傷骨科團(tuán)隊(duì)研發(fā)的激光定位導(dǎo)航下的局部精準(zhǔn)注射技術(shù)可能對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有效改善[12-14]。

以MSC為代表的干細(xì)胞療法可通過全身靜脈注射、局部注射等方式來治療骨不連[15]。全身靜脈注射移植方法難以保證骨不連區(qū)域募集干細(xì)胞的數(shù)量，目前僅有少量的相關(guān)研究。干細(xì)胞在骨不連區(qū)域局部注射操作相對簡單，便于多次重復(fù)移植，以保證移植細(xì)胞數(shù)量。無論是動(dòng)物研究還是臨床研究都對移植干細(xì)胞在治療骨不連和骨缺損方面的價(jià)值給予肯定。但干細(xì)胞移植療法仍存在一定的問題，如自體干細(xì)胞來源有限、體外擴(kuò)增難以維持較高的干性、儲存與運(yùn)輸難度較高等，使得干細(xì)胞療法推廣進(jìn)展緩慢[16-17]。隨著干細(xì)胞基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的發(fā)展，干細(xì)胞外泌體作為有效替代物正受到廣泛關(guān)注，干細(xì)胞來源的外泌體包含了細(xì)胞本身的多種生物活性物質(zhì)，同時(shí)作為一種“非細(xì)胞治療”策略更具有安全、高效的商品化潛質(zhì)[15]。

2 骨傳導(dǎo)與骨移植策略

骨傳導(dǎo)(osteoconduction)是指材料表面或孔隙、通道或管道的表面接受新生骨組織長入的過程[2]。

非解剖復(fù)位的骨斷端間隙，如果持續(xù)存在增生的瘢痕組織則會(huì)阻礙骨折兩端正常會(huì)師，形成骨不連，此時(shí)需要手術(shù)清理斷端瘢痕才可能達(dá)成骨愈合的結(jié)果。但清理無效骨痂后將引起肢體短縮，需要對缺損的空間進(jìn)行填充。填充物的最基本要求是要能夠保證骨傳導(dǎo)發(fā)生，也就是能為血管和新骨的長入提供支撐的橋梁作用。理想的填充物應(yīng)該不僅僅是支架，同時(shí)應(yīng)復(fù)合成骨細(xì)胞、骨形成誘導(dǎo)因子等。目前常用的填充物有自體骨、同種異體骨、異種骨和人工骨[16]。從化學(xué)的角度也可以將填充物分為有機(jī)物、無機(jī)物、有機(jī)無機(jī)混合物。

有機(jī)物包括了自體、異體、異種骨3類，目前臨床常用的有自體骨移植(帶血管或不帶血管)、異體骨移植(濕骨或干骨)，異種骨移植方面，原第四軍醫(yī)大學(xué)胡蘊(yùn)玉教授從牛骨中提取了bBMP，并且應(yīng)用于小鼠的成骨以及血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長過程[17-18]，取得了不錯(cuò)的成果，其研究證明異種骨的提取物具有促進(jìn)骨愈合的作用，這為異體骨的應(yīng)用提供了支持。自體骨移植是骨移植的金標(biāo)準(zhǔn)。目前自體骨移植具有最低的免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)，并具有強(qiáng)大的骨傳導(dǎo)、骨誘導(dǎo)和骨生成等特性，使其成為治療創(chuàng)傷后骨不連的有效輔助手段。自體骨移植材料可分為不帶血運(yùn)的自體骨移植物、帶血運(yùn)的自體移植物。不帶血運(yùn)的自體移植物又分為皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨；而帶血運(yùn)的自體移植物又分為帶肌蒂骨瓣移植物以及吻合血管骨移植物。不帶血運(yùn)的骨移植作為一種傳統(tǒng)的骨移植技術(shù)，技術(shù)成熟、療效確切，適用范圍廣，有較高的實(shí)際實(shí)用價(jià)值[19]。皮質(zhì)骨移植主要來源于髂骨棘、脛骨、腓骨、橈骨以及肋骨，而松質(zhì)骨移植主要來源于髂嵴、髂后上棘、股骨、脛骨近端、橈骨遠(yuǎn)端以及尺骨鷹嘴等部位[20]。目前，自體骨移植的金標(biāo)準(zhǔn)仍然為髂骨，因其手術(shù)操作較為簡便快捷，手術(shù)的安全性高，并且成活率高，在臨床上應(yīng)用最為廣泛[21]。取髂骨的方法建議采用開窗式取髂骨法，可以將取髂骨給病人帶來的不適降到最低。帶血運(yùn)的自體移植物又分為帶肌蒂骨瓣移植物和吻合血管骨移植，相關(guān)研究[22]表明，帶肌蒂骨瓣植入不僅能重建骨缺損處血液循環(huán)，提供豐富血液循環(huán)，而且有助于骨缺損區(qū)多種成骨因子的富集，干細(xì)胞骨小梁的貼附，促進(jìn)新骨形成，加速骨組織修復(fù)。相似的吻合血管骨移植，在不損傷植骨塊血運(yùn)的前提下，可以給細(xì)胞的成活提供足夠的血氧，從而有望使移植后的骨不連愈合達(dá)到與正常骨折愈合相似的程度[23]。

移植到供區(qū)的自體骨最好是活骨，也就是骨細(xì)胞都是成活的，這樣可直接長入供區(qū)，速度最快。帶血管蒂的自體移植骨，如果缺血時(shí)間沒有導(dǎo)致骨細(xì)胞壞死，可以認(rèn)為是活骨，如果發(fā)生了小部分壞死，愈合過程中還是會(huì)發(fā)揮骨傳導(dǎo)的作用；自體松質(zhì)骨如髂骨移植，移植后很難判斷周圍的血液和體液能保障多大體積的骨塊內(nèi)的細(xì)胞活性，以往經(jīng)驗(yàn)提示自體髂骨的松質(zhì)骨應(yīng)該是可以直接成活的，但缺乏相應(yīng)的研究證據(jù)支持。我們在臨床上采用多種方式的植骨策略，如“種子法”“夾板法”“加墊法”，對骨不連的治療效果比較滿意[24-25]。

同種異體骨是指相同物種但是基因不同的來源于其他個(gè)體中的骨組織，被認(rèn)為是自體骨移植的最佳替代方案，同種異體骨移植也是臨床上常用的植骨方式，年均用量非常大。目前，小塊異體骨移植術(shù)后的成功率已達(dá)90%以上，異體骨本身沒有骨誘導(dǎo)作用，其促進(jìn)骨愈合主要依賴骨傳導(dǎo)，因此較多應(yīng)用于骨缺損填充方面[25]。創(chuàng)傷或腫瘤切除后的大段骨缺損，異體骨移植后最常見的問題是移植骨與宿主骨的整合問題[26]。VEGF處理后的同種異體骨具有更好的骨整合結(jié)果[27]?？梢娮鳛樽泽w骨移植的備選方案，異體骨復(fù)合BMP、血管生成因子共同移植的策略已被證實(shí)有效，也是未來臨床推廣應(yīng)用的潛在方向[28-29]。

無機(jī)填充物在本文中是指硫酸鈣陶瓷、磷酸鈣陶瓷、磷酸鈣水泥以及以CaO、P2O5、SiO2為主要成分的生物活性玻璃等[30]。理論上，無機(jī)成分的植入物主要起到骨傳導(dǎo)作用，不具有任何骨誘導(dǎo)性。就上述材料而言，與其他生物陶瓷相比，生物活性玻璃可以在短時(shí)間內(nèi)與周圍的骨組織形成強(qiáng)烈的化學(xué)鍵，骨整合速度更快，作用效果更好，其機(jī)制可能是生物活性玻璃與骨的天然無機(jī)成分相似。因此無機(jī)生物玻璃在骨組織工程中的應(yīng)用和發(fā)展逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[31]。

從近年材料科學(xué)的發(fā)展來看，無機(jī)骨填充物若更加貼近理想要求的特點(diǎn)，即不僅能發(fā)揮良好的骨傳導(dǎo)作用，而且能有骨誘導(dǎo)和骨生成功能，那么將無機(jī)填充物制備成介孔材料是一種具有前景的設(shè)計(jì)策略。根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)規(guī)定，介孔材料指孔徑介于2～50 nm的一類多孔材料。介孔材料具有極高的比表面積、規(guī)則有序的孔道結(jié)構(gòu)、狹窄的孔徑分布、連續(xù)可調(diào)的孔徑大小等特點(diǎn)，有序孔道可作為“微型反應(yīng)器”。因此介孔材料從誕生起就引起了物理、化學(xué)、生物、材料及信息等多學(xué)科研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，成為國際上跨多學(xué)科的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。無機(jī)植骨材料制備成介孔材料才有可能在其中組裝具有“骨誘導(dǎo)”“骨生長”作用的客體物質(zhì)，形成有效的“主客體材料”，發(fā)揮可能的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，最終出色完成修復(fù)骨不連的使命。

由于硅基材料最早被用于制備介孔材料，制備技術(shù)成熟穩(wěn)定，已經(jīng)運(yùn)用在很多領(lǐng)域，介孔材料被分為硅系和非硅系兩大類，后者主要包括過渡金屬氧化物、磷酸鹽和硫化物等，由于它們一般存在著可變價(jià)態(tài)，有可能為介孔材料開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，展示硅基介孔材料所不能及的應(yīng)用前景。

無機(jī)填充物本身缺乏骨誘導(dǎo)特性，通過浸泡含有BMP、成纖維細(xì)胞生長因子、VEGF、甲狀旁腺激素和PRP的液體賦予其骨誘導(dǎo)特性，液體中也可加入鎂、鍶、硅、鋅、銅、鋰、鈷等無機(jī)元素賦予其更好的成血管和成骨特性[32-33]。

3 力學(xué)環(huán)境修復(fù)

力學(xué)環(huán)境是個(gè)宏觀概念，從微觀的角度來說就是骨折兩端的位移對骨愈合有重要影響。位移的大小與方向可以有無限個(gè)組合，再加上時(shí)間變量，我們很難判斷哪一種位移方式對骨折是最有利的，是完全不動(dòng)的零位移好，還是隨時(shí)間變化的微動(dòng)好，微動(dòng)到什么程度最好等等，再加上個(gè)體因素，我們至今無法將實(shí)驗(yàn)室研究成果用于臨床。臨床進(jìn)行骨折治療時(shí)，很難模仿這些實(shí)驗(yàn)的加載方式，制約了其臨床轉(zhuǎn)化。從臨床角度來講，骨折后骨愈合的力學(xué)環(huán)境分為下面幾種：(1)自然力學(xué)環(huán)境，即骨折后不做任何固定；(2)石膏或支具干預(yù)的力學(xué)環(huán)境，即骨折后進(jìn)行了石膏或支具固定；(3)外固定支架干預(yù)的力學(xué)環(huán)境，即骨折后進(jìn)行了外固定支架固定；(4)內(nèi)固定干預(yù)的力學(xué)環(huán)境；(5)組合式固定下的力學(xué)環(huán)境，如外固定支架+內(nèi)固定、內(nèi)固定+石膏固定等。從堅(jiān)強(qiáng)固定(早期AO理念)到生物學(xué)固定(bioloigical osteosynthesis，BO理念)，再到我國學(xué)者提出的記憶接骨術(shù)策略(memorial osteosynthesis，MO理念)，無不折射出骨折治療領(lǐng)域?qū)αW(xué)環(huán)境的百家爭鳴。目前，能夠在術(shù)中對骨斷端實(shí)施力學(xué)干預(yù)的方式有4種：加壓鋼板的加壓孔加壓，髓內(nèi)釘?shù)奈裁笨准訅夯蚧厍眉訅海@三種加壓方式都是被動(dòng)的，還有一種就是記憶合金的動(dòng)態(tài)主動(dòng)加壓[34-36]。

就目前的臨床骨折手術(shù)而言，一旦決定采用直視下的手術(shù)固定方式，完全解剖、堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定的策略仍然是骨科醫(yī)生追求的目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)是病人早期功能鍛煉、骨折良好愈合的根本保證。解剖當(dāng)然是達(dá)到極致最好，但堅(jiān)強(qiáng)肯定不是愈堅(jiān)強(qiáng)愈好，到底什么程度的堅(jiān)強(qiáng)固定會(huì)導(dǎo)致發(fā)生再骨折的“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”，其實(shí)很難量化，因?yàn)楣钦鄱说难\(yùn)情況、病人的骨質(zhì)情況、活動(dòng)情況，甚至全身情況都會(huì)跟“再骨折”這一最壞的結(jié)果相關(guān)，臨床上因應(yīng)力遮擋導(dǎo)致的再骨折亦時(shí)有發(fā)生[37]。既然無法量化，鋼板的厚度、寬度、長度就不可能有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可能真正能用來量化的只有制作鋼板等內(nèi)固定材料的彈性模量。

彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù)，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間的鍵合強(qiáng)度的反映。人體皮質(zhì)骨的彈性模量為10～30 GPa，目前應(yīng)用于骨折病人的常用金屬材料的彈性模量都遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)值：1950年代原產(chǎn)于英美的Ti-6Al-4V，其出現(xiàn)是供應(yīng)航空結(jié)構(gòu)件制造用的，彈性模量高達(dá)112 GPa，而且鋁(Al)和釩(V)有明顯的生物學(xué)毒性，令人費(fèi)解的是目前成了絕大部分骨科鈦合金植入物用材；后來1980年代瑞士研發(fā)了第二代鈦合金Ti-6Al-7Nb，從醫(yī)用角度講，避免了釩(V)的毒性，彈性模量仍高達(dá)110 GPa；而由美國1990年代研發(fā)的第三代鈦合金Ti-13Nb-13Zr，彈性模量為79 GPa，是最早被正式列入國際標(biāo)準(zhǔn)的低模量醫(yī)用鈦合金，但目前市場產(chǎn)品極少采用，可能由于鈮的含量高價(jià)格貴制約了其廣泛應(yīng)用。近年來國內(nèi)外主要的有望應(yīng)用于臨床的低彈模鈦合金包括了日本東北大學(xué)研發(fā)的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr、彈性模量65～93 GPa，和中國北京航空航天大學(xué)李巖教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Ti-28Zr-15Nb-1Fe (TZNE)合金、彈性模量58 GPa[38-39]。

4 BT與Masquelet技術(shù)

BT又稱牽張成骨技術(shù)(distraction osteogenes,DO)，是20世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)骨外科學(xué)家Ilizarov發(fā)現(xiàn)并實(shí)施于臨床的一種骨缺損修復(fù)技術(shù)，它通過環(huán)形、單邊、雙邊支架以安全速度(通常0.75～1.00 mm/d，分4次)對骨段進(jìn)行牽張搬移從而實(shí)現(xiàn)缺損修復(fù)[40]。Masquelet技術(shù)，又稱誘導(dǎo)膜技術(shù)，是法國Masquelet教授首次公開報(bào)道的另一項(xiàng)骨缺損修復(fù)技術(shù)[41]，通常分兩階段實(shí)施：第一階段，對骨斷端徹底清理，并在缺損處填充聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，一段時(shí)間后，由于異物反應(yīng)將在骨水泥表面會(huì)形成一層生物膜；第二階段，小心切開生物膜，取出骨水泥后，將自體松質(zhì)骨顆粒填充于膜腔內(nèi)，并進(jìn)行有效固定，從而完成骨折修復(fù)。之所以把兩者放到一起進(jìn)行述評，是因?yàn)閮烧咧攸c(diǎn)解決的臨床難題有高度的相似性，即感染性的大段骨缺損，這也是骨折骨不連治療最棘手的問題之一。

現(xiàn)有的研究[42-43]顯示這兩種技術(shù)在治療骨缺損時(shí)，均能取得滿意的骨愈合，且在總體骨愈合率和感染、畸形愈合、截肢率等并發(fā)癥發(fā)生率方面相似；但骨搬運(yùn)技術(shù)可能存在更高的再骨折發(fā)生率[43]，需要更長的骨愈合時(shí)間[44]和更長的帶架生存時(shí)間[42]。此外，但當(dāng)骨缺損大于12 cm時(shí)，采用BT不可避免地要對會(huì)師端進(jìn)行翻修和植骨；而Masquelet技術(shù)幾乎可以應(yīng)用于任何情況[45]。

但這些研究多為病例報(bào)道和回顧性研究，缺乏前瞻性隨機(jī)、對照研究，因此在進(jìn)行骨缺損治療時(shí)，究竟如何選擇這兩種技術(shù)目前尚沒有形成共識，大多依賴外科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和喜好。總體而言，Masquelet技術(shù)具有操作簡便、費(fèi)用低廉、適應(yīng)證廣的特點(diǎn)；而BT相對復(fù)雜，操作難度較大。但隨著計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)的發(fā)展，術(shù)前電腦規(guī)劃使得骨搬運(yùn)技術(shù)的實(shí)施變得更加簡單和精準(zhǔn)，截骨矯形與截骨延長在術(shù)中幾乎可不依賴經(jīng)驗(yàn)，大大改善了的學(xué)習(xí)曲線。而隨著Masquelet技術(shù)的不斷應(yīng)用，一些缺點(diǎn)也逐漸暴露，例如對于非感染性骨不連的治療，傳統(tǒng)Masquelet技術(shù)同樣需要兩階段的手術(shù)過程，治療周期漫長。為克服該不足，一些學(xué)者采用組織工程膜代替誘導(dǎo)膜的“一階段”治療策略，并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展[46-47]。

關(guān)于BT促進(jìn)骨缺損修復(fù)的機(jī)制，現(xiàn)多采用Ilizarov創(chuàng)立的“張力-應(yīng)力法則”，即生物組織受到緩慢、持續(xù)牽伸產(chǎn)生一定的張力，可刺激組織的再生和活躍生長。而目前關(guān)于Masquelet技術(shù)促進(jìn)骨折愈合的機(jī)制卻并不十分清楚。Masquelet技術(shù)可能通過以下5種機(jī)制促進(jìn)了骨折的修復(fù)：(1)誘導(dǎo)膜的物理屏障作用，誘導(dǎo)膜能夠?qū)⒅萌肽で坏淖泽w松質(zhì)骨與外部隔開，起到防止了軟組織崁頓和長入的作用[48]；(2)誘導(dǎo)膜中含有大量促成骨相關(guān)的因子，如BMP-2、TGF-β1、VEGF等[49]，這些活性因子對于新骨生成具有促進(jìn)作用；(3)誘導(dǎo)膜血管豐富，血管化關(guān)系到骨缺損處移植物的成活，誘導(dǎo)膜含有豐富的促血管生成因子和大量新生毛細(xì)血管[50]；(4)誘導(dǎo)膜中含有MCS，缺損的填充與修復(fù)有賴于MCS的增殖與分化，誘導(dǎo)膜免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示含有CD271、Srto-1等MCS標(biāo)志物[51-53]，提示MCS在誘導(dǎo)膜促進(jìn)骨缺損修復(fù)中具有重要作用。

5 物理因素與骨折愈合

目前經(jīng)過大量的研究證實(shí)，超聲、激光、電磁場等因素在骨折愈合的過程中均發(fā)揮了較為重要的作用[54-56]。

低強(qiáng)度脈沖超聲波和體外沖擊波治療作為聲波促進(jìn)骨折愈合的方式，已經(jīng)被證實(shí)能夠有效促進(jìn)骨不連愈合。目前，低強(qiáng)度脈沖超聲波是指頻率在1.5 MHz的超聲，而空間和時(shí)間強(qiáng)度在1～100 mW/cm2，脈沖寬度200 μs，重復(fù)頻率為1 kHz的低強(qiáng)度聲波，已經(jīng)被證明對于骨折愈合有顯著的促進(jìn)作用[57-58]。早在2001年，AZUMA等[59]就在大鼠體內(nèi)證明了30 mW/cm2強(qiáng)度，每天20 min的超聲時(shí)間是可以促進(jìn)大鼠股骨愈合的。該方面的機(jī)制研究也證明低頻超聲波能夠有效地改變細(xì)胞膜的通透性，從而激活第二信使，引起增殖有關(guān)信號通路的激活，并改變基因表達(dá)，從而上調(diào)軟骨與骨特異基因表達(dá)水平，促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化與增殖[60]。而體外超聲波治療則是利用10 ns極快的速度上升到脈沖峰值壓強(qiáng)，脈沖周期可降低到10 μs，沖擊波頻率僅僅為16～20 MHz，而種聲波的作用機(jī)制是在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大超聲能量，粉碎骨不連的硬化部分，從而使得管腔再通，而該過程還能引發(fā)無菌炎癥的形成，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化[61]，而強(qiáng)大的超聲能量也可以造成大量新鮮細(xì)小的骨折，同樣的這樣的微骨裂也能刺激骨折局部形成骨痂，從而促進(jìn)骨折愈合[62-64]。以聲波作為治療手段，具有操作簡單、無創(chuàng)傷、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，未來在臨床應(yīng)用過程中具有良好的前景。

激光治療已成功地用于改善骨愈合，對骨組織的愈合有積極的效果。激光治療對骨再生的影響可能不僅與照射總劑量有關(guān)，還與照射時(shí)間和照射方式有關(guān)。已經(jīng)進(jìn)行的一項(xiàng)研究紅外激光治療后新骨形成量的實(shí)驗(yàn)中，使用了劑量為4.8 J/cm2、57.6 J/cm2和 14.4 J/cm2作為治療劑量，結(jié)果顯示早期的激光治療在骨折愈合過程中是有益處的[65]。同樣的，在激光治療骨缺損的實(shí)驗(yàn)中，合并羥基磷灰石的使用，結(jié)果顯示激光治療組的骨缺損的修復(fù)速度更快。而關(guān)于激光治療的機(jī)制，有研究[66]證明，該方法與組織再生的增強(qiáng)，炎癥反應(yīng)的減輕有著很大的關(guān)系，而在一項(xiàng)低頻超聲和低頻激光促進(jìn)骨愈合的比較中[67]，我們可以明確低頻超聲和激光都有可能促進(jìn)病人的骨折愈合，因此我們相信該種方法在未來具有巨大的潛力。

脈沖電磁場在骨折修復(fù)過程中具有很大的作用。而低頻脈沖電磁場進(jìn)行治療的過程中與熱效應(yīng)無關(guān)，主要是通過類似流體機(jī)械塑形的作用來改善成骨過程，從而促進(jìn)骨折延遲愈合和不愈合[68]。脈沖電磁場刺激主要包括由骨折部位植入電極進(jìn)行刺激，以及在皮膚表面設(shè)置電極進(jìn)行電容耦合電磁刺激治療兩方面，而這種方式可提高 DNA的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白的形成[69]、誘導(dǎo)MCS向成骨細(xì)胞分化[70]、促進(jìn)鈣離子沉積，加速機(jī)體鈣化[71]以及促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長因子和VEGF的轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生了改變，通過促進(jìn)血管形成的方式[72]，顯著影響骨愈合。目前電磁場促進(jìn)骨折愈合的強(qiáng)度為0～100 Hz不等[73-75]，然而脈沖電磁場治療骨科疾病所采用的頻率、寬度、振幅以及強(qiáng)度所需的參數(shù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此該領(lǐng)域還有很大的研究空間。

6 結(jié)語

綜上所述，骨不連的治療，在骨誘導(dǎo)方面生物學(xué)方法包括rhBMP-7和rhBMP-2的應(yīng)用、局部注射紅骨髓、富含血小板血漿等，物理方法主要包括超聲、激光、電磁場等，生物材料方法主要包括硫酸鈣、磷酸鈣、羥基磷灰石、重金屬離子等；在骨傳導(dǎo)方面人工骨材料包括了硫酸鈣、磷酸鈣、羥基磷灰石等，以及同種異體骨、異種骨。臨床技術(shù)手段方面包括Masquelet技術(shù)以及Ilizarov技術(shù)。

從臨床使用效果來看，骨誘導(dǎo)、骨傳導(dǎo)的各種方法療效仍無法達(dá)到自體髂骨移植的水平，只能作為輔助，不能替代。今后的發(fā)展方向，一是進(jìn)一步創(chuàng)新骨誘導(dǎo)方法，通過局部注射應(yīng)用，使骨不連最終發(fā)生連接，其關(guān)鍵在于骨不連端纖維組織的骨化生；二是構(gòu)建自體髂骨替代方案，即骨誘導(dǎo)體系和骨傳導(dǎo)體系的融合創(chuàng)新，針對骨誘導(dǎo)無法治愈的缺損較大需要手術(shù)植骨的骨不連，或者即使沒有缺損，但必須手術(shù)去除硬化骨植骨的骨不連。

臨床技術(shù)手段方面的新技術(shù)今后一方面將從實(shí)施方法上進(jìn)行更加微創(chuàng)智能方向改進(jìn)，另外將把外科技術(shù)與生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行結(jié)合，加快治愈時(shí)間。骨骼系統(tǒng)是人類進(jìn)化的核心環(huán)節(jié)，作為醫(yī)務(wù)工作者，關(guān)注這一人體的重要器官，并能在出現(xiàn)問題的時(shí)候完美修復(fù)它，對人類的生存與發(fā)展將具有重要的意義。