自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连汇编

1、中国组织工程研究第20卷第51期2016 - 12 -09出版Chinese Journal of Tissue Engineering Research December 9, 2016Vol.20, No.51www.crter .orgISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH7605研究原著自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连程 尹S鲁晓波S张 韵2，应吕方3 （西南医科大学附属医院，1骨与关节外科，2放射科，3脊柱外科，四川省泸州市646000）引用本文：程尹，鲁晓波，张韵，应吕方.自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后

2、骨不连J.中国组织工程研究,2016，20（51）:7605-7610.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.51.001ORCID: 0000-0003-2941-5720（鲁晓波）文章快速阅读:应用自体髂骨植骨结合自体骨髓干细胞移植治疗骨不连的效果感染、骨折断端血供障碍、固 定不恰当所致骨折术后骨不连自体髂骨植骨结合自体骨髓干细胞移植治疗骨折完全愈合，骨髓腔稍窄文题释义：自体骨髓干细胞移植：自体骨髓干细胞移植分为自体干细胞采集与干细胞移植2个步骤。自体骨髓来源较为丰富，植入后无排斥反应，易于患者接受，减轻患者二次手术造成的机体疼痛，符合骨修复的生 理需求，利

3、于骨组织愈合。骨不连：骨组织具有强大的自身修复能力，骨折治疗后，大部分患者骨组织能够愈合，但仍有小部分患者骨折因感染、局部血液供应不足、骨折不稳定等因素所致愈合速度比较缓慢， 称为延迟愈合。当骨折 不能愈合，则称为骨不连。程尹，男，1991年生， 四川省崇州市人，在读硕 士,医师，主要从事关节 创伤的诊断和治疗。通讯作者：鲁晓波，教授, 西南医科大学附属医院 骨与关节外科，四川省泸州市 646000中图分类号:R318文献标识码:A文章编号：2095-4344（2016）51-07605-06稿件接受：2016-09-12摘要背景：骨不连是骨科治疗的常见并发症，其发病率为5%-10%，如果不能

4、及时处理，将给患者肢体功能带来长期障碍，甚至残疾，自体髂骨植骨是临床治疗骨不连的常用方法，但具有诸多局限性。目的：探讨自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连的效果。方法：对69例骨折术后确诊为骨不连患者的治疗及随访资料进行回顾性分析，根据治疗方法分为联合 组（自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植）37例、髂骨组（自体髂骨植骨）32例，对比两组患者的住院时间、骨折愈合时间、患侧肢体骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评分。结果与结论：联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义（P > 0.05）;骨折愈合时间显著低于髂骨组（P < 0.05）;治疗后第3，

5、6个月联合组的骨密度值、 Fereadez-Esteve 骨痂评分值均显 著高于髂骨组（P < 0.05）;联合组的患侧肢体功能优良率显著高于髂骨组 （P < 0.05）;结果表明，自 体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连可以加快患者骨折愈合、促进骨痂形成和患侧肢体功能恢复。关键词：组织构建；骨组织工程；自体髂骨植骨；自体骨髓干细胞移植；骨折；骨不连主题词：骨折，不愈合；骨移植；髂骨；骨髓细胞；组织工程程尹，等.自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连WWW. CRTER .orgChe ng Yin, Studyi ng for master '

6、 s degree, Physicia n, Departme nt of Bone and Joint Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest MedicalUni versity, Luzhou 646000,Sichua n Provin ce, ChinaCorresp onding author: Lu Xiao-bo, Professor, Departme nt of Bone and Joi nt Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest Medical Uni versity

7、, Luzhou 646000, Sichuan Provi nce, Chi naAutologous iliac crest graft comb ined with autologous bone marrow stem cell tra nspla ntati on for bone nonunion after fracture surgery11231Cheng Yin , Lu Xiao-bo , Zhang Yun , Ying Lv-fang ( Department of Bone and Joint Surgery,23Departmnet of Radiology, D

8、epartmnet of Spine Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China)AbstractBACKGROUND:Bone nonunion is a common complication in the orthopedic treatment, and its morbidityreached 5% -10%, which results in the long-term functional disturbance o

9、f the limbs, and even disability. Autogenous iliac crest graft has been commonly used to treat bone nonunion, but some limitations still exist. OBJECTIVE: To investigate the treatment outcomes of autogenous iliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation for bone non

10、union after fracture surgery.METHODS: Clinical and follow-up data from 69 patients with bone nonunion were analyzed retrospectively. All patients were allotted to combination (n=37) and iliac ( n=32) groups, followed by treated withautologous iliac crest graft combined with autologous bone marrow st

11、em cell transplantation or autologous crest graft, respectively. Afterwards, the hospitalization time, fracture healing time, bonemineral density and Fereadez-Esteve callus scores were detected and compared between groups. RESULTS AND CONCLUSION:The hospitalization time did not differ significantly

12、between groups(P > 0.05). The fracture healing time in the combination group was significantly shortened compared with the iliac group ( P < 0.05). The bone mineral density and Fereadez-Esteve callus scores in the combination group were significantly higher than those in the iliac group at 3 a

13、nd 6 months aftersurgery ( P < 0.05). The excellent and good rate of the affected limb function in the combination groupwas significantly higher than that in the iliac group (P < 0.05). These results suggest that autogenousiliac crest graft combined with autologous bone marrow stem cell transp

14、lantation for bone nonunion can accelerate fracture healing, promote porosis and improve the functional recovery of affected limbs.Subject headings:Fractures, Ununited; Bone Transplantation; Ilium; Bone Marrow Cells; TissueEngineeringCite this article:Cheng Y, Lu XB, Zhang Y, Ying LF. Autologous ili

15、ac crest graft combined withautologous bone marrow stem cell transplantation for bone nonunion after fracture surgery. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(51):7605-7610.ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH76070 弓 I言In troduct ion骨不连是骨科治疗的常见并发症，其发病率为5%- 10%，处理不当则会导致患者长期功能障碍，甚至 残疾。因感染、骨折断端血供

16、障碍、固定不恰当所致 新骨形成受阻，骨折端缺损间隙内为致密纤维组织，进 而影响骨折愈合，导致骨折延迟愈合和不愈合，其致残 率较高，已成为骨科研究的重点。自体髂骨植骨术是临 床治疗骨不连的常用方法，虽然成骨作用强，但需切开 供、受骨区的软组织，创伤大，并发症多，不利于患侧 肢体功能恢复。自体骨髓干细胞移植通过成骨作用、骨 传导与骨诱导作用支持新骨形成，且在促进骨折愈合方 面具有显著疗效2。西南医科大学附属第一医院收治69例骨折术后确诊为骨不连患者，分别实施单纯自体髂骨 植骨及自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植，对比分 析临床疗效及患侧肢体功能恢复情况。1 对象和方法Subjects and me

17、thods1.1 设计回顾性病例分析。1.2 时间及地点2011年4月至2014年4月在西南医科大学附属第一医院骨与关节外科完成。1.3 对象纳入标准：纳入的所有骨折术后骨不连患者均 为肱骨、胫骨等四肢长骨骨折患者；骨不连的诊断 标准3-4:患者首次骨折手术后6-8个月，X射线片复查骨折线清晰、骨折端硬化、骨髓腔闭合闭塞、骨折愈合 功能停止、假关节形成、活动异常；临床体格检查有 畸形、肿痛、压痛和纵向叩击痛；治疗前与患者签订 知情同意书，研究经医院伦理委员会批准。排除标准：病理性骨折或代谢性骨病患者；年 龄超过70岁，合并严重的肝肾功能障碍患者；具有切开复位禁忌证的患者；首次骨折合并严重的神经

18、损伤收集骨折术后确诊为骨不连患者 69例，根据治疗方 法分为联合组37例、髂骨组32例。联合组37例患者，男 24例，女13例；年龄28-65岁，平均年龄 (47.39 ±.08) 岁；骨折部位：股骨骨折 11例，胫骨骨折18例，肱骨骨折8例；初始骨折类型：开放性骨折19例，闭合性骨折18例；首次骨折术后至再次手术时间间隔(9.8 ±.2)个月。髂骨组32例患者，男20例，女12例；年龄22-61岁， 平均年龄(45.71 ±10.09)岁；骨折部位：股骨骨折7例，胫骨骨折14例，肱骨骨折11例；初始骨折类型：开放性 骨折15例，闭合性骨折17例；首次骨折术后至再

19、次手术 时间间隔(9.4 ±.1)个月。2组患者的年龄、性别等一般 资料比较差异无显著性意义(P > 0.05)，具有较好的均衡性。1.4 方法1.4.1 骨髓抽取及骨髓干细胞的纯化在无菌环境下，穿刺于患者髂后上棘，抽取10-15 mL骨髓，保存于肝素化的无菌离心管中，经过1 500 r/min离心5 min后弃去脂肪层，使用DMEM培养液对骨髓进行稀释，采用密度梯度离心法分离骨髓干细胞，运用生理盐水将其洗脱 为5- 10 mL细胞悬液，含有4X109个有核细胞。1.4.2 治疗方法两组患者术中充分暴露骨折端，去除局部骨痂，咬除两断端硬化骨，打通髓腔，复位骨折后实施常规内固定方

20、法。髂骨组：32例患者实施自体髂骨植骨。术中选择适 量的髂骨，制成细骨条植入骨折端周围，对有髂骨缺损 者应将髂骨块填充于缺损处，保证骨皮质的连续性。联合组：37例患者实施自体髂骨植骨联合自体骨髓 干细胞移植。患者在无菌下行局部麻醉，在C型臂机X射线透视下，将骨穿刺针准确穿于骨不连部位，并用针 尖剥离骨不连部位的瘢痕组织与硬化骨质，利于骨髓干 细胞注入。采用注射器抽取已制备好的骨髓干细胞，加 压注入患者骨不连部位，调整针尖方向，保障骨髓干细 胞均匀分布在骨不连处，将细骨条植入骨折端周围，对 有髂骨缺损者应将髂骨块填充于缺损处，缝合切口。术 后根据内固定的坚固度，辅助使用外固定。1.5 主要观察指

21、标1.5.1 住院时间、骨折愈合时间记录两组患者的手术资料及随访资料，比较两组患者的住院时间、骨折愈合 时间。1.5.2 患侧肢体骨密度值 治疗后第3，6个月及末次随 访时采用双能 X射线骨密度仪(美国GE公司LUNAR- PRODGIY型骨密度仪)测定患侧骨密度。1.5.3 Fereadez-Esteve X 射线检查骨痂评分 治疗后第3，6个月及末次随访时进行骨痂评分。0分：骨折端未见放射性骨痂；1分：骨折端云雾状骨痂； 2分：骨折 端正侧位X射片可发现有一端形成骨痂； 3分：骨折端正侧位X射片可发现有两端形成骨痂；4分：结构性骨痂形成。1.5.4 末次随访时患侧肢体疗效评价患侧肢体疗效采

22、用Johner-Wruch标准进行评价5-6。优：能工作，无 跛行、关节活动受限、软组织损害、疼痛；良：能工作， 可有跛行、关节活动受限、软组织损害、疼痛4项中的1项或2项；中：能工作，可有跛行、关节活动受限、软 组织损害、疼痛4项中的3项或4项；差：不能工作。1.6 统计学分析采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。计量资料以x±s表示，计数资料采用百分率表示， 联合组和髂骨组的住院时间、骨折愈合时间、骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分比较采用两组独立样本的t检验，Johner-Wruch患侧肢体功能优良率比较采用卡方 检验；P < 0.05为差异有显著性意

23、义。2 结果 Results2.1参与者数量分析69例患者均进入结果分析，无失访患者。2.2两组基线资料比较两组各项基本资料经统计学分析，差异无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，见表1。表1两组基线资料比较Table 1 Comparison of the baseline data of patientsbetween two groups项目联合组(n=37)髂骨组(n=32)年龄(x±，岁)47.39 ±9.045.71 ±10.09男 /女 (n)24/1320/12骨折部位(n)股骨117胫骨1814肱骨811骨折类型(n)开放性1915

24、闭合性1817骨折至再次手术时间(X ±5，月)9.8 ±?.29.4 ±.12.3 试验流程图见图1。2.4 两组患者住院时间、骨折愈合时间比较联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义(P >0.05)；骨折愈合时间显著低于髂骨组， 差异有显著性意 义(P < 0.05)，见表 2。2.5 两组患者治疗后不同时间的骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分值比较联合组随访时间平均为(12.8 ±1.9)个月，髂骨组随访时间平均为(13.4 ±2.0)图2髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗左侧股骨干骨折术后骨不愈合的影

25、像学图片Figure 2 Radiographs of a patient with bone nonunion after surgery on left femoral shaft fracture undergoing autologous iliac crestgraft combined with autologous bone marrow stem cell transplantation图注：图中A为患者二次手术前1个月时的X射线片；B为二次手术（锁定加压钢板+髂骨植骨+自体骨髓干细胞移植）后1个月的X射线片；C为二次手术后6个月的X射线片；D为二次手术后12个月的的X射线片。

26、表2两组患者的住院时间、骨折愈合时间比较（Xis）组别时间骨密度值（g/cm 2）Fereadez-Esteve(分)联合组（n=37）治疗后3个月258.9 ±47.2a2.72 ±0.62a治疗后6个月360.8 ±51.3a3.38 ±0.51 a末次随访373.9 ±53.83.40 ±0.42髂骨组（n=32）治疗后3个月220.5 ±41.32.21 ±0.55治疗后6个月307.4 ±39.82.87 ±0.40末次随访360.8 ±44.93.31 ±0.37

27、表注：与髂骨组比较，aP < 0.05表3 治疗后不同时间的骨密度值、Fereadez-Esteve 骨痂评 分值比较(x ±)Table 3 Comparison of the bone mineral density and Fereadez-Esteve callus scores at different time points after treatmentTable 2 Comparison of the hospitalization time and fracture healing time of patients between groups组别n住院时间（

28、d）骨折愈合时间（月 ）联合组376.5 2.76.3 ±1.5髂骨组327.2 垃28.5 ±1.8t1.1695.538P0.201< 0.001表4末次随访时患侧肢体功能评价Table 4 Functional assessment of the affected limbs at the last follow-up组别n优良中差优良率（n/%）联合组3711177228/76髂骨组3271013217/532X3.870P0.044个月。治疗后第3 , 6个月联合组的骨密度值、 Fereadez-Esteve骨痂评分值均显著优于髂骨组，差异有显著性意义（P

29、< 0.05），末次随访时两组患者的骨密 度值、Fereadez-Esteve骨痂评分值比较差异无显著性意义（P > 0.05），见表3。2.6 末次随访时患侧肢体功能评价联合组的患侧肢体功能优良率为76%，显著高于髂骨组（53%），差异有 显著性意义（P < 0.05），见表4。2.7 不良反应分析69例患者在骨髓干细胞采集和治疗过程中未发现明显不良反应。2.8典型病例患者女，53岁，左侧股骨干因摔伤骨折，首次治疗采用钢板内固定。治疗后13个月骨折未愈合，图2A为患者二次手术前1个月时的X射线片；图2B为再次手术（锁定加压钢板+髂骨植骨+自体骨髓干细胞移植）后1 个月的复查

30、X射线片，可见植骨区域骨密度略有增高，但 是骨痂生长并不明显； 图2C为二次手术后6个月复查，可 见大量骨痂已经形成，骨折线模糊；图2D为二次手术后12个月的复查结果，可见骨折完全愈合，骨髓腔稍窄。3 讨论Discussi on骨折是临床骨科常见疾病，常使用解剖复位、坚强 内固定治疗，约90%的骨折可达到治愈标准，但骨不连也时有发生。骨折愈合是一种复杂的生物学过程，由 于骨髓具有较强的成骨能力，临床常常采用自体骨髓移植加速骨折愈合 。骨折不愈合的病因尚未明确，可能 与患者的代谢、营养状况与活动情况有关9-10。诱发骨程尹，等.自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗骨折术后骨不连不连的因素有11

31、-12:开放性骨折、感染因素、多节段粉 碎性骨折导致中间节段骨折块血供障碍、内固定物强度 较低、过早负重活动、术中不恰当的解剖复位与内固定 干预13-14。骨不连给临床带来治疗困难的同时也增加了 患者疼痛与经济负担，寻找一种合理的治疗措施是临床 研究的重点15-16。自体髂骨植骨是临床治疗骨不连的常 用方法，虽然成骨作用强，但需要切开供、受骨区的 软组织，创伤较大，术后并发症多 17-18。骨不连组织 条件较差者不具有切开植骨条件，实施该方法治疗较 为困难19-20。为此，选择自体骨髓干细胞移植以提高其 临床疗效及骨折愈合率。骨髓干细胞中的骨髓基质干细胞具有无限增殖与 多向分化功能21，其在特

32、定条件下能够分化为成骨细 胞、软骨细胞、肌腱细胞与脂肪细胞22-25。动物实验显示，骨膜与骨髓起源的母细胞能够产生骨与软骨， 细胞因子有助于调节其分化程度，尤其是转化生长因 子26-27。自体红骨髓含有丰富的骨祖细胞与基质细胞， 且在特定条件下能够诱导分化成软骨细胞与成骨细 胞28-29。骨源性前体细胞在植入机体时通过特定环境能 够分化为成骨细胞，刺激受区其他细胞转化为成骨细 胞、软骨细胞，且具备合成骨基质作用，提高了骨折部 位的成骨能力30-31。红骨髓血小板与单核细胞能够产生 生长因子，促进骨折愈合修复过程32-33。自体骨髓来源较为丰富，经皮通过穿刺针注射于骨折不愈合部位，取 材方便，无

33、排斥反应，有助于促进成骨34-35。联合组患者的住院时间与髂骨组比较差异无显著性意义意义(P >0.05)；骨折愈合时间显著低于髂骨组，这说明自体骨髓干细胞移植包含了骨移植与骨髓移植的双重功效，缩短 了骨折愈合时间，其疗效明确。治疗后第3，6个月联合组的骨密度值、Fereadez-Esteve骨痂评分值均显著优于 髂骨组，联合组的患侧肢体功能优良率显著高于髂骨组， 这表明应用自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗 骨折术后骨不连的临床疗效显著优于单纯使用自体髂骨 植骨，其符合骨修复生理要求，这一结果与相关文献的报 道相一致36-37。如何获取浓缩、高效的骨髓基质干细胞， 其与骨折愈合的量

34、效关系有待进一步深入分析。综上所述，自体髂骨植骨联合自体骨髓干细胞移植 治疗骨折术后骨不连具有显著疗效，可以加快患者骨折 愈合、促进骨痂形成，提高患侧肢体功能恢复，值得临 床应用与发展。作者贡献：试验设计、实施、评估为全部作者。利益冲突：所有作者共同认可文章内容不涉及相关利 益冲突。伦理问题：治疗前与患者签订知情同意书，研究经医 院伦理委员会批准。文章查重：文章岀版前已经过 CNKI反剽窃文献检测 系统进行3次查重。文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符 合本刊发稿宗旨。作者声明：第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据 (包括计算 机数据库)记录

35、及样本已按照有关规定保存、分享和销毁， 可接受核查。文章版权:文章岀版前杂志已与全体作者授权人签署 了版权相关协议。4参考文献Referen ces1王军强,赵春鹏，龚晓峰，等.锁定加压接骨板内固定结合自体髂骨植骨治疗肱骨干骨折术后骨不连J.中华创伤骨科杂志,2012,14(2):127-131.2张万标,于建伟，张濛.粗通道髓芯减压髂骨颗粒植骨联合自体骨髓干细胞移植治疗早期股骨头坏死50例J.风湿病与关节炎,2014,3(10):39-41.3李凯,叶招明，张中伟，等.自体骨移植治疗四肢骨折术后骨 不连失败因素分析J.中国骨伤，2013,26(4): 272-276.4郑金文,刘显东，王小兵

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