復合重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的磷酸鈣人工骨應用于經(jīng)皮椎體成形術的研究.pdf

1、1984年，法國的Galibert和Deramond首先應用經(jīng)皮椎體內注射骨水泥的方法成功地治療了一例長期疼痛的頸2椎體血管瘤的患者，并將此手術稱為經(jīng)皮椎體成形術(PVP)。它具有增加椎體強度和穩(wěn)定性、防止椎體塌陷和止痛等作用，因該技術屬微創(chuàng)手術，能使患者迅速緩解腰背疼痛、提高生活質量，因此在臨床上發(fā)展迅速，獲得了良好的療效，其適應癥也在不斷擴大，例如用于骨質疏松性椎體壓縮性骨折。目前用于經(jīng)皮椎體成形術的充填材料多數(shù)是聚甲基丙烯酸甲酯(

2、PMMA)，但其存在許多缺陷。 自固化磷酸鈣人工骨(CPC)，是近年來研制成功的一種新型的性能優(yōu)越的骨充填材料，但是，CPC也有其固有的缺陷，其中最主要的是其降解和骨替代速度較慢，并缺乏骨誘導活性，使其臨床應用受到了一定的限制。 骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)是一類具有明確高效成骨活性的蛋白質，但單獨將BMPs植入體內易被血液沖刷和稀釋，而無法最大限度地發(fā)揮其誘導成骨活性，因此，在使用時，必須有良好的載體保持其局部穩(wěn)定的濃度

3、才能發(fā)揮其作用。鑒于CPC和BMPs各自優(yōu)良的性能以及二者性能之間的互補性，我們將CPC作為BMP-2的載體，使其成為既具有骨誘導活性又具有骨傳導作用的rhBMP-2/CPC復合材料。本研究首次將該復合材料作為PVP的充填材料，強化和修復骨質疏松的椎體，并與PMMA和CPC進行了一系列的體外和體內的對比研究，試圖證明rhBMP-2/CPC能夠成為PVP的理想充填材料。 第一部分復合rhBMP-2的注射型磷酸鈣人工骨應用于椎體成形

4、術的體外生物力學評價 目的:評價復合重組人類骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的注射型磷酸鈣人工骨(rhBMP-2/CPC)應用于椎體成形術(PVP)的體外生物力學性能。 方法:6具脊柱標本(T8～L5)，測試骨密度后，游離成60個椎體，隨機分為四組：Ⅰ組為空白對照組(n=30)；Ⅱ組為PMMA組(n=10)；Ⅲ組為CPC組(n=10)；Ⅳ組為rhBMP-2/CPC組(n=10)。C形臂X線機監(jiān)視下，Ⅱ～Ⅳ組經(jīng)雙側椎弓根分別充填PMMA

5、、CPC和rhBMP-2/CPC；在萬能材料實驗機上將所有椎體壓縮至原始高度的50％，測得最大載荷和剛度，后將Ⅰ組再分為ⅠA、ⅠB和ⅠC組，每組10個椎體，壓縮后分別充填PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC；按前述加載方法再次壓縮充填后椎體高度的50％。 結果:（略） 結論:CPC和rhBMP-2/CPC可以恢復骨質疏松尸體椎體的力學性能。 第二部分絕經(jīng)后骨質疏松癥山羊模型的建立及其意義 目的:建立絕

6、經(jīng)后骨質疏松癥山羊模型并探討其意義。 方法:10只6～8歲雌性健康山羊，隨機分為兩組，假手術組(n=2，開腹后縫合切口)，OVX組(N=8，切除山羊的雙側卵巢)，術前和術后4個月，分別自頸靜脈抽取血樣檢測生化指標，使用雙能X線骨密度儀(DEXA)測量L1～L4的骨密度(BMD)，并取椎體內松質骨做病理組織學觀察。 結果:OVX手術及假手術均順利，無動物死亡；腹腔切除物經(jīng)組織學確認為卵巢組織，術后4個月椎體內松質骨與術前相

7、比，骨小梁變細，數(shù)量輕度減少，間距增寬，骨髓腔擴大；術后4個月堿性磷酸酶和BMD均較術前明顯降低(P＜0.05)。 結論:中老年雌性山羊可能是一種既有效又經(jīng)濟的絕經(jīng)后骨質疏松癥的大動物模型，對于骨質疏松性骨折內植物等的基礎研究具有廣闊的前景和深遠的意義。 第三部分三種充填材料應用于經(jīng)皮椎體成形術的動物實驗研究 目的：探討PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC三種充填材料在骨質疏松癥山羊模型上行經(jīng)皮椎體成形術(P

8、VP)的材料特點并觀察其影像學表現(xiàn)。 方法：6～7歲健康中老年雌性山羊14只，使用雙能X線骨密度儀(DEXA)行骨密度(BMD)測量，然后隨機分為三組：Ⅰ組為正常對照組(n=2)；Ⅱ組為假手術組(n=2)；Ⅲ組為雙側卵巢切除術組(n=10)。Ⅱ、Ⅲ組術后4個月，所有動物再行BMD測量，然后各組分別處死2只動物，取腰椎椎體松質骨行組織學檢查，證實OVX組達到0P大動物模型標準。Ⅲ組，在C形臂X光機監(jiān)視下，每只山羊的L2～L6，隨機

9、選取兩節(jié)椎體在分離麻醉下分別行PVP，分別充填PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC，保證每只山羊的兩節(jié)穿刺椎體的充填材料各不相同。 結果：8只山羊16個椎體的PVP均成功，三種材料的充填量無顯著性差異(P＞0.05)；PMMA推注阻力較大，可操作時間短；CPC和rhBMP-2/CPC推注阻力較小，可操作時間長；術后第二天CT掃描顯示，充填材料不規(guī)則分布于椎體內，有5個椎體出現(xiàn)滲漏，滲漏率為31.3％。 結論：OVX山

10、羊是研究PVP的良好動物模型；在推注阻力和可操作時間上，CPC和rhBMP-2/CPC的性能優(yōu)于PMMA。 第四部分三種充填材料應用于山羊經(jīng)皮椎體成形術的組織學評價 目的：探討聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、磷酸鈣人工骨(CPC)和復合重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的磷酸鈣人工骨(rhBMP-2/CPC)三種充填材料在山羊骨質疏松癥模型上行經(jīng)皮椎體成形術(PVP)后的組織學表現(xiàn)。 方法：6～8歲中老年雌性山羊8只，均行雙

11、側卵巢切除術，術后4個月建立骨質疏松癥模型。在C形臂X光機監(jiān)視下，隨機選取8只山羊的L2～L6的兩節(jié)椎體行PVP，分別充填PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC，保證每只山羊的兩節(jié)穿刺椎體的充填材料各不相同，術后4個月處死所有動物，取出椎體，行組織學觀察。 結果：8只山羊16個椎體的PVP均成功，三種充填材料分布于椎體內，共出現(xiàn)4個椎體的滲漏。肉眼觀察：PMMA與松質骨界限清晰，一個椎體取材時交界面出現(xiàn)破碎和脫落現(xiàn)象；而CPC

12、和rhBMP-2/CPC與椎體內松質骨界限不清，互相融合生長。HE染色光鏡觀察：PMMA與骨小梁松散結合，界限明顯，未見PMMA吸收和新生骨形成；CPC均勻分布于骨小梁和骨髓組織內，有CPC吸收現(xiàn)象，同時可見有新生軟骨樣團塊形成，并有新生骨組織形成向其中心長入；rhBMP-2/CPC除了CPC的表現(xiàn)外，可見成骨活動活躍。掃描電鏡觀察：PMMA呈層狀粘附于松質骨表面，兩者界限明顯，PMMA表面有極少量的細胞成分存在，未見骨質長入PMMA和

13、PMMA的降解；CPC呈松散的團狀，滲透于骨組織中，與骨組織融合在一起，有新骨組織長入其內部，呈交錯連接，無界膜形成，有不規(guī)則的互相連通的自然孔隙存在，細胞成分較多，可見CPC吸收；與CPC結構相比，rhBMP-2/CPC細胞成分更為豐富，推測為大量成簇的成骨細胞，并可見較成熟的骨小梁形成。 結論：在組織學上，rhBMP-2/CPC和CPC均具有降解活性和骨傳導活性，優(yōu)于PMMA。rhBMP-2/CPC還具有誘導成骨活性，可能成

14、為PVP中強化骨質疏松性椎體的首選充填材料。 第五部分經(jīng)皮椎體成形術治療疼痛性骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折 目的：觀察經(jīng)皮椎體成形術(PVP)治療疼痛性骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折的初步臨床療效并分析其止痛機理。 方法：自2003年1月～2004年11月，使用注射型自固化磷酸鈣人工骨(CPC)為充填材料，在透視監(jiān)視下，經(jīng)單側或雙側椎弓根穿刺的椎體成形術治療23例31個椎體的骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折。 結果：CPC

15、平均充填量胸椎3.1ml，腰椎4.0ml；術中CPC滲漏者4例4個椎體，但無一例出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥；根據(jù)疼痛視覺模擬量表評分法(VAS)評定，22例29個椎體經(jīng)3～12個月(平均6.6個月)的隨訪，術后所有患者疼痛明顯減輕和消失(P＜0.001)。 結論：使用CPC的PVP可以安全有效地緩解骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折引起的疼痛。 總之，經(jīng)皮椎體成形術作為一種新的治療骨質疏松性椎體壓縮性骨折的微創(chuàng)介入手術，越來越廣泛地應用于臨床

16、。本研究首次將rhBMP-2/CPC作為PVP的充填材料，強化了骨質疏松的尸體椎體，并與PVP常用的充填材料CPC和PMMA進行了生物力學性能的對比。我們采用診斷骨質疏松癥的金標準——DEXA，在國內首次建立了骨質疏松癥的大動物模型——山羊模型，同時在該模型的基礎上，模擬PVP的臨床操作，分別充填rhBMP-2/CPC、CPC和PMMA，從影像學角度評價了三種充填材料在PVP中的操作要點和影像學表現(xiàn)，并進行了組織學觀察，為rhBMP-2