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

1、1984年，法國(guó)的Galibert和Deramond首先應(yīng)用經(jīng)皮椎體內(nèi)注射骨水泥的方法成功地治療了一例長(zhǎng)期疼痛的頸2椎體血管瘤的患者，并將此手術(shù)稱為經(jīng)皮椎體成形術(shù)(PVP)。它具有增加椎體強(qiáng)度和穩(wěn)定性、防止椎體塌陷和止痛等作用，因該技術(shù)屬微創(chuàng)手術(shù)，能使患者迅速緩解腰背疼痛、提高生活質(zhì)量，因此在臨床上發(fā)展迅速，獲得了良好的療效，其適應(yīng)癥也在不斷擴(kuò)大，例如用于骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折。目前用于經(jīng)皮椎體成形術(shù)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(dǎo)活性，使其臨床應(yīng)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(zhì)，但單獨(dú)將BMPs植入體內(nèi)易被血液沖刷和稀釋，而無法最大限度地發(fā)揮其誘導(dǎo)成骨活性，因此，在使用時(shí)，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(bǔ)性，我們將CPC作為BMP-2的載體，使其成為既具有骨誘導(dǎo)活性又具有骨傳導(dǎo)作用的rhBMP-2/CPC復(fù)合材料。本研究首次將該復(fù)合材料作為PVP的充填材料，強(qiáng)化和修復(fù)骨質(zhì)疏松的椎體，并與PMMA和CPC進(jìn)行了一系列的體外和體內(nèi)的對(duì)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(fù)合rhBMP-2的注射型磷酸鈣人工骨應(yīng)用于椎體成形

4、術(shù)的體外生物力學(xué)評(píng)價(jià) 目的:評(píng)價(jià)復(fù)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(yīng)用于椎體成形術(shù)(PVP)的體外生物力學(xué)性能。 方法:6具脊柱標(biāo)本(T8～L5)，測(cè)試骨密度后，游離成60個(gè)椎體，隨機(jī)分為四組：Ⅰ組為空白對(duì)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(jī)監(jiān)視下，Ⅱ～Ⅳ組經(jīng)雙側(cè)椎弓根分別充填PMMA

5、、CPC和rhBMP-2/CPC；在萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上將所有椎體壓縮至原始高度的50％，測(cè)得最大載荷和剛度，后將Ⅰ組再分為ⅠA、ⅠB和ⅠC組，每組10個(gè)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(jié)果:（略） 結(jié)論:CPC和rhBMP-2/CPC可以恢復(fù)骨質(zhì)疏松尸體椎體的力學(xué)性能。 第二部分絕經(jīng)后骨質(zhì)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(zhì)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(jī)分為兩組，假手術(shù)組(n=2，開腹后縫合切口)，OVX組(N=8，切除山羊的雙側(cè)卵巢)，術(shù)前和術(shù)后4個(gè)月，分別自頸靜脈抽取血樣檢測(cè)生化指標(biāo)，使用雙能X線骨密度儀(DEXA)測(cè)量L1～L4的骨密度(BMD)，并取椎體內(nèi)松質(zhì)骨做病理組織學(xué)觀察。 結(jié)果:OVX手術(shù)及假手術(shù)均順利，無動(dòng)物死亡；腹腔切除物經(jīng)組織學(xué)確認(rèn)為卵巢組織，術(shù)后4個(gè)月椎體內(nèi)松質(zhì)骨與術(shù)前相

7、比，骨小梁變細(xì)，數(shù)量輕度減少，間距增寬，骨髓腔擴(kuò)大；術(shù)后4個(gè)月堿性磷酸酶和BMD均較術(shù)前明顯降低(P＜0.05)。 結(jié)論:中老年雌性山羊可能是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的大動(dòng)物模型，對(duì)于骨質(zhì)疏松性骨折內(nèi)植物等的基礎(chǔ)研究具有廣闊的前景和深遠(yuǎn)的意義。 第三部分三種充填材料應(yīng)用于經(jīng)皮椎體成形術(shù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究 目的：探討PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC三種充填材料在骨質(zhì)疏松癥山羊模型上行經(jīng)皮椎體成形術(shù)(P

8、VP)的材料特點(diǎn)并觀察其影像學(xué)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(cè)量，然后隨機(jī)分為三組：Ⅰ組為正常對(duì)照組(n=2)；Ⅱ組為假手術(shù)組(n=2)；Ⅲ組為雙側(cè)卵巢切除術(shù)組(n=10)。Ⅱ、Ⅲ組術(shù)后4個(gè)月，所有動(dòng)物再行BMD測(cè)量，然后各組分別處死2只動(dòng)物，取腰椎椎體松質(zhì)骨行組織學(xué)檢查，證實(shí)OVX組達(dá)到0P大動(dòng)物模型標(biāo)準(zhǔn)。Ⅲ組，在C形臂X光機(jī)監(jiān)視下，每只山羊的L2～L6，隨機(jī)

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(jié)果：8只山羊16個(gè)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(shí)間短；CPC和rhBMP-2/CPC推注阻力較小，可操作時(shí)間長(zhǎng)；術(shù)后第二天CT掃描顯示，充填材料不規(guī)則分布于椎體內(nèi)，有5個(gè)椎體出現(xiàn)滲漏，滲漏率為31.3％。 結(jié)論：OVX山

10、羊是研究PVP的良好動(dòng)物模型；在推注阻力和可操作時(shí)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(yīng)用于山羊經(jīng)皮椎體成形術(shù)的組織學(xué)評(píng)價(jià) 目的：探討聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、磷酸鈣人工骨(CPC)和復(fù)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(zhì)疏松癥模型上行經(jīng)皮椎體成形術(shù)(PVP)后的組織學(xué)表現(xiàn)。 方法：6～8歲中老年雌性山羊8只，均行雙

11、側(cè)卵巢切除術(shù)，術(shù)后4個(gè)月建立骨質(zhì)疏松癥模型。在C形臂X光機(jī)監(jiān)視下，隨機(jī)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(shù)后4個(gè)月處死所有動(dòng)物，取出椎體，行組織學(xué)觀察。 結(jié)果：8只山羊16個(gè)椎體的PVP均成功，三種充填材料分布于椎體內(nèi)，共出現(xiàn)4個(gè)椎體的滲漏。肉眼觀察：PMMA與松質(zhì)骨界限清晰，一個(gè)椎體取材時(shí)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(nèi)松質(zhì)骨界限不清，互相融合生長(zhǎng)。HE染色光鏡觀察：PMMA與骨小梁松散結(jié)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(nèi)，有CPC吸收現(xiàn)象，同時(shí)可見有新生軟骨樣團(tuán)塊形成，并有新生骨組織形成向其中心長(zhǎng)入；rhBMP-2/CPC除了CPC的表現(xiàn)外，可見成骨活動(dòng)活躍。掃描電鏡觀察：PMMA呈層狀粘附于松質(zhì)骨表面，兩者界限明顯，PMMA表面有極少量的細(xì)胞成分存在，未見骨質(zhì)長(zhǎng)入PMMA和

13、PMMA的降解；CPC呈松散的團(tuán)狀，滲透于骨組織中，與骨組織融合在一起，有新骨組織長(zhǎng)入其內(nèi)部，呈交錯(cuò)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(xì)胞成分較多，可見CPC吸收；與CPC結(jié)構(gòu)相比，rhBMP-2/CPC細(xì)胞成分更為豐富，推測(cè)為大量成簇的成骨細(xì)胞，并可見較成熟的骨小梁形成。 結(jié)論：在組織學(xué)上，rhBMP-2/CPC和CPC均具有降解活性和骨傳導(dǎo)活性，優(yōu)于PMMA。rhBMP-2/CPC還具有誘導(dǎo)成骨活性，可能成

14、為PVP中強(qiáng)化骨質(zhì)疏松性椎體的首選充填材料。 第五部分經(jīng)皮椎體成形術(shù)治療疼痛性骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮骨折 目的：觀察經(jīng)皮椎體成形術(shù)(PVP)治療疼痛性骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮骨折的初步臨床療效并分析其止痛機(jī)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(cè)或雙側(cè)椎弓根穿刺的椎體成形術(shù)治療23例31個(gè)椎體的骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮骨折。 結(jié)果：CPC

15、平均充填量胸椎3.1ml，腰椎4.0ml；術(shù)中CPC滲漏者4例4個(gè)椎體，但無一例出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥；根據(jù)疼痛視覺模擬量表評(píng)分法(VAS)評(píng)定，22例29個(gè)椎體經(jīng)3～12個(gè)月(平均6.6個(gè)月)的隨訪，術(shù)后所有患者疼痛明顯減輕和消失(P＜0.001)。 結(jié)論：使用CPC的PVP可以安全有效地緩解骨質(zhì)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(shù)作為一種新的治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的微創(chuàng)介入手術(shù)，越來越廣泛地應(yīng)用于臨床

16、。本研究首次將rhBMP-2/CPC作為PVP的充填材料，強(qiáng)化了骨質(zhì)疏松的尸體椎體，并與PVP常用的充填材料CPC和PMMA進(jìn)行了生物力學(xué)性能的對(duì)比。我們采用診斷骨質(zhì)疏松癥的金標(biāo)準(zhǔn)——DEXA，在國(guó)內(nèi)首次建立了骨質(zhì)疏松癥的大動(dòng)物模型——山羊模型，同時(shí)在該模型的基礎(chǔ)上，模擬PVP的臨床操作，分別充填rhBMP-2/CPC、CPC和PMMA，從影像學(xué)角度評(píng)價(jià)了三種充填材料在PVP中的操作要點(diǎn)和影像學(xué)表現(xiàn)，并進(jìn)行了組織學(xué)觀察，為rhBMP-2