经皮注射骨生长因子促进骨折愈合的研究
李亚非 等

作者采用经皮注射骨形态发生蛋白促进新鲜和陈旧长骨骨折愈合。本文对其原理、方法以及注意事项及疗效相关问题进行了讨论。

临床资料

一、病例：陈旧骨折病例78例。胫骨28例，股骨26例，尺桡骨10例，肱骨14例。其中内固定未失效的骨折延迟愈合50例，骨折后时间4个月--7个月。内固定未失效的骨折不愈合28例。X线显示骨痂不生长或仅有少量骨痂，骨折间隙1--3mm。手术治疗的新鲜骨折82例，胫骨30例，股骨36例，尺桡骨10例，肱骨6例。原内固定方法为钢板或带锁髓内钉。
二、材料：部分纯化牛骨骨形态发生蛋白40mg, 经冻干成粉状,装瓶，环氧乙烷灭菌。
三、方法：新鲜骨折完成内固定后7，14天, 局部肿胀消退。将BMP粉剂40mg与2 ml生理盐水混匀。透视下将一尖端锐利的三棱针刺入，针尖抵骨断端皮质，在骨皮质外分离出适当的间隙。将BMP生理盐水液体注射入已分离出的间隙，拔针后紧压针孔3-5分钟。隔15天可再次注射1次，同样方法剂量。
在骨折延迟愈合病例，在骨皮质外分离出适当的间隙后，换硬膜外穿刺针刺入已分离出的间隙，同样方法和剂量注射骨形态发生蛋白40mg。
观察项目:包括肢体有无肿胀，疼痛，伤口破溃，肌力，关节活动度。术后第3天，30天，90天，6个月，12个月时X线检查，观察骨痂生长情况。按骨折愈合标准评定。

结果

全部病例注射后全身情况稳定。约2/3的病例注射后出现37.5Ｃ°-38Ｃ°的低热，注射局部有轻度肿胀和疼痛。经对症治疗（如口服解热止痛剂），观察1--2天后症状消失。无感染,无皮疹等过敏反应，局部未见渗液。
骨折延迟愈合病例有60例获得随访，愈合率为72.8%，临床平均愈合时间为3.4个月。新鲜骨折病例有71例获得随访，临床平均愈合时间为3个月，愈合率为98%。

讨 论

骨折、骨折延迟愈合骨不连的治疗是骨科临床研究的重要课题。临床常可见到部分骨折患者手术内固定后，尽管断端稳定，但骨痂却长期生长不良，发生延迟愈合，进而断端吸收，发展为骨不连。骨不连患者患者多次手术植骨内固定失败，植骨吸收，骨折端硬化，病理切片显示断端骨细胞稀少或死骨样改变，体外实验显示骨折愈合障碍区成骨细胞增殖能力低，骨钙素和ALP活性低，提示成骨活性的抑制。
对于骨折延迟愈合，传统的方法是减少负重强度或延长不负重时间，加用外固定，或采用电磁治疗，可获得一定疗效。但这些方法或恢复较慢，或治疗时间长，如电磁治疗每日需数小时并坚持数月以上才能显示疗效。
对于骨折不愈合，通常采用手术植骨的方法，缺点是均需要手术植入，有增加创伤、诱发感染、影响关节肌肉功能等弊端。
在临床应用中，人们一直在探索微创的促进骨修复的新方法，使之具有创伤轻、安全、效果好的优点。Herzog于1951年引进了经皮骨移植的概念，即是将某些促进骨愈合的物质注射到骨断端，加速骨折愈合。经皮移植技术促进骨修复大大减少了麻醉、手术、感染带来的危险。有的学者甚至认为这一工作是对沿用已久的手术植骨的一次重大变革。
临床上利用红骨髓治疗骨缺损、骨不连就是这种尝试的实际应用。Friedenstein和Budenz分别在1976年与1980年证实骨髓细胞确实能分化为骨与软骨细胞。此后，学者们陆续采用骨髓单独或复合DBM(脱钙骨基质)粉注射，PLA-PEG复合BMP，单独注射DBM粉等促进动物骨折愈合，临床应用也取得一定效果。但Lindholm（1988）和 Werntz（1996）等研究者的实验发现骨髓的成骨能力并不高，其缺点是骨髓的成骨效果由其中的基质干细胞数量决定，而骨髓中基质干细胞非常有限（＜1/105有核细胞），使单纯骨髓移植的成骨能力受到限制。近年有研究报道将每次每个骨折部位注射骨髓的量提高到100毫升以上，以求改善效果。但骨髓的体积及流动性决定了骨折局部很难聚集大量的、高浓度的、有成骨作用的细胞，在临床上要增加骨髓移植量，大量采集与注射都有困难，患者难以接受。采用离心法虽可分离骨髓基质细胞，但需采集较多量的红骨髓，操作繁杂，容易污染。
目前应用骨生长因子促进骨折愈合，在国内外受到广泛的重视。BMP等多种生长因子在各个环节上参与了各个时期骨和软骨生长代谢的调节，作为局部调节因子，以自分泌或／和旁分泌的方式调节骨和软骨内各种细胞的增殖与分化，以及骨和软骨基质的合成与降解。BMP具有高度骨诱导活性，对促进骨折修复有重要作用。如果能够采用微创的方法将骨生长因子直接输送到骨修复区，无疑对提高骨修复效果有重要临床意义，也符合当今微创外科治疗的趋势。
骨形态发生蛋白的作用已经为致力于骨修复的学者所熟知。除动物来源的BMP以外，已采用DNA重组技术生产了如rhBMP，OP-1等。我们的研究也显示多种骨生长因子类和神经肽类刺激成骨细胞、骨髓基质干细胞的分化和增殖。
作者的研究发现：

1. 成骨细胞表面有BMP受体。

2. BMP作用于成骨细胞后，增殖期的细胞比例明显增加；细胞的Ca2 +和cAMP水平增高，提示胞间通讯和代谢活动的加强。这可能激活成骨细胞多种蛋白酶系统并调控转录、翻译等活动，使增殖分化等行为按正常的顺序进行。提示BMP等生长因子可通过增强细胞通讯而调节成骨细胞的生物学行为如增殖、分化的一致性，使一个群体的细胞同时进入增殖期，即所谓同步化现象。这种结果发挥成骨细胞的作用是极为重要的。因为只有当骨修复区域局部大多数成骨细胞处于活跃的增殖期时，形成真正有修复效果价值的骨痂才有可能。断端具备了稳定性和足够的成骨基质后, 骨生长因子和具有良好活力的成骨前质细胞的存在(6,11),就成了提高骨折治愈率的重要条件。
   研究显示，包括BMP在内的骨生长因子类的应用，并不能改变骨折愈合的生物学进程，也不能显著缩短骨折的愈合时间，但可以提高骨折愈合率，预防骨折延迟愈合和骨不连的发生。

采用本方法的要点有三条：

1. 适应症的选择：断端必须有稳定可靠的固定，如果固定已经失败或者间隙超过0.3cm，则不适合单纯采用注射方法，必须配合手术植骨治疗。

2. 方法: 在陈旧骨折病例，由于骨折端内多为坚韧的瘢痕组织，很难将骨髓注入骨断端间隙，所以应用中至关重要的是要在骨断端周围的骨膜下分离造成一间隙，便于骨髓的滞留发挥作用。

3. 时机：研究显示，骨折后EGF、PDGF、TGF-β超家族、FGFs和IGF等多种生长因子在各个环节上参与了各个时期骨和软骨生长代谢的调节，并相互协调，BMP的主要作用为启动在骨折的的早期启动骨修复过程。因此对新鲜骨折，应当早期注射，最好在7-14天内进行第一次注射，以达到预防骨折延迟愈合和不愈合。

参考文献