大段异体骨移植治疗骨肿瘤

中华骨科杂志 2000年第7期第20卷 骨肿瘤保肢

作者：黄长明　王臻　童星杰　刘继中

单位：黄长明 童星杰（361003　福建　厦门，解放军第一七四医院骨科）；王臻 刘继中（第四军医大学西京医院骨科研究所）

关键词：骨肿瘤；移植，同种；骨移植；冷冻；组织保存；治疗结果

　　【摘要】目的探讨大段异体骨移植在骨肿瘤保肢治疗中的临床疗效。方法回顾观察了1991年9月～1998年10月，应用大段异体骨修复79例骨肿瘤患者瘤段骨切除后骨缺损的治疗情况。男55例，女24例；年龄9～70岁，平均28.8岁。骨肉瘤38例，恶性骨巨细胞瘤12例，其他肿瘤29例。骨段移植24例，半关节移植50例，复合人工关节移植5例。植入异体骨长度8～22cm，平均13.5cm。非交锁型髓内钉固定16例，交锁型髓内钉固定53例，钢板固定5例，复合人工关节移植5例。结果67例患者得到随访，时间5个月～7年，平均2.8年，结果异体骨愈合62例，不愈合5例。主要并发症:复发8例，感染8例，骨不连5例，骨折4例，内固定失败4例，关节面吸收塌陷7例。功能按Mankin标准评定:优25例，良23例，中11例，差8例。结论大段异体骨移植是一种修复骨肿瘤瘤段切除后骨缺损的有效手段；牢固的髓内固定有利于异体骨愈合。

Large segment allograft implantation for defects after bone tumor resection

HUANG Changming

　　（Department of Orthopaedics, The 174th Hospital of PLA,Xiamen 361003, China）

　　WANG Zhen, TONG Xingjie, et al.

　　【 Abstract】 Objective To report the results of large segment allografts in the treatment for bone tumor. Methods A retrospective analysis of 79 consecutive cases of large segment allograft implantations after resection of bone tumors from september 1991 to october 1998 was conducted. The allogeneic bone healing were observed. Fifty-five of the 79 cases had an average age of 28.8 years (ranged 9－ 70 years). There were 38 osteosarcomas, 12 aggressive giant-cell tumor of bone, 29 other bone tumors. Inter-segmental allograft was performed in 24 cases, osteoarticular allograft 50 cases, allograft and prosthesis 5 cases. The mean length of allograft was 13.5 cm (ranged 8－ 22 cm). The types of fixation included common intramedullary nailing in 16 cases, interlocking intramedullary nailing in 53 cases, plate in 5 cases, prosthesis 5 cases. Results Followed-up period ranged from 5 months to 7 years (average, 2.8 years) in 67 cases. 62 cases had union and 5 non-unions. There was significant difference between the rate of union after fixation with common intramedullary and that after interlocking intramedullary fixation (P＜ 0.05). The major complications were reccurrence in 8 cases, infection 8 cases, nonunion 5 cases, fracture 4 cases, loosening and breakage of internal fixation 4 cases, absorption and collapse of articular surface 7 cases. The patients were evaluated in regard to function with use of Mankin system. 25 cases had excellent results, 23 cases good, 11 cases fair and 8 cases poor. Conclusion The allograft bones implantation is a most desirable graft material for repair of bone defected in course of limb salvage following resection of bone tumors. Satisfactory union were obtained with a stable interlocking intramedullary nail fixation.

　　【 Key words】 Bone neoplasms; Transplantation, homologous; Bone transplantation; Freezing; Tissue preservation; Treatment outcome

　　随着同种异体骨免疫学研究的进展和现代冷藏技术的提高，深低温冷冻保存大段同种异体骨较广泛地应用于修复各种原因引起的大块骨缺损。尤其是近20年来应用于骨肿瘤患者保肢手术中，且有增加的趋势，其五年生存率不仅与截肢手术相比无差异，而且保存了肢体的完整性和功能，提高了患者的生活质量^[1,2]。我们自1991年以来，采用深低温冷冻大段同种异体骨修复骨肿瘤瘤段切除后骨缺损79例，效果较满意，本文着重对大段异体骨移植用于骨肿瘤保肢治疗及其相关问题进行分析讨论。

　　临床资料

　　一、一般资料

　　1991年9月～1998年10月，我们共采用大段异体骨修复骨肿瘤瘤段切除后骨缺损79例，男55例，女24例；年龄9～70岁，平均28.8岁。左侧肢体32例，右侧肢体47例。从肢体出现症状(如酸痛、包块)至入院手术，时间为18d～10年。

　　二、骨肿瘤病理分型情况

　　骨肉瘤38例，恶性骨巨细胞瘤12例，皮质旁骨肉瘤3例，纤维肉瘤1例，软骨肉瘤5例，血管瘤1例，恶性软骨粘液纤维瘤2例，Ewing肉瘤4例，恶性纤维组织细胞瘤4例，滑膜肉瘤2例，转移性腺癌4例，骨髓瘤1例，淋巴瘤1例，浆细胞瘤1例。

　　三、骨肿瘤发生部位与异体骨移植类型

　　骨段移植24例，半关节移植50例，复合人工关节移植5例。异体骨植入长度8～22cm，平均13.5cm(表1)。

表1不同骨肿瘤发病部位的异体骨植入类型情况

　　四、异体骨的来源及术中处理

　　本组同种异体骨来源于新鲜尸体骨，西京医院骨库制备，置于－80℃深低温冰箱保存。当术中瘤段骨切除后，将术前已选择好的备用深低温保存同种异体骨放入50℃～60℃温水中逐渐复温，时间15～20min。同时尽量刮除髓腔骨髓脂肪，用质量分数为75％的酒精浸泡30min脱脂，再用盐水反复冲洗，修剪骨段多余的软组织，但必须保留用于重建肌肉、韧带的附丽点。

　　五、手术方法

　　(一)选择手术切口应适当，要充分显露病灶并彻底切除肿瘤，取切除肿瘤后的边缘组织及髓腔组织做冰冻病理检查，确定有无残留瘤组织。

　　(二)将处理好的异体骨段或半关节植入，选择合适内固定。本组79例中，钢板固定5例，非交锁普通髓内钉固定16例，交锁型髓内钉固定53例，复合人工关节移植5例。本组特制交锁型髓内钉系西安精密合金医疗器械厂采用317L不锈钢制作，根据股骨髁部、胫骨髁部与骨干轴线相差5°的特点，将用于固定髁部的交锁型髓内钉的一端弯曲成5°。安装时，先在电视透视下，将髁部离关节面处安上一枚螺栓，然后在其近端再上一锁钉。宿主端根据髓腔大小酌情应用骨水泥固定交锁钉。

　　(三)软组织重建。以胫骨上端为例，用不吸收丝线或钢丝将髌韧带、内侧副韧带、关节囊等主要韧带，肌腱附丽固定，维持膝关节的稳定性。术中胫骨上端软组织覆盖较困难，本组通常在骨断端留部分正常骨膜，形成骨膜袖套，包绕移植骨段。

　　(四)术后处理。石膏固定于关节功能位6周，使用抗生素3个月，以防感染。解除外固定后行关节功能锻炼，并逐渐进行负重行走练习。

　　结果

　　79例中67例得到随访，随访时间5个月～7年，平均2.8年。骨肉瘤38例中无瘤存活17例，死亡8例，带瘤存活6例，失访7例；恶性骨巨细胞瘤12例中均为无瘤存活；其他29例肿瘤中无瘤存活19例，死亡3例，带瘤存活2例(软骨肉瘤1例，皮质旁骨肉瘤1例)，失访5例。8例带瘤存活时间最长2年9个月，均发生肺部转移，发现转移时间为术后6个月～5年。

　　一、异体骨愈合情况

　　将X线片显示牢固的生物固定(坚强的外骨痂或已骨性连接)为本组骨愈合评定标准；将术后12个月X线片显示宿主骨与移植骨结合部仍清晰，无骨痂生长，宿主骨端硬化为本组骨不连评定标准。67例共78处结合部，其中62例(71处)骨愈合，5例(7处)骨不连。愈合时间3～6个月，平均4.8个月。

　　二、异体骨移植术后并发症发生情况

　　复发8例(11.9％)，感染13例(19.4％)，骨不连5例(7.5％)，骨折4例(6.0％)，内固定失败4例(6.0％)，关节面吸收塌陷7例(10.4％)。

　　三、不同类型髓内钉对异体骨移植愈合的影响

　　异体骨移植后使用交锁型髓内钉固定更有利于异体骨的愈合(表2)。

表2不同髓内钉固定与异体骨移植不愈合的关系

　　注：χ2检验，χ2=5.30,P＜0.05，说明普通非交锁髓内钉易发生异体骨移植不愈合

　　四、异体骨愈合后X线、组织活检及ECT检查

　　X线显示异体骨移植后结合部逐渐有外骨痂连接，常于3～6个月达生物学愈合。此后异体骨段骨吸收仍持续存在，且于术后6～18个月骨吸收最活跃(图1)。2例术后3年在局麻下切开股骨外髁部进行移植骨段活检，用骨刀凿取1cm×1cm大小骨块，深达骨髓腔。病理提示2例均有新骨形成，且与死骨交替存在(图2)。复习这2例术后1年的99Tc－MDP骨扫描图像，结果显示移植骨段术后1年已有骨显像，在骨端处成骨活跃(图3)。

　　五、功能恢复情况

　　术后随访结果按Mankin等[3]标准评定，即优:

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　　??

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　　中华骨科杂志2000年7月第20卷第7期ChinJOrthop,July2000,Vol.20,No.7

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　　图1右胫骨上段骨肉瘤异体

　　半关节移植术后10个月

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　　图2左股骨下段骨肉瘤异体半关节移植术后3年

　　股骨髁部有新骨形成，且与死骨交替×40

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　　图3左股骨下段骨肉瘤异体半关节

　　移植术后1年ECT像

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　　肿瘤无并发症，肢体或局部功能基本正常，日常生活稍受限；良:无明显并发症及疼痛，但肢体功能受限，不用支具可以负重，可从事大部分日常生活，但不能从事剧烈活动；中:无肿瘤复发，但功能严重受限，需用支具，进行日常生活的能力不如术前；差：因肿瘤复发、感染、骨折需将异体骨取出或截肢及死于远处转移。本组67例，优25例，良23例，中11例，差8例，优良率71.6％。

　　讨论

　　一、深低温冷冻异体骨的优点

　　大段同种异体骨目前多采用深低温保存，与瘤段灭活后的骨段相比较，同种异体骨的机械强度明显优于瘤段骨。灭活后的瘤段骨尽管在骨端愈合及排异反应方面有其优越性，但因骨段中有瘤骨成分，其在骨胶原结构或解剖形状方面均存在缺陷，影响机械强度，极易造成骨折。本院1987～1989年进行了38例瘤段骨灭活后再植入骨肉瘤患者体内，其中50％出现骨折。其发生原因除与灭活的瘤段骨自身机械强度有关外，还与灭活方式(如采用60Co照射、高温煮沸等)、内固定方法、手术适应证选择有密切关系。而人工关节假体无生物学活性，易发生假体松动和疲劳断裂等并发症。同时由于深低温冷冻骨具有供骨形态大小不受限制，保存方便，对生物力学特性影响很小等优点，有利于移植骨的愈合[4]。

　　二、大段同种异体骨移植体内愈合过程及特点

　　实验研究表明，异体骨移植与自体骨移植愈合过程基本相似，但异体骨愈合速度缓慢[5,6]。本组67例结合部骨愈合时间平均达4.8个月，愈合时间较长。

　　结合部愈合并不意味着移植骨段已活化，其在体内的骨吸收与爬行替代仍将持续存在。从图1可以看到，结合部愈合后，移植骨段骨吸收仍清晰可见。Enneking等[7]采用四环素标记、X线摄片等方法，对人自体皮质骨移植修复进行观察，结果发现术后6～12个月内骨吸收占优势，骨强度最弱，一般至术后2年左右才逐渐恢复正常。本组3例非外伤骨折均发生在这个时期。Enneking等[8]对植入回收的同种异体骨进行病理检查发现，植入骨内部修复十分缓慢，移植后5年，移植骨仅有20％被新骨替代，深层未修复部分仍保持原有结构。本组2例患者术后3年进行异体骨段活检，也支持上述观点。根据这个愈合特点，我们设计髁上型交锁髓内钉，可以有效地防止骨吸收活跃时造成的骨段塌陷，引起骨段骨折或内固定失败（弯、断钉等）。

　　移植骨在体内愈合过程，并非单纯依靠宿主向移植骨爬行替代，而是移植骨段多途径的活化愈合过程。也就是说凡接触宿主骨端或接触移植骨床软组织的移植骨表面，爬行替代和骨诱导同时进行。我们通过异体骨移植动物实验证实，异体骨在体内

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　　中华骨科杂志2000年7月第20卷第7期ChinJOrthop,July2000,Vol.20,No.7

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　　活化过程是多途径的，即从宿主骨端向移植骨、从移植骨周围侵入至移植骨中央、从移植骨原有骨小管和哈佛管向其四周实现活化过程，其愈合主要靠骨传导，骨诱导亦发挥积极作用（待另文讨论）。李亚非等[9]对大段异体骨移植后长期转归的观察发现骨诱导在骨移植早期的新骨替代及愈合中起作用，移植后12个月愈合则主要靠骨传导。从图4，5可以看出肱骨中段骨段移植后，X线片见结合部骨折线仍清晰，仅有少许骨痂，而ECT却显示移植骨段两侧已有血供及成骨，因此可以推测移植骨是由于周围宿主侵入而发生成骨的。这与Malinin等[10]在狒狒的股骨远端行异体半关节移植术后长期随访观察到的，异体骨愈合主要靠异体骨周围大量间充质细胞侵入而伴随着新生骨形成相一致。我们在手术中，采用骨断端骨膜袖套或肌皮瓣覆盖移植，尽量不用钢板固定而采用髓内钉固定，均有利于增加移植骨与宿主的接触面，为异体骨愈合创造良好的条件。

　　图5右肱骨滑膜肉瘤异体骨段

　　移植术后3个月ECT像

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　　图4右肱骨滑膜肉瘤异体骨段

　　移植术后3个月

　　三、内固定对大段异体骨愈合的影响

　　有学者研究发现，钢板内固定比髓内钉固定易发生异体骨骨折[11]。Ozaki等[12]认为牢固的髓内钉固定，可明显减少异体骨愈合过程中的并发症。本组比较了普通髓内钉与交锁髓内钉固定骨不连的发生率，后者明显降低(P＜0.05)。因此，我们认为采用牢固的髓内钉固定在移植骨愈合过程中更具有生物力学优势，有利于异体骨愈合。

　　综上所述，应用深低温冷冻同种异体骨修复骨肿瘤瘤段切除后骨缺损是一种切实可行的有效方法，其在体内的愈合过程是多途径的活化过程，受到内固定等诸多种因素影响。因此，我们认为术前正确保存处理异体骨，术中通过有效途径增加其与宿主接触面积，维持良好生物力学特性，术后进行合理的功能锻炼，是提高手术疗效减少并发症的关键。

　　注：χ²检验，χ²=5.30,P＜0.05，说明普通非交锁髓内钉易发生异体骨移植不愈合

　　四、异体骨愈合后X线、组织活检及ECT检查

　　X线显示异体骨移植后结合部逐渐有外骨痂连接，常于3～6个月达生物学愈合。此后异体骨段骨吸收仍持续存在，且于术后6～18个月骨吸收最活跃(图1)。2例术后3年在局麻下切开股骨外髁部进行移植骨段活检，用骨刀凿取1cm×1cm大小骨块，深达骨髓腔。病理提示2例均有新骨形成，且与死骨交替存在(图2)。复习这2例术后1年的99Tc－MDP骨扫描图像，结果显示移植骨段术后1年已有骨显像，在骨端处成骨活跃(图3)。

　　五、功能恢复情况

　　术后随访结果按Mankin等^[3]标准评定，即优:肿瘤无并发症，肢体或局部功能基本正常，日常生活稍受限；良:无明显并发症及疼痛，但肢体功能受限，不用支具可以负重，可从事大部分日常生活，但不能从事剧烈活动；中:无肿瘤复发，但功能严重受限，需用支具，进行日常生活的能力不如术前；差：因肿瘤复发、感染、骨折需将异体骨取出或截肢及死于远处转移。本组67例，优25例，良23例，中11例，差8例，优良率71.6％。

图1右胫骨上段骨肉瘤异体半关节移植术后10个月

图2左股骨下段骨肉瘤异体半关节移植术后3年股骨髁部有新骨形成，且与死骨交替×40

图3左股骨下段骨肉瘤异体半关节移植术后1年ECT像

　　讨论

　　一、深低温冷冻异体骨的优点

　　大段同种异体骨目前多采用深低温保存，与瘤段灭活后的骨段相比较，同种异体骨的机械强度明显优于瘤段骨。灭活后的瘤段骨尽管在骨端愈合及排异反应方面有其优越性，但因骨段中有瘤骨成分，其在骨胶原结构或解剖形状方面均存在缺陷，影响机械强度，极易造成骨折。本院1987～1989年进行了38例瘤段骨灭活后再植入骨肉瘤患者体内，其中50％出现骨折。其发生原因除与灭活的瘤段骨自身机械强度有关外，还与灭活方式(如采用60Co照射、高温煮沸等)、内固定方法、手术适应证选择有密切关系。而人工关节假体无生物学活性，易发生假体松动和疲劳断裂等并发症。同时由于深低温冷冻骨具有供骨形态大小不受限制，保存方便，对生物力学特性影响很小等优点，有利于移植骨的愈合^[4]。

　　二、大段同种异体骨移植体内愈合过程及特点

　　实验研究表明，异体骨移植与自体骨移植愈合过程基本相似，但异体骨愈合速度缓慢^[5,6]。本组67例结合部骨愈合时间平均达4.8个月，愈合时间较长。

　　结合部愈合并不意味着移植骨段已活化，其在体内的骨吸收与爬行替代仍将持续存在。从图1可以看到，结合部愈合后，移植骨段骨吸收仍清晰可见。Enneking等[7]采用四环素标记、X线摄片等方法，对人自体皮质骨移植修复进行观察，结果发现术后6～12个月内骨吸收占优势，骨强度最弱，一般至术后2年左右才逐渐恢复正常。本组3例非外伤骨折均发生在这个时期。Enneking等[8]对植入回收的同种异体骨进行病理检查发现，植入骨内部修复十分缓慢，移植后5年，移植骨仅有20％被新骨替代，深层未修复部分仍保持原有结构。本组2例患者术后3年进行异体骨段活检，也支持上述观点。根据这个愈合特点，我们设计髁上型交锁髓内钉，可以有效地防止骨吸收活跃时造成的骨段塌陷，引起骨段骨折或内固定失败（弯、断钉等）。

　　移植骨在体内愈合过程，并非单纯依靠宿主向移植骨爬行替代，而是移植骨段多途径的活化愈合过程。也就是说凡接触宿主骨端或接触移植骨床软组织的移植骨表面，爬行替代和骨诱导同时进行。我们通过异体骨移植动物实验证实，异体骨在体内活化过程是多途径的，即从宿主骨端向移植骨、从移植骨周围侵入至移植骨中央、从移植骨原有骨小管和哈佛管向其四周实现活化过程，其愈合主要靠骨传导，骨诱导亦发挥积极作用（待另文讨论）。李亚非等^[9]对大段异体骨移植后长期转归的观察发现骨诱导在骨移植早期的新骨替代及愈合中起作用，移植后12个月愈合则主要靠骨传导。从图4，5可以看出肱骨中段骨段移植后，X线片见结合部骨折线仍清晰，仅有少许骨痂，而ECT却显示移植骨段两侧已有血供及成骨，因此可以推测移植骨是由于周围宿主侵入而发生成骨的。这与Malinin等^[10]在狒狒的股骨远端行异体半关节移植术后长期随访观察到的，异体骨愈合主要靠异体骨周围大量间充质细胞侵入而伴随着新生骨形成相一致。我们在手术中，采用骨断端骨膜袖套或肌皮瓣覆盖移植，尽量不用钢板固定而采用髓内钉固定，均有利于增加移植骨与宿主的接触面，为异体骨愈合创造良好的条件。

图4右肱骨滑膜肉瘤异体骨段移植术后3个月

图5右肱骨滑膜肉瘤异体骨段移植术后3个月ECT像

　　三、内固定对大段异体骨愈合的影响

　　有学者研究发现，钢板内固定比髓内钉固定易发生异体骨骨折^[11]。Ozaki等^[12]认为牢固的髓内钉固定，可明显减少异体骨愈合过程中的并发症。本组比较了普通髓内钉与交锁髓内钉固定骨不连的发生率，后者明显降低(P＜0.05)。因此，我们认为采用牢固的髓内钉固定在移植骨愈合过程中更具有生物力学优势，有利于异体骨愈合。

　　综上所述，应用深低温冷冻同种异体骨修复骨肿瘤瘤段切除后骨缺损是一种切实可行的有效方法，其在体内的愈合过程是多途径的活化过程，受到内固定等诸多种因素影响。因此，我们认为术前正确保存处理异体骨，术中通过有效途径增加其与宿主接触面积，维持良好生物力学特性，术后进行合理的功能锻炼，是提高手术疗效减少并发症的关键。

　　参考文献

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(收稿日期:2000-03-04)