生物植骨材料在脊柱融合术中的应用论文

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1、生物植骨材料在脊柱融合术中的应用论文【关键词】硫酸钙1引言自1911年Albee与Hibbs报道第1例脊柱融合术至今近100年，各种脊柱内固定器械日新月异，大大提高了脊柱疾病的治疗成功率。然而，即使如此，融合失败及假关节的发生率仍然较高(5％～35％)，现有的手术方法完全可以达到对脊柱坚强的内固定，但始终不能完全避免融合失败的发生［1］。影响脊柱融合成功的因素有：(1)患者自身条件：如年龄、全身状况、营养、骨质疏松等；(2)植骨方式的选择：后外侧植骨、横突间植骨、去皮质、前路椎间植骨融合等；(3)植骨床的制备；(4)植骨材料

2、的选择。国内外学者一直寻求通过提高骨移植材料性能以提高脊柱的融合率。据统计在北美每年大约有5000,000例手术涉及骨移植，已经成为仅次于输血的第二大移植手术［2］。理想的骨移植材料应具备：无毒、无副作用、取材方便.freelphosphate,TCP)及硫酸钙(calciumsulfate)为代表。优点具有较好的生物相容性，对组织无刺激，强度及塑形好，为骨修复提供良好支架。缺点是不具备骨诱导，吸收降解慢，甚至有时影响新骨的形成。另外一种是有机高分子材料，以聚乳酸(polylacticacid，PLA)、聚乙醇酸或两者的共聚

3、物为代表［8］。优点是可以与多种不同材料复合，缺点是亲水性较低，影响细胞的黏附和分布，并在体内容易引起异物反应，而且大分子材料降解周期明显延长。3．2激活物3.2.1骨生长因子骨生长因子是一类调控细胞间信号传导的低相对分子质量蛋白或肽类物质，具有诱导间充质细胞向成骨细胞分化的活性。它包括骨形态发生蛋白(bonemorphogeicprotein,BMP)、骨形成蛋白Ops和其它一些生长分化因子。1979年Urist提取出比脱钙骨基质(decalcifiedbonematrix,DBM)的产物命名为BMP，BMP是一种可溶的、

4、低分子跨膜糖蛋白，在局部其对膜内成骨和软骨内成骨均有诱导作用。BMP为可溶性，仅仅在局部起作用，它与细胞膜上的特定受体结合通过第二信使将信号传导入细胞核，激活成骨细胞表型的基因，使细胞分化为成骨细胞。BMP植入人体，间充质细胞首先渗入基质中，随着基质的降解，间充质细胞分化为成骨细胞并形成骨小梁，同时血管也向基质内长入。骨小梁从外周逐渐向基质长入。最后，骨小梁将整个基质取代，然后，骨小梁开始重构最后成为新骨。经放射学、组织学及生物力学证实，BMP所诱导的骨在功能上与自体骨完全一致。3.2.2种子细胞与组织工程学人体正常的骨修复

5、需要靠大量骨细胞进行工作，尤其成骨细胞。其种子细胞主要是靠骨膜细胞及骨髓细胞。骨膜细胞来源有限，而骨髓细胞含有确定的骨祖细胞，而且来源充足、易采取、创伤小、故具有良好的应用前景，现成骨细胞的体外培养技术已经基本成熟。近几年提出的组织工程学的概念，基本方法是体外培养分离相关细胞，后将一定量的细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上，将此细胞支架复合物植入体内或体外继续培养，通过细胞之间的相互黏附生长，分泌基质，形成一定结构功能的细胞外器官。这种方法有明显的优点：（1）不受供区来源的限制，避免排斥反应；（2）合成组织功能好能完全替

6、代被修复组织；（3）支架材料可根据不同需要而改变。4生物植材料在脊柱融合术中的应用4．1脊柱融合的现状脊柱融合的目的是通过固定过度活动的节段来减轻病人的症状。1995年An等报道了自体骨与同种异体骨在相同个体中的应用经验，他们的结论是自体骨优于冷冻同种异体骨、干冻骨、自体骨与异体骨的混合物。2002年，Gibson等报道了一个随机对照实验结果，主要研究了69例行后外侧器械固定脊柱融合术患者。这个研究结果表明同种异体骨移植与自体骨的术后融合率相似。尽管同种异体骨做为自体骨的替代物在避免供体局部并发症方面有其优势，但是术后可能的

7、感染危险性限制了它的应用。经过改善的同种异体骨的术前和术后保存和消毒技术明显损害了它的愈合能力，使得术后的融合率大大降低。以前也使用陶瓷和陶瓷混合物做为骨移植替代物。2001年Fjubayashi等进行了一个回顾性的研究。他们运用局部减压获得的碎片和HAPTCP颗粒混合物和骨条混合应用于腰椎的后外侧融合。尽管用HAPTCP形成的骨质比自体骨形成的小，但作者认为这种方法还是十分有效。ZhuP2与BMP7混合在脊柱融合中能显著增强成骨活性。人们一直在寻找其它骨移植替代品，其中硫酸钙便是一种古老而又充满潜力的替代品。早在1892年

8、，Dressman就应用硫酸钙填充骨缺损取得成功。众多成功的临床应用证实，硫酸钙生物相容性良好，局部可形成微酸性的生物环境，有利于血管和成骨细胞的长入，又能阻止纤维组织的长入，是一种安全有效的骨移植替代物。硫酸钙植入体内后可完全降解，组织学观察发现成骨细胞聚集在植入的硫酸钙周围，产生类骨质