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【摘要】 ［目的］ 通过不同植骨在青少年特发性脊柱侧凸后路矫形植骨融合术中的应用比较，探讨其临床应用效果。［方法］ 回顾性分析2000年～2005年行后路钉-棒系统矫形手术的71例青少年特发性脊柱侧凸患者，其中自体骨移植21例（A组），同种异体骨移植23例（B组），自体骨混合同种异体骨移植27例（C组），比较随访第3、9、15、36个月的融合率、Cobb’s角丢失率及假关节发生率。［结果］A组平均融合节段7个，B组平均融合节段7.6个，C组平均融合节段8个。随访的第3个月，融合率、Cobb’s角丢失率及假关节发生率A组、B组、C组无显著性差异（P>0.05）。第9个月，A组融合率高于B、C两组，A组与B、C组有显著性差异（P<0.05），B、C组间无显著性差异（P＞0.05），Cobb’s角丢失率及假关节发生率A、B、C组无显著性差异（P＞0.05）。第15、36个月，融合率、Cobb’s角丢失率及假关节发生率A、B、C组无显著性差异（P＞0.05）。［结论］同种异体骨移植、自体骨混合同种异体骨移植与自体骨移植在青少年特发性脊柱侧凸后路矫形手术中对维持矫形效果可取得相近的近远期临床效果。
【关键词】 骨移植； 脊柱融合； 特发性脊柱侧凸； 青少年
Bone graft in the posterior route surgery of adolescent idiopathic scoliosis∥ZHANG Peng, LIU Guo-hui, YANG Shu-hua, et al. Department of Orthopaedics, Union Hospital ,Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology，Wuhan,Hubei 430022，China
Abstract: ［Objective］To compare the clinical results of different bone graft in the posterior route spinal fusion of adolescent idiopathic scoliosis. ［Method］A retrospective study was made in 71 case of adolescent idiopathic scoliosis,who were operated on with posterior instrumentation of screw-rod fixation system from 2000 to 2005.All of the patients were divided into three groups,autologous bone graft in 21 cases (group A),allogous bone graft in 23 cases(group B), autologous bone mixed allogous bone graft in 27 cases (group C). The fusion rate, the Cobb’s angle loss rate of incidence and pseudoarthrosis were compared among the three groups at 3,9,15,36 months follow-up.［Result］There were average number of 7,7.6,8 fused segments in groups A,B,C respectively.The fusion rate, the Cobb’s angle loss rate of incidence and pseudoarthrosis showed no significant difference among the three groups at the 3 month follow-up(P> 0.05).The fusion rate of group A was higher than that of group B and C(P<0.05), but no significant difference between group B and C(P>0.05),the Cobb’s angle loss rate of incidence and pseudoarthrosis showed no significant difference among the three groups at the 9 months follow-up(P> 0.05).There was no significant difference among the three groups at the 15 and 36 months follow-up(P> 0.05).［Conclusion］There are same recent and long-term clinical results with the three different bone grafts in the posterior route spinal fusion in adolescent idiopathic scoliosis.
Key words：bone graft; spinal fusion; idiopathic scoliosis; adolescent
坚强与持久的骨性融合是青少年特发性脊柱侧凸矫形手术成功的关键之一。自体骨是脊柱植骨融合术的良好骨移植材料［1］，但是在脊柱侧凸矫形手术中存在脊柱融合节段长，且青少年骨骼发育尚未成熟等特点，使自体骨供应不足及来源困难，这样寻找与自体骨具有相同效果的骨移植材料就成为脊柱外科医生及组织工程学关心及研究的热点。同种异体骨是现在临床上应用最多的骨移植材料之一。本文回顾性对比分析2000年～2005年本科应用不同骨移植材料在71例青少年特发性脊柱侧凸后路矫形手术的临床应用效果。
1 材料与方法
1.1 一般资料 A组（自体骨移植组）：男8例，女13例，年龄14～19岁，平均17.1岁；Cobb’s角38°～70°，平均54.3°；King分型Ⅰ型6例，Ⅱ型5例，Ⅲ型7例，Ⅴ型3例；Risser征Ⅲ～Ⅴ度，Ⅲ度5例，Ⅳ度7例，Ⅴ度9例；钉-棒系统使用长城系统16例，CDHM8系统5例。B组（同种异体骨移植组）：男6例，女17例；年龄12～18岁，平均15.2岁；Cobb’s角48°～75°，平均56°；King分型Ⅰ型9例，Ⅱ型5例，Ⅲ型3例，Ⅴ型5例，未分型1例；Risser征Ⅲ～Ⅴ度，Ⅲ度12例，Ⅳ度7例，Ⅴ度4例；钉-棒系统使用长城内固定系统13例，CDHM8系统8例。C组（自体骨混合同种异体骨移植组）：男9例，女18例；年龄12～20岁，平均16.9岁；Cobb’s角40°～70°，平均53.4°；King分型Ⅰ型12例，Ⅱ型5例，Ⅲ型6例，Ⅳ型1例，Ⅴ型2例，未分型1例；钉-棒系统使用长城内固定系统18例，CDHM8系统9例。同种异体骨为冻干同种异体松质骨（山西省医用组织库）；长城内固定系统（北京奥斯比利克公司）；CDHM8系统（美国枢法模-丹历公司）。
1.2 骨移植融合方法 上述三组骨移植融合方法保持一致。按脊柱侧凸类型及后路矫形植骨融合原则准备植骨床并植骨：首先去除关节突、椎板及横突上的软组织，然后去除双侧小关节软骨，用骨刀、咬骨钳等去除所有融合节段内的椎板及横突皮质骨。A组植入修剪成火柴状的自体髂骨，B组植入经生理盐水浸泡30～40 min的冻干同种异体松质骨，C组髂骨碎块与经上述处理的冻干同种异体松质骨碎块。植入完成后，都使用医用可吸收明胶海绵覆盖。
1.3 术后处理 术后常规静脉使用抗生素6～8 d。切口负压引流2～3 d。卧床休息6～8 d后佩戴支具下床活动，出院后统一白天佩戴支具3～6个月。
1.4 测量、评价指标及统计学分析 摄术前、术后，随访第3、9、15、36个月的全脊柱正侧位X线片，测量Cobb’s角，观察植骨融合情况，并使用Bridwell等 ［2］方法进行评价。各组间结果采用组间配对t检验。
2 结果
A组：融合平均7个节段（5～10个），手术时间平均4.9 h（3.7～7 h），出血量平均680 ml（450～1 600 ml）。切口Ⅰ期愈合。Cobb’s角由术前的平均54.3°（38°～70°）矫正至术后的平均12°（4°～19°），平均矫正率77.9%。术后随访平均3.2年（3～5年），随访第3个月，Cobb’s角平均12°（4°～19°）；第9个月，Cobb’s角平均14.5°（4°～23°）；第15个月，Cobb’s角平均15.8°（7°～25°）；第36个月，Cobb’s角平均18.7°（9.1°～27°）。末次随访植骨融合率100%，未发生螺钉松动、断裂、断棒、感染等并发症(图1a～c)，发生取骨处疼痛3例（不需药物处理）。
B组：融合平均7.6个节段（5～11个），手术时间平均3.4 h（2.5～6.7 h），出血量平均520 ml（350～1 500 ml）。切口Ⅰ期愈合。Cobb’s角由术前的平均56°（48°～75°）矫正至术后的平均10.7°（3.5°～17°），平均矫正率80.9%。术后随访平均3.1年（3～5年），随访第3个月，Cobb’s角平均10.7°（3.5°～17°）；第9个月，Cobb’s角平均11.5°（3.5°～18°）；第15个月，Cobb’s角平均12.8°（5°～20°）；第36个月，Cobb’s角平均16.3°（7°～22°）。末次随访植骨融合率100%，未发生螺钉松动、断裂、断棒、感染等并发症（图2a～c）。
C组：融合平均8个节段（6～11个），手术时间平均3.6 h（2.7～7 h），出血量平均550 ml（380～1 500 ml）。切口Ⅰ期愈合。Cobb’s角由术前的平均53.7°（40°～70°）矫正至术后的平均11°（2°～16°），平均矫正率79.5%。术后随访平均3.2年（3～5年），随访第3个月，Cobb’s角平均11°（2°～16°）；第9个月，Cobb’s角平均12.4°（5°～17°）；第15个月，Cobb’s角平均13.9°（7°～18.9°）；第36个月，Cobb’s角平均17.4°（10°～20°）。末次随访植骨融合率100%，未发生螺钉松动、断裂、断棒、感染等并发症（图3a～c），发生取骨处疼痛1例（不需药物处理）。
A、B、C三组在性别、年龄、Cobb’s角、融合节段无显著性差异，而在手术时间、出血量A组与B、C组有显著性差异，B、C组无显著性差异（表1）。在各随访时间点A、B、C三组患者术后矫正丢失率无显著性差异（表2）。在术后第9个月A组融合率与B、C组有显著性差异，A组高于B、C组，而B、C组无显著性差异，在术后的15个月后融合率A、B、C三组无显著性差异（表3）。
3 讨论
3.1 自体骨移植的优越性及局限性 自体骨具有良好的生物诱导、传导及生成作用，因此成为骨移植融合术的金标准［1］。自体髂骨、肋骨、腓骨是自体骨移植的主要自体骨材料来源，且可取得良好的骨性融合［3～5］。青少年特发性脊柱侧凸是青少年常见的肌肉骨骼系统畸形之一，良好的手术矫形及内固定可取得良好的近期矫形效果，但对于手术矫形的巩固及维持则需要脊柱坚强与持久的骨性融合。自体骨不但具有骨融合的三个基本要素，而且具有良好的生物相容性、高融合率、无疾病传播等优点［6］，一直是脊柱外科医生的首选。在伴有胸廓畸形的青少年特发性胸椎侧凸，以肋骨为自体骨供给来源，不但可以取得良好的骨性融合，而且通过切除肋骨纠正了胸廓畸形［7］。Kim等［5］在脊柱融合术中应用带血管的自体腓骨骨移植取得了良好的临床疗效。本研究的A组病例中，经随访所有患者取得良好的临床骨性融合。
虽然自体骨骨移植在脊柱融合术中具有以上优点，但是在青少年特发性脊柱侧凸后路矫形手术中，由于青少年骨骼发育尚未成熟，且融合节段较长等特点，而自体骨存在供给不足等缺点；髂嵴供骨自体骨移植时，可引起供骨区较高的相关并发症，如：慢性疼痛、神经血管损伤、血肿、感染、骨盆应力骨折或骨盆不稳等［8］；肋骨供给自体骨移植时，取骨时易伤及胸膜、肺脏等，且过多切除肋骨可引起局部反常呼吸运动。青少年特发性脊柱侧凸后路矫形手术，手术时间长、创伤大、出血多，取自体骨时，使手术时间延长及出血量增加，麻醉时间延长不利于病人术后的恢复，同时增加了相关风险，而且自体骨移植也有较高的脊柱融合失败率［9］。表1 三组患者的一般情况组别年龄（岁）融合节段（个）手术时间（h）出血量（ml）A组17.1(14～19)7(5～10)4.9(3.7～7)680(450～1600)B组15.2(12～18)7.6(5～11)3.4(2.5～6.7)520(350～1500)C组16.9(12～20)8(6～11)3.6(2.7～7)550(380～1500) 注：手术时间、出血量A组与B、C组有显著性差异（P＜0.05）
表2 三组患者各时间点Cobb’s角情况（单位：度）组别术前术后第3个月第9个月第15个月第36个月A组54.3(38～70) 12(4～19)12(4～19)14.5(4～23)15.8(7～25)18.7(9.1～27)B组56(48～75)10.7(3.5～17) 10.7(3.5～17) 11.5(3.5～18)12.7(5～20)16.3(7～22)C组53.7(40～70)11(2～16)11(2～16)12.4(5～17) 13.9(7～18.9)17.4(10～20) 注：三组间在各随访时间点Cobb’s角丢失率无显著性差异（P＞0.05）
表3 三组患者在不同随访时间点的融合率情况组别3个月9个月15个月36个月A组9.5%(2/21)52.4%(11/21)95.2%(20/21)100%(21/21)B组8.6%(2/23)34.8%(8/23) 95.6%(22/23)100%(23/23)C组11.1%(3/27)37.0%(10/27) 96.2%(26/27)100%(27/27) 注：第9个月融合率A组与B、C组有显著性差异（P＞0.05）3.2 同种异体骨移植的优越性及局限性 随着现代纯化、加工储存技术及组织工程学的进步与发展，同种异体骨、脱钙骨基质、生物合成骨材料等在脊柱外科中已有大量的应用［10］，其中临床应用最广泛且行之有效的是同种异体骨移植［11、12］。Jones等［13］将冻干同种异体骨应用于55例儿童特发性脊柱侧凸中，经平均39个月随访，骨性融合率达92.7%，矫形丢失率平均3.4°,无假关节发生。Knapp等［12］回顾性分析研究111例青少年特发性脊柱侧凸患者应用不同内固定系统矫形加冻干同种异体骨植骨融合，经平均72个月的随访，3例发生假关节，没有发生断钉断棒等并发症，矫形丢失平均3.5°，融合率及对矫形的维持甚至优于文献报道的应用自体骨移植的病例。Betz等［7］报告37例青少年特发性脊柱侧凸患者行后路矫形冻干同种异体骨植骨融合术，经24～60个月的随访，1例患者因出现椎弓根钉断裂而形成假关节，重新行后路矫形翻修手术并用冻干同种异体骨进行植骨融合，经15个月随访达完全骨性融合。Watkins等［14］利用同种异体骨行椎间结构性植骨，经平均2.8年的随访，其发生后凸畸形等融合丢失率明显低于行自体肋骨骨移植。本研究的B、C组病例，在随访的第12个月以后，其可取得与A组相同的融合率及平均矫形丢失率。
在青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中，同种异体骨不仅避免了骨量不足等缺点，而且具有较高的融合率，较低的假关节发生率，但是这又明显增加了患者的医疗费用，并不符合我国的国情及现有的医疗水平，而且在其他许多国家获取同种异体骨是非常困难的［6］。无论是同种异体骨，还是脱钙骨基质、陶瓷制品、骨形态发生蛋白，都存在价格昂贵，大多数患者及其家属不愿意接受等缺点。虽然现在有着较高的消毒及纯化技术，但目前尚没有一种方法能完全杜绝交叉感染的发生［15］。
3.3 展望 在青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中，如何取得并维持良好的矫形效果，成为脊柱外科医生关心及研究的热点及重点。那么是否可以根据青少年生长发育特点及青少年特发性脊柱侧凸矫形后的生物力学要求，研究并发明一种内固定系统直接用于前路或后路矫形手术，而不需要植骨融合就可以取得并维持良好的矫形效果呢？到目前为止尚未见有关研究的报道。虽然Violas等［6］及Betz等［7］利用原位自体骨移植在青少年特发性脊柱侧凸后路矫形手术中取得了良好的临床效果，避免了取自体骨移植或同种异体骨的并发症及缺点，但还没有大量有关原位自体骨移植临床研究的报道。
如何研制出与自然骨具有相同结构及结构性能，且价格低廉的骨合成材料是目前骨组织工程学研究的热点。随着研究的不断深入，人们已经明确短时间内促进新骨的形成是进行骨融合的关键所在。目前的组织工程学研究多数从上述观点出发［10］。那么怎样短时间内促进新骨的形成，研究者必须明确骨组织的再生过程及再生调节机制。目前的陶瓷制品、骨形态发生蛋白、骨诱导发生蛋白等就是模拟骨再生过程和（或）再生调节过程。 图1aAIS，KingⅢ，术前Cobb’s角38° 图1b后路矫形自体髂骨融合术，术后Cobb’s角4° 图1c末次随访Cobb’s角9.7°，丢失5.7° 图2aAIS，单腰弯，术前Cobb’s角48° 图2b后路矫形同种异体骨融合术，术后Cobb’s角3.5° 图2c末次随访Cobb’s角7°，丢失3.5° 图3aAIS，King，Ⅱ型术前Cobb’s角50° 图3b后路矫形自体骨混合同种异体骨融合术，术后Cobb’s角6° 图3c末次随访Cobb’s角10.2°，丢失4.2°
随着现代科学技术的不断发展，特别是近年来的基因治疗研究的深入，我们相信青少年特发性脊柱侧凸的矫形治疗将取得骄人的成果，也许将来不经外科治疗而直接注射基因治疗药物就可以矫正脊柱侧凸畸形。
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作者单位：华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科，武汉