生物活性玻璃材料在医学中的应用

生物活性玻璃材料在医学中的应用学院：材料科学与工程专业:无机非金属班级：0903学号:310906010318姓名：刘松辉生物活性玻璃在跟骨关节内骨折治疗中的应用【摘要】目的探讨生物活性玻璃在跟骨关节内骨折治疗中的临床应用及其效果。方法回顾分析我院自2003年8月至2007年11月使用生物活性玻璃植骨加重建钢板内固定治疗跟骨关节内骨折22例(26足)。结果全部病例均获得随访，6～18个月，平均12个月。疗效按Maryland足部系统法，优15足，良8足，可3足，优良率为88.5％。结论生物活性玻璃是一种理想的替代骨移植修复骨缺损的高生物活性材料。应用生物活性玻璃植骨治疗跟骨关节内骨折，对加快骨折愈合，防止跟骨塌陷，预防创伤性关节炎有显著疗效。【关键词】生物活性玻璃；跟骨骨折；内固定；植骨跟骨骨折是最常见的跗骨骨折，占跗骨骨折的60％，约75％累及距下关节［1］。治疗方法上一直存在争议，近年来，随着研究的深入、影像学技术及其内固定器材的发展，多数学者主张对累及跟距关节的跟骨骨折进行切开复位内固定，从而恢复跟骨的正常解剖关系，并重建跟骨形态，避免晚期并发症的发生，取得了良好的治疗效果［2］。我院自2003年8月至2007年11月，采用生物活性玻璃填充植骨加重建钢板治疗跟骨骨折22例(26足)，疗效满意，现报告如下。1资料与方法1.1一般资料本组22例(26足)，男性19例，女性3例；年龄25～60岁，平均42.5岁。左侧6例，右侧12例，双侧4例。伤因：坠落伤17例，交通伤5例。合并脑外伤、腹部外伤1例，腰椎骨折4例，同侧股骨转子间骨折3例，同侧踝部骨折1例，同侧胫骨平台骨折1例，同侧Colles骨折1例。全部患者术前常规行X线和CT检查，骨折按Sanders分型［3］分类：Ⅱ型3足，Ⅲ型18足，Ⅳ型5足。1.2治疗方法患者均在伤后3～14d内择期手术，连续硬膜外麻醉后，取侧卧位，患侧在上。手术采用跟骨外侧“L”型切口，采用无牵拉技术敞开暴露，即用3枚克氏针分别插入腓骨远端，距骨和骰骨，将其弯曲牵开切口皮瓣，暴露骨折端和距下关节。术中保护腓肠神经，分别用斯氏针、骨膜剥离子撬拨复位距下关节面、Bhler角、Gissane角、跟骨的长度、高度和宽度。关节复位后行生物活性玻璃填充被压缩的空隙，填充满意后，再用重建钢板塑形后置于跟骨外侧牢固固定。1.3术后处理术后均抬高患肢，常规预防性应用抗生素静脉滴注2～3d，术后24h即开始足趾的被动运动，48h开始足趾和踝关节的主动运动。术后复查X线片，根据骨折愈合情况决定半负重和完全负重行走的时间。2结果所有患者术后均接受X线摄片检查，术后伤足跟骨的Bhler角、Gissane角、长度、高度和宽度均基本恢复。本组22例获得6～18个月(平均12个月)的随访，功能恢复采用Maryland［3］足部评分标准评定，包括疼痛、功能两个方面，功能评定包括步态、稳定性、是否需要扶拐、跛行、穿鞋、上楼梯、对不平路面的适应、外观、关节功能。该标准总分为100分，其中优为90～100分，良为75～89分，可为50～74分，差为50分以下。本组：优15足，良8足，可3足，优良率为88.5％。并发症：1例发生皮肤切口部分坏死，2例发生切口渗液，均在换药后愈合。3讨论跟骨是人体中最大的跗骨，在人体负重和行走中起重要作用。跟骨是内外侧纵弓的共同后壁，其上部具有前、中、后三个关节面，与距骨构成距下关节，维持距下关节运动和力学的稳定，其中后关节面的面积最大，承受大部分体重。跟骨的正常形态既是维持足弓形态及其稳定的重要条件，又是保证跨踝关节的小腿肌肉正常发挥作用的基础。跟骨骨折多由高处坠落，足跟着地压缩所致，骨折多为粉碎性，坠落高度大于3.4m者容易引起并发症［4］。跟骨骨折后的跟骨长度缩短，宽度增加，高度下降，距下关节不平整，Bhler角减小、消失或反角，Gissane角缩小或增大，导致足弓塌陷，影响足的力学强度，且可形成创伤性扁平足。跟骨上部的三个关节面之间正常关系的丧失、关节面的不平整和移位必将引起距下关节受力和运动的改变，终将引起创伤性关节炎。因此，解剖复位、恢复跟骨正常形态、重建距下关节是治疗跟骨骨折的关键［5］。跟骨主要由松质骨构成，仅在后关节面前下方及其跟骨结节后下方的骨皮质稍厚，约1～2mm，其他部位骨皮质极薄［6］。受伤时易发生压缩性骨折，导致关节面台阶样移位。手术恢复距下关节面、Bhler角、Gissane角及其长度、宽度和高度后，跟骨骨折处往往出现大小不一且不规则的空腔，若单纯行内固定，关节面的解剖复位和稳定往往难以维持，载荷后极易导致再塌陷。因此，对这类骨折目前主张术中用移植骨填充植骨，以防止再塌陷［7］。常用填充材料主要有自体骨、冻干骨和人工骨等。自体骨效果最好，但是自体骨的使用常因取骨量有限、取骨区骨折和疼痛以及增加了手术时间和出血量等而受到限制；冻干骨存在免疫排斥反应、伤口发生渗液和继发感染的危险；人工骨自20世纪90年代以来发展很快，价格合理，使用方便，现已成为主要的骨移植替代材料。FranzXaverDrmed等［8］指出理想的骨移植替代材料必须具备：a)良好的生物相容性；b)能迅速与周围骨结合，促进成骨活性；c)具有可吸收性，被周围正常骨取代。本组使用的生物活性玻璃是一种生物活性玻璃(45S5Bioglass)，由美国弗罗里达大学Hench教授于90年代中期研制，美国生物材料公司开发的一种新型人工合成材料，该材料的骨修复作用部分系由其生物活性成份：45％SiO2、24.5％CaO、24.5％NaO和6％P2O5等起作用。生物活性玻璃作为骨移植替代材料，完全符合以上标准，其作为骨移植替代材料，具有以下显著优点：a)具有骨诱导，加快骨折愈合作用。当生物活性玻璃被植入缺损部位后，其表面迅速与组织液发生反应，在其表面很快形成硅胶层和羟基碳磷灰石层，易于吸附组织液中与人体本身修复有关的生物成分，如纤维蛋白、胶原纤维、BMP等。其中BMP能诱导未分化间充质细胞分化为成骨细胞，同时生物活性玻璃表面产生Si，Ca，P，Na离子，其中可溶性Si离子能刺激成骨细胞繁殖，激活干细胞产生TGFβ，后者又可激发成骨细胞分化，生长以及对基因的调控，从而加速生物活性玻璃颗粒周围骨组织的增殖，约6～12d基质矿化，使成骨细胞转变为成熟的骨细胞［9］。郝思春［10］应用生物活性玻璃植入骨缺损处，短时间内可产生大量骨痂，缩短骨折愈合时间。在Oonishi实验中生物活性玻璃植入2周后即出现新骨形成，3～6周后新骨大量增殖，稠密的骨小梁已完全包绕生物活性玻璃颗粒表面，12周后多数生物活性玻璃被吸收并在颗粒间形成骨桥连接［11］。本组治疗患者2周后即有骨痂形成，4周后产生较多骨痂，8周后有大量骨痂。b)具有良好的生物相容性及其降解性，最终能完全被自体新生骨组织取代。本组使用生物活性玻璃治疗的病人，在随访期间内，无一例出现与生物活性玻璃相关的局部和全身并发症。c)具有骨传导作用。本组使用的生物活性玻璃孔径在90～310μm范围内，有利于毛细血管和成骨细胞的长入及其骨组织的形成，为宿主骨痂爬行替代提供了良好的内环境。d)生物活性玻璃与宿主骨之间具有良好的界面稳定性。生物活性玻璃与骨的连接界面之间没有弹性系数失配，它能在很短时间内迅速与骨组织结合，并能与软组织迅速形成紧密连接，使应力被传递到整个界面，消除骨的应力保护。e)具有黏附性和止血作用。由于跟骨主要由松质骨构成，骨折缺损处往往渗血较多，生物活性玻璃与少量血浆混合后具有良好的黏附性，而且具有一定的止血作用。由于以上优点我们认为，使用生物活性玻璃植骨加重建钢板内固定治疗跟骨关节内骨折，对加快骨折愈合，防止跟骨塌陷，预防创伤性关节炎有显著疗效，是跟骨关节内骨折较理想的手术方法之一。致力于成为医务工作者晋升职称心灵导师；是目前国内收录医学期刊、医学杂志最多最权威的医学学术平台；提供免费医学期刊在线阅读；网罗和甄选海量优秀医学论文检索，独立研发医学在线资源分享库和医学在线模拟考试库；整合刊类、标题、关键词检索及全文检索，并独家研发刊社管理和刊社加盟系统、在线投稿、在线查稿、在线阅读、远程审稿、在线下载等系统；聚刊社力量，建服务平台，让晋升网通过“专业”走入每一个医务人员的身边是我们不懈的追求目标；【参考文献】［1］张炼，陶继军，郭克斌，等.跟骨关节内骨折的内固定手术治疗［J］.实用骨科杂志，2007，15(4)：233235.［2］劳晨登，赵劲民.跟骨关节内骨折手术治疗进展［J］.广西医学，2006，28(5)：711714.［3］SandersR，FortinP，DipasqualeT，etal.Operativetreatmentin120displacedintraarticularcalcanealfractures.Resultsusingaprognosticcomputedtomographyscanclassification［J］.ClinOrthopRelatRes，1993，290(1)：8795.［4］邹剑，章啤，张长青，等.跟骨骨折切开复位内固定术后伤口并发症的临床分析［J］.中华创伤骨科杂志，2006，8(7)：647649.［5］俞光荣，燕晓宇.跟骨骨折治疗方法的选择［J］.中华骨科杂志，2006，26(2)：134141.［6］梁军，胡滨成.跟骨的形态结构特点及其临床意义［J］.中国临床解剖学杂志，2000，18(2)：118120.［7］甄相周，王亮，李付彬，等.一期植骨手术内固定治疗跟骨关节内骨折［J］.河南外科学杂志，2006，12(6)：57.［8］FranzXaverHuber，JoachimHillmeier，NicholasMcArthur，etal.TheUseofNanocrystallineHydroxyapatitefortheReconstructionofCalcanealFractures：PreliminaryResults［J］.JFootAnkleRes，2006，45(5)：322328.［9］孙俊英.骨移植替代材料在加速骨折治疗中的应用［J］.中华创伤骨科杂志，2005，7(5)：466451.［10］郝思春，孙俊英，王禹基，等.生物活性玻璃治疗胫骨骨折的疗效观察［J］.江苏医药，2004，30(2)：8485.［11］OonishiH，KushilaniS，YasukawaE，etal.Particularbloglasscomparedwithhydrox)apatiteasabonegraftsubstitute［J］.ClinOrthop，1997，(334)：316325.