羊股骨截骨延期手术产生外骨痂生长带早期桥接巨大骨折间隙的实验研究

来源 :中国健康月刊·理论版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dyqxcici
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  【摘要】 目的研究羊股骨截骨延期手术内固定产生早期丰富的骨痂愈合,揭示延期手术的实质所在,为切开复位寻找高效愈合的新途径。方法取成年山羊8只,随机分为A、B两组,每组各4只,A组为实验组,B组为对照组。两组均行股骨中段线锯截骨,电凝充分破坏周围骨膜。B组即时钢板内固定,骨端制造1cm的缺损。A组14天后软组织愈合骨端周围形成了大量的肉芽骨痂后再行切开复位钢板内固定,同时也制造1cm缺损。结果A组有术前已形成的外骨痂,早期在骨缺损周围形成有效的梭形外骨痂,使骨缺损早期获得有效的桥接,骨折的稳定性没有丢失,获得大骨痂愈合。B组无外骨痂桥,早期骨折间隙有所回缩,但没有完全松动,骨端骨痂缓慢生长逐渐推进最终会合,产生正好填平骨折间隙的小骨痂愈合。结论羊股骨截骨延期手术在内固定手术以前培养并预存了外骨痂生长带,既可以自我生长成骨,又是骨端骨痂快速生长的支架,可以早期桥接骨折间隙、防止骨折间隙形成瘢痕阻挡、预防骨痂形成不良、弥补器材稳定不足。
  【关键词】 延期手术;骨痂形成;骨痂愈合;实验研究;动物实验
  
  【Abstract】 Object: To study abundant callus healing in primary stage, caused by delayed operation internal fixation for the goat femoral osteotomy, and reveal the essential of the delayed operation. In order to explore the new way of reliable healing for open reduction.Methods: 8 adult goats were randomly divided into two groups, A and B group.Four goats per group, A group was the experimental group, B group was the control group. Bothgroups were undergone middle femoral osteotomy using line saws, electric coagulation was used to damage the surrounding periosteum. internal plate fixation was performed in group B immediately. Internal plate fixation was performed after 14 days when abundant bone callus had formed surround bone-side. 1cm bone defect was made in both groups. Rusults: Bone callus formation surround the bone defect before surgery in group A, these effective spindle callus bridge the bone defect in early stage, which ensure the stability of bone fragment. However, there was not external callus bridge in group B, fracture gap retracted early, but didn’t completely loose. Bone callus surrounding the bone side grew slowly and gradually promote the fragments healed together.Conclusion: The delayed operation in goat femoral osteotomy cultivated and stored external callus growth zone,which can self-growth into the bone, as well become the support for the rapid growth of callus between the bone sides. The skill can bridge the gap in early stage and prevent the formation of fracture gap scar barrier, and make up for the shortage of equipment stability
  【Key words】delayed operation, bone callus formation,bone callus healing,experimental research, animal experiment.
  近年来通过保护血供来保护骨生长的骨折微创治疗理念取得了巨大成就,但是一些特殊部位的骨折、开放骨折,或受经济技术条件所限,许多具体骨折无法应用这种微创手段,只能使用传统的切开复位的方法。本研究通过观察羊股骨截骨延期手术产生外骨痂生长带,在骨缺损的情况下产生早期丰富的骨痂愈合,说明延期手术可以在骨折局部培养并预存骨折愈合能力,为切开复位开避高效愈合的新途径。
  1 材料与方法
  1.1 一般材料
  1.1.1 實验动物:正常4-5岁的成年山羊(购自第四军医大学附属西京医院实验动物中心),雌雄不限,体重17-25公斤,股骨长18-25cm,统一饲养,所有动物均无手术区创伤、感染及畸形,也无其它全身疾病,且为同一饲养员饲养,所有操作程序均遵守第四军医大学动物实验准则。
  1.1.2 钢板:采用天津市人立骨科器械有限公司生产的直型钢板,6孔×100mm,宽12mm,厚3mm,部分根据需要增加螺孔,改为8孔×100mm,10孔×100mm。
  1.2 实验方法:取成年山羊8只,随机分为A、B两组(各四只),A组为实验组,B组为对照组。用速眠新Ⅱ号,以0.15ml/Kg的剂量于项部行肌肉注射麻醉。常规消毒铺巾后取单侧股部沿股骨直切口,长约8cm,无菌条件下切开皮肤及深筋膜,分开股外侧肌间隙,显露股骨,用线锯于股骨中段横行截骨,电凝充分破坏周围骨膜,破坏范围3cm长,获得股骨骨折模型。B组截去10mm,直接用6、8或10孔钢板固定,固定后断端保持10mm的间隙。A组截骨后缝合切口,使骨折保持自然状态,14天后再次切开显露断端,同样截去10mm,6-10孔钢板固定,构成骨端间10mm的间隙。操作时紧贴骨皮质剥离,尽量保持肉芽、骨痂与周围组织的连续性,同时将已脱落的肉芽骨痂植于骨折间隙。术后统一应用三天抗生素,动物自由活动,早期患肢多呈悬吊状。钢板固定2周后静脉注射四环素,5周后静脉注射钙黄绿素进行组织标记。术后6周统一处死动物标本。
  1.3 观察指标及方法:分别于术后3天、2周、4周、6周行CR-X线照相,观察骨痂增殖数量,用一透明格板密合于X线片上(格板方格为边长5mm的正方形),计数皮质旁骨痂数量的总和以方格数目表示,比较两组骨痂变化情况。处死动物后取出股骨标本行CT分析及骨端间组织硬组织切片荧光双标分析。
  1.4 统计学方法统计学处理所得数据用SPSS 13.0统计分析软件分析,应用t检验进行组与组间比较,结果采用x±s,P<0.05为差异具有统计学意义。
  2 结果
  2.1 术后X-ray观察分析(见统计图)
  2.1.1 术后3天:两组均固定良好,A组于钢板对侧可见少量骨痂(术前已形成的骨痂),B组无骨痂。
  2.1.2 术后2周:A组骨折固定稳定,骨折间隙无丢失,钢板对侧可见连续性骨痂桥(见图1a)。B组两骨断端回缩靠近,骨折间隙短缩一半,全部螺钉均向骨折端倾斜,但钢板与骨干接触良好,稳定性基本存在。骨折间隙及钢板对侧无骨痂桥,骨端及全部骨膜剥离的骨干表面均可见薄层骨痂,远离骨折端处骨痂明显较厚(见图2a)。
  2.1.3 术后4周:A组骨痂桥明显增厚接近梭形,骨折间隙亦有骨痂。B组断端骨痂已经接近会合(因为需要生长的距离缩短一半),螺钉倾斜度同前,没有进一步松动。骨干骨痂较薄,比较均匀,且与骨干平行。
  2.1.4 术后6周:两组骨折均愈合。A组为大梭形骨痂愈合,钢板侧为小梭形,钢板对侧为大梭形(见图1a)。B组为哑铃形的小骨痂愈合。钢板侧无骨痂,钢板对侧平行骨干的骨痂(图2b)。两组平均骨痂数量对比见统计图。
  2.1.5 两例6孔钢板固定者A、B组各一例,术后2周A、B组螺钉均松动,骨折成角畸形,但骨折间隙仍保持原骨折间隙的2/3,同时A组骨痂桥断裂成角。术后6周骨折稳定性没有继续丢失,骨折间隙及成角状况仍保持术后2周的情况,但A组形成大的骨痂桥接,活杀后标本骨折稳定,无反常活动,病理切片为新生骨小梁。B组骨干表面有较厚的平行骨干的骨痂,但骨折间隙无任何骨痂,两端骨痂之间也保持与骨折间隙同样的距离,无骨痂会合,活杀后标本骨折有反常活动,病理切片显示:断端之间及骨痂之间均为纤维组织。
  2.2 新生骨痂CT分析:将术后6周标本取掉钢板后行CT扫描分析,横断面显示骨痂最大纵横径,A组为4.3cmX 3.3cm(图8b),B组为3.0cmX2.15cm(图8a)。A组钢板对侧可见两处生长良好的骨化带,位置相当于外骨痂生长带(图7b.图8b),CT值分别为1500Hu及1170Hu。B组骨痂比较均匀,CT值为320-770Hu。
  2.3 组织切片分析:取术后6周标本行骨端间组织塑料切片荧光双标显示:A组可见成熟粗大的黄色骨小梁显示早期成骨(图5a),新生的绿色部分骨小梁粗大密集、堆积范围较大,显示后期成骨也比较旺盛(图5b)。B组没有黄色骨小梁,所以没有显示早期成骨,新生绿色骨小梁稀疏细小而不成熟,堆积范围较小,完全为绿色,显示仅有后期成骨,而且比较缓慢(图6)。
  两组动物术后平均骨痂数量对照图
  3 讨论
  长期以来骨折内固定多强调早期手术内固定,反对延期手术内固定。虽然上世纪60年代西方学者Charnley[4]、Smith等人大量报道过延期手术内固定的好处,Frost于80年代提出过延期手术的二次创伤愈合反应[1],但近20年的临床研究多不支持延期手术的好处。然而在基层医院的条件下,许多临床医生发现一些原始损伤过重的骨折产生低质量愈合似乎与早期手术有一定的相关性。为了揭示延期手术的实质作用,我们设计了羊股骨截骨的动物实验,首先用线锯于股骨中段截骨,制造标准的横断骨折模型,同时电凝破坏周围骨膜,破坏范围3cm长。然后在自然状态下度过一个完整的炎症期,并产生肉芽骨痂,14天后再行切开复位坚强内固定,保留肉芽骨痂与周围软组织的连续性,同时制造1cm长的骨缺损。缺损内无任何骨质成分,稳定固定也使骨端间无相互作用,仅有周围软组织及已生成的肉芽骨痂带。这样就排除了骨端与骨膜的直接愈合活动,将首次手术炎症反应所生成的外骨痂生长行为(图1a)与早期手术的骨端骨痂生长行为(图1b)分别展示,反映两种骨痂在骨折愈合中的生长轨迹,为延期手术的作用寻找理论根据。
  本实验结果显示延期手术可以产生早期丰富的骨痂愈合,可以快速桥接巨大骨折间隙。其根本原因就是延期手术在内固定以前培养并预存了骨痂或骨痂前体,形成了强大的外骨痂生长带(图1a)。Mckibbin指出:“外桥骨痂反应灵敏、生长迅速、可以早期桥接骨折间隙”[5],延期手术正是将这一强大的外桥骨痂反应有效的应用于坚强内固定,产生稳定固定下的大骨痂愈合(图1b),早期手术只是舍弃了这一作用(图2b)。外骨痂生长带既是活性生长板又是骨端连接桥,其中大量包含的已经完成了“致敏、刺激、增生、分化的原始细胞”[1]很快向成骨细胞发展,使该桥梁快速成骨增厚,骨端骨痂沿此桥梁推进更快、更持续(因为没有瘢痕阻挡),使巨大骨缺損早期形成骨痂桥,避免了可能发生的早期稳定性丢失,使骨折早日进入生长更稳定、稳定更生长的良性循环轨道。相反早期手术的B组没有外骨痂生长带,早期没有骨痂桥(图2a),在两端骨痂会合以前不会产生任何来源于骨生长的稳定,即使会合其稳定能力也是脆弱的,所以钢板固定的稳定性随时可能丢失,容易进入不稳定更不生长、不生长更不稳定的恶性循环轨道(图4b)。
  Richard用狗桡骨做实验发现延期手术只是在骨折愈合早期有加快骨生长的作用,远期效果无差异[8],似乎否定了延期手术的好处。但是临床实践中骨折是否生长顺利往往决定于早期治疗,后期一旦进入某种生长不良的趋势,临床医生很难用非手术的办法使其改变。所以要使骨折后期生长顺利,就必须在骨折早期设法刺激并利用主骨折间隙的骨生长活性。延期手术术前的闭合炎症良性运动是骨生长活性的最佳刺激环境,原始细胞的转移、致敏、刺激、增生、分化在这一时期充分进行,其所产生的外骨痂生长带正好可以使骨痂生长能力早期培养并预存,从而避免了后期可能出现的骨痂生成不良。
  张耀旋于1989年对36例股骨中下段骨折实施延期手术,同时做了动物实验,发现“延期手术可以刺激良好的外骨痂生长,但必须配合低硬度钢板固定的引导,随着接骨板的钢度增加外骨痂会减少”[12]。他的实验将外骨痂与骨端骨痂混为一体,把外骨痂生长带的作用归功于低硬度钢板固定下的两骨端的相互作用,忽视了已经预存的骨痂或骨痂前体在坚强固定下可以继续发挥作用。本实验两骨端存在巨大间隙完全分离,骨端之间并没有相互作用,骨缺损中央的骨生长行为完全是术前已生成的外骨痂生长带的独立行为,骨端周围的骨生长行为也是骨端骨痂与已生成的外骨痂生长带的共同行为,而且后者的行为更快。说明延期手术的外骨痂生长带具有高效的骨生长活性,快速的稳定能力,值得广大的骨科临床医生重视。
  炎症反应是一种血管反应[13],也包括骨血管反应,骨血管反应产生骨组织渗出物,必然携带骨诱导因子诱导骨痂。本实验B组(图2a.2b)显示骨干凡有骨膜剥离损伤炎症处均有骨痂反应,骨缺损中央不生长说明没有骨组织炎症渗出物参与的肉芽不会向骨痂发展,不具有骨生长活性。Kuuntschner曾提出:骨痂形成及与之有关的软组织反应就其性质来说是一种无菌性炎症反应,有利于骨愈合。Hulth 指出 “如果确定的保守或手术疗法被应用,保守治疗常常产生更大骨痂,由于骨折端之间的增加的运动引起的更大的炎症反应,产生更多软骨,这样间充质细胞由周围区域向骨折端转移,在这里使骨折端锚固。”“加压钢板内固定似乎消除了炎症活动而没有可见的骨痂形成”[3]。Probst认为“机械性不稳定造成骨痂区域位移、新生毛细血管断裂、血小板源性生长因子和其它生物活性物质释放,触发巨噬细胞渗入炎症反应,继而其它生长因子和细胞因子释放,进一步刺激血管再生和肉芽生长,导致骨痂体积增大。”骨髓炎渗出与肿瘤性渗出(或漏出)都会产生骨痂反应,说明只要有炎症渗出就会有骨痂反应,构成“炎症骨痂反应”。延期手术时骨折已经完成了首次创伤(原发损伤)所引发的炎症骨痂反应,手术损伤又使骨折端进行了新的一轮炎症骨痂反应,骨折愈合行为是两轮骨痂反应相加的结果。也正是因为“延期”才使原发损伤炎症与手术损伤炎症时相分离、高峰期错位,致使两次创伤的总炎症量不增加,炎症对组织的破坏性不增加,其所产生的修复性肉芽骨痂却可累加,也就是Frost所说的二次创伤反应[1]。
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