IJBM 国际期刊的生物材料 1687 - 8795 1687 - 8787 Hindawi出版公司 129727年 10.1155 / 2011/129727 129727年 研究文章 双相磷酸钙生物陶瓷矫形重建:临床结果 加里多 卡洛斯。 1、2 洛沃 索尼娅E。 3、4 Turibio 弗拉维奥M。 2 LeGeros Racquel Z。 4 昂 Joo L。 1 矫形外科学系 医院Sao Bento Cardioclinica Ltda。 Rua十字架的50 30.360 -290年贝洛奥里藏特 米纳斯吉拉斯 巴西 2 整形外科学系 圣保罗的联邦大学 Rua博尔赫斯小湖783 04038 - 032圣保罗 巴西 unifesp.br 3 的形态 圣保罗的联邦大学 Rua Botucatu 740 04023 - 900圣保罗 巴西 unifesp.br 4 生物材料和仿生学 纽约大学牙科学院 24日东大街345号 纽约,纽约10010 美国 nyu.edu 2011年 30. 05年 2011年 2011年 15 01 2011年 20. 04 2011年 2011年 版权©2011卡洛斯·a·加里多et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

BCP被认为是最有前途的生物材料对骨重建。本研究旨在分析的结果病人BCP骨科手术的骨替代品。六十六名患者分类根据病因和骨的形态缺陷和收到成绩后临床和影像学评估。最终结果与参数和不同的组合5(优秀的结果)2或更低(可怜的结果)。大部分的病人提出腔的缺陷或骨损失由于假体放置或修改,通过截,或者关节固定术有不错的效果,其中一些优秀的结果。然而,患者节段性缺陷长度等于或大于3厘米被归类为温和的结果。本研究建立了临床参数,仅BCP可以成功地支持协会与其他的成骨的过程和组织工程策略可能被考虑。

 1。背景

商业生物活性陶瓷用于骨修复包括碳酸钙(CaCO3霰石形式),硫酸钙(卡索4 · 2 h2O,熟石膏),钙磷酸盐,和生物活性玻璃。磷酸钙陶瓷包括beta-tricalcium磷酸( βtcp,3(PO4)2),羟磷灰石(HA, Ca10(PO4)6(哦)2,两相的磷酸钙(BCP)(亲密的HA和组成 βHA / tcp的不同 βtcp比率)。

不知不觉地,第一个临床前应用BCP被打破等人报道1975年使用磷酸钙他们形容为“磷酸三钙”,但使用x射线衍射分析了HA和的混合物 βtcp ( 1),因此,这种混合物被形容为两相的磷酸钙,BCP [ 2, 3]。BCP的细化是在1986年首次引入LeGeros [ 4]。BCP的功效是基于优惠解散 βtcp HA相比,允许操作的生物活性或生物降解通过操纵HA / βtcp的比率( 5]。集中研究发展和应用程序是由Daculsi et al。 6- - - - - - 8]。

因此,通过组合之间的平衡率更稳定阶段(HA)和可溶性( βtcp),可以制定一个BCP控制溶解率和不同的机械性能 5]。孔隙度和表面生物活性促进细胞附着,增殖,分化,因此,提供一个更具有生物亲和性,综合分析,在某些情况下,有陶瓷,从而有利于增加骨形成 6, 7, 9- - - - - - 20.]。事实上这些化学和物理性质,所产生的变化的温度,pH值和烧结过程的持续时间,使每个生物材料独特而导致不同的组织反应( 7, 10, 12, 13, 16- - - - - - 18]。目前BCP代表最有前途的和骨重建的最佳选择,因为他们可以克服的缺点自体和异体移植等费用,供应有限,更多的创伤缺损的情况,和疾病传播的风险的情况下移植。

本研究的目的是提供一个回顾性评价,通过分析随机选择的临床情况下,BCP的长期功效和性能的生物陶瓷作为重建的骨替代品的缺陷具有不同形态和由不同病因引起的。

 2。方法 2.1。双相磷酸钙生物陶瓷(BCP)

BCP的生物陶瓷(Osteosynt®,EINCO生物材料Ltda。,Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil) used for the reconstruction of the defects in 66 patients is composed of 65% of HA and 35% of βtcp,公差为±5%,表现为互相通信的存在微观和宏观孔隙度< 10 μ和> 100 μm,分别。使用的两种不同形式的颗粒形式(20 - 40网和未来网)和预制块楔形。BCP的水晶阶段的特征是使用x射线衍射(XRD)执行(Phillips-PANalytical PW1710,美国);多孔的存在和大小是通过扫描电子显微镜(SEM) (s - 3500 n,日立)。

 2.2。临床病例

本研究经医院伦理委员会的批准Sao Bento Cardioclinica S.A.(贝洛奥里藏特、米纳斯吉拉斯、巴西)和所有受试者参与研究签署同意书。

本研究66例随机选择临床病例的回顾性评价经历了骨科手术的患者与BCP植骨替代品。

这六十六名患者与67名手术(一个病人双边干预)。三十7个患者男性和29岁的女性。一个病人,一个是1岁70岁。其他64名患者的年龄介于15至69岁,平均年龄41.6年(表对应 1)。

描述的年龄,性别,和每个病人的影响骨。描述的初步诊断是括号。F:女性;M:男性。

程序ID 年龄 性别 骨
01 25 F 股骨(假关节)
02 50 米 髋关节假体(修订)
03 51 F 股骨(假关节)
04 32 米 膝盖(骨关节病)
05年 51 F 大数(骨关节病)
06 69年 F 脚踝(假关节)
07年 53 米 髋关节假体(修订)
08年 64年 F 髋关节假体(修订)
09年 33 米 胫骨(断裂)
10 49 米 股骨(骨坏死)
11 46 米 跟骨(断裂)
12 20. 米 股骨(骨坏死)
13 53 米 股骨(假关节)
14 34 米 半径(假关节)
15 46 米 股骨(骨坏死)
16 37 米 脚踝(断裂)
17 38 F 胫骨假关节)
18 41 F 半径(断裂)
19 38 F 髋臼(重建)
20. 16 F 胫骨瓦拉
21 35 F 跟骨(断裂)
22 43 F 锁骨(假关节)
23 28 米 腕骨(关节)
24 42 米 髋关节假体(修订)
25 58 米 髋关节假体(修订)
26 27 米 股骨(假关节)
27 01 米 锁骨(先天性假关节)
28 65年 F 髋关节假体(修订)
29日 50 米 髋关节假体(修订)
30. 60 F 臀部骨关节病
31日 36 米 肱骨(断裂)
32 70年 米 手腕(骨关节病)
33 24 米 半径(断裂)
34 33 米 跟骨(断裂)
35 32 米 前臂(故)
36 28 米 前臂(假关节)
37 46 F 股骨(故)
38 56 米 脚踝(断裂)
39 41 F 膝盖(骨关节病)
40 44 F 股骨截骨术)
41 33 米 股骨(断裂)
42 49 F 脚踝(断裂)
43 22 F 股骨(故)
44 34 F 跟骨(断裂)
45 01 米 锁骨(先天性假关节)
46 60 F 肱骨(假关节)
47 30. 米 胫骨假关节)
48 59 米 胫骨假关节)
49 56 米 半径(断裂)
50 23 F 肱骨(断裂)
51 30. 米 肱骨(假关节)
52 34 F 脚踝(关节)
53 57 F 弯头(骨关节病)
54 33 米 股骨(断裂)
55 59 F 肱骨(假关节)
56 40 米 股骨(骨坏死)
57 15 F 股骨(膝外翻)
58 37 米 胫骨(断裂)
59 64年 F 髋关节假体(修订)
60 63年 米 胫骨(断裂)
61年 21 F 股骨(膝外翻)
62年 19 米 股骨(故)
63年 46 米 股骨(故)
64年 38 米 膝盖(骨关节病)
65年 50 F 髋关节假体(修订)
66年 62年 F 髋关节假体(修订)
67年 38 米 脚踝(故)

缺陷的分类根据病变的病因和骨缺损的形态。关于病因,缺陷分为以下几点:(1)骨科缺陷患者(32和33缺陷与33手术),包括择期手术造成的骨缺损,如全髋假体(位置和更换),截骨,关节固定术和(2)创伤性缺陷(34缺陷对应34手术),其中包括未感染故,骨折,创伤后关节后关节固定术。

关于形态学、缺陷分为:(1)腔的骨缺陷(42缺陷)和(2)节段性骨缺损(或间隙缺陷)(25)的缺陷。腔的骨缺陷的体积没有测量由于不规则的形状。节段性骨缺损的大小是衡量从x射线图像,和他们的最大长度。

 2.3。外科手术

BCP的手术技术用于植入手术原则相当于所需缺损:刮除术和debridation伤口的网站直到可行的骨组织生物陶瓷的观察和压紧。生物陶瓷是直接应用到骨缺陷,没有额外的生物陶瓷的体积是除了使用关节固定术程序的创建一个外部骨末端之间的桥梁是必要的。外部或内固定系统(AO / ASIF方法)使用根据每个病人的迹象。

在急性创伤性损伤,减少进行开放,和缺陷立即充满了BCP。

3名患者接受了自体和BCP:提出一个故差距的股骨骨质流失的11厘米长,人bimalleolar骨折的脚踝(视为一个腔的骨缺损),和其他的故胫骨,用骨头差距4厘米的长度。

 2.4。临床和影像学评估

最终结果的分类是基于临床和影像学评估。临床评价,功能的肢体动作,没有痛苦,治疗结束时,测量,和得分从0到3如下:

得分0:缺乏拱或肢体的运动,

分数1:增加运动的限制,

得分2:相同范围的运动相比,术前分析,和

分数3:正常范围内拱或肢体的运动。

射线分析,是否存在执行的集成和外科手术的数量,直到最终的结果被认为是。以下成绩有:

得分0:不整合生物陶瓷、独立手术的数量;

分数1:不止一个外科手术进行为了观察生物陶瓷集成(和骨形成);

分数2:生物陶瓷是集成和病人第一次手术后愈合。

最终结果代表了这两个参数的组合,临床+影像学得分:0到2(可怜的结果),3(温和的结果),4(良好的结果),5(优秀的结果)。

 3所示。结果

XRD衍射分析表明BCP的HA /ß-TCP比率(图 1)和SEM图像显示存在的微观和宏观孔隙度的三个表现形式在这项研究中使用的生物陶瓷(图 2)。

生物陶瓷的x射线衍射。分析显示BCP的水晶阶段和HA /ß-TCP比对应于65% / 35%,分别。

SEM照片显示的物理结构颗粒20 - 40网格,网格,而且征召preshaped楔。大孔隙度(a)和微孔率(b)中可以观察到所有的样品。

67程序的执行,5分为优秀的结果(5)综合得分,五十七程序都归类为好(4)综合得分,和五个被归类为中等(3)分相结合。

缺陷的分类根据骨质疏松的病因,也就是说,整形或创伤性缺陷,和骨缺损的形态,也就是说,节段(也称为缺口缺陷),或空洞的缺陷,如囊性损伤。

集团根据病因分类的缺陷,三十两名患者接受了骨重建和BCP三十三个过程。这些患者骨科骨缺陷与髋关节或膝关节假体放置或修正,截骨和关节固定术。在这一组,完成集成BCP的第一次手术后观察患者改善或相同的运动范围的操作没有痛苦的肢体或拱门。因此,三十程序分为好的结果(分数4)和三(5分)(表有极好的结果 2)。

最终结果根据骨缺损的病因。病人的数量和过程和最后的分数给患者矫形和创伤性缺陷。所有在骨科手术中缺陷提出了良好或优秀的结果。缺陷造成的创伤更适合展示温和的结果。

缺陷的病因 的患者数量 程序的总数 一些程序的结果(5分) 的程序,效果很好(4分) 温和的过程结果(3分)
整形的缺陷 32 33 3 30. 0
创伤性缺陷 34 34 2 27 5
总 66年 67年 5 57 5

30 4名患者接受了34个手术治疗创伤性缺陷。两人有极好的最终结果(分数5),二十7有良好的最终结果(分数4),5分为温和的结果(分数3)。4的5温和的结果需要一个额外的手术在运营网站获得最大的骨形成,和一个病人治疗后的肢体运动的限制增加(表 2)。

关于骨缺损的形态,24节段性缺损患者进行了25过程和42腔的骨缺损患者需要42程序。腔的骨缺损修复BCP的结果显示好的结果40程序(4分)和优秀的业绩(5分)(表2程序 3)。

最终结果根据骨的形态缺陷。根据形态学,大多数缺陷属于腔的骨质流失,提出了良好的结果。温和的结果观察到主要在节段性缺陷的长度等于或大于3厘米。

形态的缺陷 的患者数量 程序的总数 长度的缺陷 一些程序的结果(5分) 的程序,效果很好(4分) 温和的过程结果(3分)
节段性缺陷 24 25 < 3厘米= 19≥3厘米= 6 < 3厘米= 3≥3厘米= 0 < 3厘米= 15≥3厘米= 2 < 3厘米= 1≥3厘米= 4
空洞的缺陷 42 42 没有测量 2 40 0
总 66年 67年 - - - - - - 5 57 5

19程序进行节段性骨缺损长度小于3厘米和6程序中执行3厘米或更大(表的缺陷 4)。

节段性骨缺损的长度。19程序进行缺陷长度小于3厘米和六,等于或大于3厘米的缺陷。最后的分数(结合临床和影像学分析)。一个病人接受两国干预。大部分的良好和优秀的结果(分数4和5)缺陷患者中观察到等于或小于3厘米长。

程序ID 缺陷的长度 骨骼的影响 最后得分
1 11 股骨 3
3 2 股骨 4
13 3 股骨 3
14 1。5 股骨 4
17 1 胫骨 4
22 1 锁骨 5
26 3所示。5 股骨 4
27 0.5 锁骨 5
35 2.5 前臂 4
36 1 前臂 4
37 0.5 股骨 4
40 1 股骨 4
41 5 股骨 3
43 1 股骨 4
45 0.5 锁骨 5
46 1。5 肱骨 4
47 2 胫骨 3
48 4 胫骨 3
49 1。5 半径 4
50 2.5 肱骨 4
51 3 肱骨 4
54 2 股骨 4
55 2.5 肱骨 4
62年 2 股骨 4
63年 1 股骨 4

节段内缺陷长度小于3厘米,三个人提出优秀的结果(5分),15人归类为好的结果(4分),一人一个温和的结果(分数3)。重要的是要强调,然而,在这种特殊情况下,温和的结果不是由于生物陶瓷的问题而是由于缩短的肢体末端的治疗。因此,病人需要第二次手术,截骨术的肢体延长了整个区域,先前与生物陶瓷(图重建 3)。

骨延长在以前和BCP重建。胫骨的x线和CT图像显示和BCP区重建(a)和截骨术和骨延长后形成的新骨,这是由于肢体的缩短。

的骨缺损患者6等于或大于3厘米长,只有两个显示第一次手术后愈合。其中之一,然而,收到分数3(温和的结果),而不是4(好的结果)由于增加膝盖运动的限制。三个病人需要第二次手术治疗,和一个病人,一个缺陷的11厘米长,需要第三个过程。因此,2程序都归类为好(4分)和4个程序,为中等(3分)。

只有三个病人66收到BCP结合自体骨移植手术治疗。这些结果为每个这些3是不同的。一个病人有一个腔的骨缺损愈合好,接收分数5,一个病人,节段性骨缺损的长度4厘米,骨折不愈合,需要一个额外的手术只使用BCP没有缺损和收到分数3,和一个病人11厘米长段缺损需要额外的手术,接受分数(表3的治疗 4)。

没有一个病人经历了糟糕的结果,也就是说,没有集成的生物陶瓷(表 5),可以是相关或不增加限制或缺乏运动。

结果影像学分析根据骨缺损的病因。大多数的患者接受分数2,对应的集成生物陶瓷第一次手术后。

骨缺损的病因 根据影像学评分程序
得分0 分1 分2
创伤性缺陷 - - - - - - 4 30.
整形的缺陷 - - - - - - - - - - - - 33
4所示。讨论

本研究评估的有效性的双相磷酸钙生物陶瓷(BCP)重建骨缺陷造成的创伤或与选择的假体位置和修正等,关节固定术,(称为骨科缺陷)截骨术和空洞的和节段性骨缺损的重建。

规模不同的分数是为了测量使用的临床和影像学结果。相似的评分量表用于一项研究[ 21]。我们已经表明,BCP成功在再生骨腔的和节段性骨缺损的差距小于3厘米长。大部分的这些缺陷也被归类为骨科的缺陷。节段性缺陷长度等于或大于3厘米,这主要是由创伤引起的,需要特别注意并最终需要一个额外的手术治疗。在这些患者中,治疗期间是超过对那些规模较小的缺陷,别针和指甲的替换用于固定是必要的,因为随着时间的推移他们的动作和不稳定。没有一个病人急性炎症反应或感染。的因素之一,被认为是诱发反应的细胞如单核细胞,这是第一批细胞植入表面接触并渗透到炎症部位,细胞之间的比表面积和生物材料的表面积 22, 23]。比表面积有关的细胞/材料表面积相当于一个可以引起炎症细胞因子生产的最高水平( 22, 23]。这些临床病例中使用的颗粒尺寸比所有的细胞,通过SEM分析(图所示 4)。化学成分、地形、润湿性和生物材料的表面能的其他因素会影响细胞反应( 24, 25]。

人类间充质干细胞表面上的颗粒(40 -网)。SEM图像显示干细胞BCP表面扩散,形成孔径的多孔层,经过7天的文化。

射线分析显示更高的植入部位的防辐射甚至在长期评估(数字 3, 5, 6)。这是协议的研究报道Rouvillain et al。 26]显示相同的图像特征甚至在18个月的BCP的植入HA / 40% (60% βtcp)在高胫骨valgisation楔形截骨。这些作者给了证据的吸收速率对应于60%以上的生物陶瓷两年后,证明了高防辐射是由于矿物浓度越大,形成的复合新骨组织和残余颗粒,而不是由于nonresorption的生物材料 26]。我们的好结果与他人报道[协议 27]。

和BCP重建股骨骨缺损。之前的x射线图像股骨(a)和(b)后重建和BCP稳定内固定系统,后创伤。

BCP的胫骨骨缺损重建。x射线图像的胫骨骨折(a)和(b)外侧和前视图(c)使用BCP经过2年的重建。

以来的第一个成功的临床应用商业磷酸钙生物陶瓷在1970年代早期,修改其属性引发了选择与改进的生物和机械性能( 7, 9, 10, 17, 28- - - - - - 30.]。

本研究中使用的BCP的HA和35%的由65% βtcp和属于第三代生物材料,即那些拥有适当的微观和宏观孔隙度,良好的机械性能,促进不仅骨替代,而且骨再生( 9]。这样的动物研究表明,生物陶瓷,颗粒形式(40 -网)促进骨量增加到4倍(使用的初始体积 20.]。

的性质、时间和进展的骨再生,显示不仅影响了骨生理学、生物力学性质的病变,年龄,和病人的内在条件还植骨的化学成分和物理结构替代,这将直接影响宿主细胞的迁移和增殖( 7, 10, 15, 18, 19, 31日- - - - - - 33]。

生物材料作为良好的支架,它不能过早的再吸收新骨形成发生之前。出于这个原因,高度可溶的化合物,如硫酸钙、碳酸钙、磷酸氢钙二水物,octacalcium磷酸盐、磷酸和beta-tricalcium孤独,可能不是合适的材料主要骨缺损的重建人类,即使 在体外这些磷酸钙材料细胞反应是积极的。生物陶瓷快速吸收和溶解率促进当地的一个重要改变pH值由于高水平的钙离子释放,导致轻微的炎症过程和/或纤维材料的封装( 31日, 34导致一个失败的骨再生。

因此,在骨形成的时间过程,降解率是一个关键的临床成功,主要是当大缺陷正在接受治疗。不容置疑地BCP的使用与不同比例的低溶性组件(HA)和一个高度可溶阶段( βtcp)是一个选项来调整钙的降解动力学生物陶瓷从几个星期到几年( 5, 7, 10, 11, 15]。

一些磷酸钙(CaP)生物陶瓷与不同的物理结构(包括孔隙度的大小和密度)和化学成分单独使用或与佐剂混合骨愈合(如纤维蛋白胶,富含血小板血浆和干细胞)在一些临床情况,效果很好 35- - - - - - 43]。然而,在大多数的情况下,生物陶瓷应用于相对较小的骨缺损。

不同的结果3患者接受BCP /自体的组合。考虑到这个数字的病人很低,结果是不一致的,没有结论可以结合自体与BCP可能带来的好处。进一步的研究仍然必须执行为了收集证据支持这样的真正的优势策略。

另一个关键,必须考虑对于一个成功的临床治疗是正确的手术部位的准备。所有手术技术原则表示为自体骨移植必须应用生物陶瓷植入。事实上,避免感染地区,消除所有的粒状组织和手术部位纤维化,和影响健康的生物材料和血腥的骨四肢观察是至关重要的步骤。

 5。结论

这项研究显示,临床证据的微观的功效——和大孔双相磷酸钙生物陶瓷(BCP) 65公顷/ 35 βtcp比率,不仅小,而且大型重建的骨缺损。这项研究的结果表明,这种材料可用于承载领域,代表了一个安全的和可预测的替代自体和异体移植。节段性骨缺损的长度等于或大于3厘米,协会BCP支架,如那些在这项研究中,使用干细胞与生物活性分子或可能被考虑。

生物陶瓷的知识属性和应用适当的外科技术方面良好的临床结果至关重要。

 承认

作者要感谢博士穆拉雷多球场(更 为纪念),他的洞察力的评论在本研究的细化和发展为他奉献的整形手术。

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