无感染重复诱导膜技术失败:连续三次手术治疗单一股骨缺损

摘要

一名40岁男性患者接受诱导膜技术(IMT)治疗未感染的9厘米长股骨骨缺损，并发延长术。有趣的病例特征在于，在这种罕见的临床情况下，为了实现完整的骨修复，需要连续进行三次IMT手术。第一次手术失败是因为缺乏移植物血管重建，这可能与组织学观察显示的诱导膜(IM)改变有关。第二次IMT手术导致部分移植物整合因延伸钉断裂而中断。最后，第三次手术在换钉、叠置髂骨后完全成功。最后一次手术后1年，第一次骨水泥间隔植入后4年，在功能恢复不佳的情况下实现了完全的骨愈合。通过临床和组织学观察，我们证明第一次和第二次IMT失败有两个不同的起源，分别是生物学和机械原因。一个成功的IMT程序虽然简单，但并不是那么容易完成的。

1.介绍

诱导膜技术(IMT)是一种被广泛接受的大节段性骨缺损重建方法[1- - - - - -7］．手术分为两阶段，第一阶段使用骨水泥间隔物，第二阶段使用巨大的骨移植物。隔膜执行机械作用(假定它排除了纤维组织对受体部位的侵袭)和生物作用(通过诱导由异物反应产生的周围膜)[1- - - - - -3.］．其次，膜充当一个生物腔，使骨移植物血管重新流动，防止其被吸收[3.，4］．然而，有报道的结果好坏参半，特别是与感染并发症相关的问题[5- - - - - -7］．如果完全确定的感染控制和适当的软组织覆盖是实现良好骨愈合的先决条件，其他因素也可能导致IMT失败[2，6，7］．

我们在此报告一个不寻常的病例，病人未感染股骨骨间隙并发症的延长术。由于技术上的不完善，在第三次尝试实现骨愈合之前，重复了两次IMT。对于每个程序，IM组织取样进行组织学检查，作为正在进行的前瞻性临床研究的一部分，旨在解释IMT失败。因此，对组织的系统组织学检查揭示了IM组织的主要差异，从而将IM改变与IMT失败联系起来。

2.病例报告

一位40岁男性，有下肢差异病史，因左股骨节段性骨缺损合并延长术而就诊。他没有并发疾病。由于延长钉的技术故障，过度快速延长造成了9厘米长的骨间隙。在使用相同的技术之前，已经成功地完成了右股骨的延长术。由于下肢长度相等，决定采用IMT进行骨重建。无感染史。

第一个手术(P1)是在另一个机构开始的，在延伸钉周围植入水泥间隔物(图)1(一))．由于个人和医学法律问题，病人在10个月后被转介进行骨移植。使用Reamer/ irrigation /Aspirator (RIA)系统(Synthes, West Chester, PA, USA)采集右股骨松质骨，并与30%的人工骨替代品(TCH®;Kasios L英国,法国)。5个月后，x光片显示除远端边缘外，移植骨愈合良好(见图)1 (b))．通过远端锁定螺钉拆除进行钉动力化，并开始逐步负重。两周后，患者出现疼痛，左下肢缩短5厘米。x光片显示移植物严重塌陷(图)1 (c))．决定了第二个IMT。

第二步骤(P2)的第一步包括完全去除软的和无血管化的移植物，恢复股骨长度，重复远端钉锁定，并植入新的骨水泥间隔物(Palacos®R+G;Heraeus，哈瑙，德国)进入缺陷(图2(一个)和2 (b))．允许轻微缩短以限制缺损的大小。8周后，采用双侧髂嵴后骨移植(ICBG)联合同种异体移植进行迭代植骨(Biobank, preslesen - brie，法国)。第4个月允许进行性负重，第6个月允许完全负重，第8个月考虑行放射学骨愈合。然而，患者持续抱怨疼痛，直到第二次移植后10个月延长钉断裂(图)2 (c))．选择迭代IMT换钉。

在第三次手术(P3)中，发现移植物在股骨前外侧丢失。相反，后内侧由致密的重建骨组成，骨折线清晰。骨折的髓内钉被一个整体的常规髓内钉取代(T2股骨髓内钉系统，Stryker, Kalamazoo, MI, USA)，然后，第三个骨水泥间隔物(Palacos®R+G;Heraeus, Hanau, Germany)准备填充侧位缺损并包裹骨端(图3(一个))．最后一次骨移植是在3个月后使用双侧前ICBG和同种异体移植(Biobank, preslesen - brie，法国)。采用相同的术后随访方案。

最后一次手术后一年，第一次间隔植入后四年，x光片和计算机断层扫描(CT)显示周向骨完全愈合，缩短1.5 cm(图)3 (b)和3 (c))．病人拄着拐杖和矫正鞋垫走路。他抱怨肌肉疼痛和无力与严重程度的股四头肌萎缩有关。他的短肌骨骼功能评估评分为81分[8］．

该病例中所遇到的并发症与感染无关，因为在每个程序的每个步骤中所采集的系统深部细菌样本始终是无菌的。与此相反，P1膜的组织学和细胞检测发现了改变。P2和P3膜呈典型的IM形态，它们被组织成两层(图)4)．与PMMA接触的表层含有许多成纤维细胞( 和 细胞每毫米²在P2和P3中分别出现)和极少数浸润的巨噬细胞(每毫米不到10个细胞)²)．深层由胶原蛋白包埋成纤维细胞和大血管组成。相反，P1膜表层的成纤维细胞密度明显不同，只有成纤维细胞密度 细胞每毫米²(图4 (d))．这一层也比在P2和P3膜中观察到的更薄。此外，通过细胞培养和进一步的流式细胞仪分析进行评估(图)4 (e)和4 (f))， P2和P3膜包含大量间充质间质细胞(MSCs, CD45^-/ CD90⁺/ CD73⁺/ CD105⁺表型)，而P1膜则被完全剥夺。骨髓间充质干细胞的存在是非常重要的，因为这些细胞在随后的细胞分化过程中产生骨祖细胞和进一步成熟的成骨细胞，负责骨形成。因此，P1膜中MSC的缺失可能反映了该膜成骨特性的改变。

3.讨论

当前病例的特殊意义在于重复两次连续的IMT修订，以解决在不寻常的临床情况下先后出现的两个技术缺陷。我们承认将相同的方法重复执行两次可能是有问题的，但我们认为替代的程序是不合适的:骨运输并发症是该缺陷的起源，带血管的腓骨转移与髓内固定不兼容，髓内固定已被证明是股骨重建的最佳选择[9］．此外，我们认为带血管化腓骨在下肢应作为最后的手段(例如，当没有其他自体骨移植可用时)，因为它有特定的并发症，包括吻合血管血栓形成、应力骨折和延迟肥大[10］．

IMT的主要优点包括它的简单性，因为它不需要任何复杂的设备或显微外科技术来执行，而且愈合时间与缺损长度无关。然而，根据Morelli等人的研究[6]， IMT失败率为10.3%，并发症发生率为49.6%，患者多为持续性感染。他们强调经常需要再次干预，包括额外的愈合手术，这导致不同的愈合时间[6］．事实上，IMT对涉及程序每个阶段的严格技术细节做出了回应[2，4，7］．在本病例研究中，我们通过临床和组织学观察证实，第一次和第二次IMT失败有两个不同的起源，分别是生物学和机械原因。

我们的数据显示P1的失败有一个生物学的原因。事实上，与P2和P3膜不同的是，P1膜的成纤维细胞数量显著减少，并失去了间充质干细胞。由于这两种细胞类型负责分泌与骨修复有关的生长因子，它们在P1膜中的数量减少可能与分泌的生长因子减少以及随后的有害骨修复有关[3.，11］．此外，第一次修复时移植物的一致性清楚地表明，由膜重建的血管已经失败。P1 IM失效可以解释为两个阶段之间延长了10个月的诱导期，推荐间隔为4 - 6周[3.，12］．最近的研究发现，IM的生物学特性随时间的延长而显著下降，并证实植骨不应延迟超过推荐的时间[2，11，13，14］．另一方面，偶尔也有关于晚期移植成功的报道[13］．另一种解释可能是在过快和疼痛的肢体延长后的几周内，与抗炎药物相关的免疫反应有缺陷。此外，我们没有使用重组生长因子，因为这种佐剂与材料嫁接可能会有有害的影响。我们认为，这些产物的局部高密度以及与分泌的生长因子竞争的可能影响可能导致部分接枝吸收[2，15］．

相比之下，P2失效被认为可能是机械原因。过度的机械约束与不稳定的延伸钉有关，导致P2期间移植物外侧部分的整合失败。内管和外管之间的微运动产生侧向弯曲应力，阻止骨移植物仅在外侧皮质融合。相反，在不受弯曲应力影响的移植物内侧，骨再生效果较好。在骨缺损重建中不够坚固的延伸钉，在确定IMT后就应该更换。确实需要非常稳定的固定程度来促进膜诱导和移植物血管重建[2，12，15］．P2膜组织学检查支持临床观察和机械失效假设。P2和P3膜显示相似的组织学和相似的骨祖细胞含量，这与满足两种手术的骨移植物愈合有关。

综上所述，IMT操作简单，但其完成在技术上必须严格，以避免治疗失败。这个独特的病例提供了IM改变和治疗失败之间关系的证据，并证实了稳定的固定对移植物整合至关重要。

同意

病人被告知有关病例的资料将提交发表，他表示同意。

的利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

作者感谢Sylvie Renault, Nathalie Guatto, Eugenie Jouve, Cédric Castellarin, Vincent Larose和Philippe Tripon的技术支持。这项工作得到了法国国防部DGA (Direction Générale pour l’armement, grant pdh -1- sm -217)的资助。

参考文献

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