骨移植与骨库

骨移植与骨库苏大附一院洪天禄 很多疾病伴有组织缺损 一些组织缺损可以利用人类同种组织通过组织移植进行修补 很多国家相继建立了组织库 许多骨疾病会使骨组织缺损 如骨肿瘤 炎症 外伤 先天性畸形等 骨移植是骨缺损修复手术的重要手段 但是由于自体骨在数量和形状上不能满足多数骨科手术的需要 因此 同种骨的需求量日渐增多 从而促进了同种骨制备与应用的研究 仅美国就有126个骨库 不包括医院内自设骨库 美国每年需要50万件同种组织 其中绝大部分是同种骨 为了促进组织库的发展 组织产品的质量 美国于1976年成立了美国组织库协会 AATBAmericanAssociationofTissueBanks 我国是个大国 各种组织移植材料的潜在用量极大 生产同种骨的骨库目前还很少 同种骨的应用推广几乎是空白 因此 有关骨移植与骨库的研究动向 有必要引起同道的观注 骨重建与植骨术 同种骨与骨库 同种骨的临床疗效 骨重建与植骨术1骨重建2骨修复 骨移植概念 1骨重建 骨代谢 内部重建外部重建 发育阶段成人阶段 骨重建作用 不断地骨吸收与骨形成 自胚胎开始 持续一生保持内在平衡 机械应力药物激素营养增龄 男性 骨峰量 高出女性25 30 因男性不仅青春期前生长时间长于女性 使男性身高超出女性10cm 而且青春期的发育生长速度也快于女性 持续时间也较长 使男性身高超出女性2 3cm 因此男性身高平均超出女性12 13cm 男性骨量丢失的开始时间也明显迟于女性 女性绝经期后骨丢失明显 男性雄性激素是骨丢失的最主要原因 老年人OP发生率很高 骨折危险性增加 应视为病理性骨折 发育期提高骨峰量很有必要 2骨修复 骨移植概念 在人体组织中 除骨髓 皮肤 粘膜 肾和肺具有有限的用相同组织修复的能力外 其余组织的损害都以瘢痕组织修复 唯独骨的损伤和损害是以骨组织的再生来修复 Ossification膜内化骨软骨内化骨Osteogenesis原始间叶细胞原始间叶细胞 成骨细胞 干细胞 软骨细胞 透明软骨 OsteogenicCell 成骨细胞骨母细胞OsteogenicCell 骨细胞 钙化前为类骨质 骨母细胞Osteocyte Osteoid 骨细胞 骨传导骨诱导OsteoconductionOsteoinductionDOPCIOPC BMP 骨掺入IncorporationDetermined Inducible OsteoprogenitorCell IOPC 此为未分化的间充质细胞 具有多向分化的特性 或成肌肉组织 或成纤维组织 或成脂肪组织 或成骨组织等潜能 尚未活跃的预备状态 一旦获得某种信息 即向该信息所 指定 的方向发展 BMP 是一种非胶原性蛋白 能与间充质细胞膜表面的受体相结合 导致间充质细胞表面静电荷的改变 从而使间质细胞的DNA产生新的序列 使其向骨系细胞方向分化 愈合 healing 意味它与宿主床完全联结 掺入 incorporation 意味它完全重建 与宿主骨融为一体 而临床成功常指可以负重 骨植入的目的是提供机械支持和实现成骨重建 而骨重建的机制是在有足够血供的基础上通过骨传导和骨诱导实现骨掺入 都是呈现贴覆性生长 Appositionalgrowth 爬行取代 Creepingsubstitution 爬行生长而不取代 如植入物是陶瓷或多种聚合物 Axhausen 1909 对爬行取代的描述 它是死亡旧骨的吸收与在吸收表面上的贴覆性生长 不带血管的自体骨和同种骨都是死骨 它的植入必然出现骨吸收 这是成骨的前堤 这与器官移植不同 后者是功能性移植 肾移植一旦发生坏死就意味着器官移植失败 假如植骨后骨吸收过度或超前 植入骨大部分被吸收而成骨跟不上 必然导致骨移植失败 这正是临床上常迂到的难题 由不成熟骨 编织骨WovenBone 应力塑造成熟骨 板层骨LamellarBone松质骨 密质骨 同种骨与骨库 同种骨与自体骨首例自体骨移植 P VonWalther1820德国 首例异体骨移植 Macewen1879英国 法国Ollier从1867年开始做大量动物实验 成功地将兔子的挠骨与对侧作交换 并从理论上明确提出骨移植术的可行性和有效性 因此Ollier被称为现代骨移植术的首创者 骨库 原始设想 建立 英国麦丘恩 1879 在异体植骨成功后 建议当有机会取得骨片时 即予 保存备用 这是 骨库 的最早设想 骨库概念 Inclan1942 骨库建立 美国海军50年代 脱钙骨 AAA骨 Urist60年代 去抗原自溶同种骨 BMP Urist1962 末脱钙骨与骨传导 80年代 制备历史 新鲜同种骨移植 Macewen1879 煮沸 Callie1918 低温保存 Wilson1947 硫柳汞保存 Reynolds1951 冷冻干燥 Kreuj1951 辐照灭菌 脱钙 脱脂 Brooks1963 消毒 disinfeetion 不杀灭所有微生物 使有害微生物数量减少到无害程度 是相对的 灭菌 sterization 杀灭所有微生物 包括致病菌和非致病菌 把存活概率减少到最低 要同时考虑未被灭活的最大可能程度和物品损害的最大可容许程度之间的平衡 实用消毒学1993 组织材料的灭活保证水平 SAL 为10 6 消毒通常为10 3 即每100万份样品中允许有一份没被灭菌 制备加工除去免疾原杀死致病微生物尽可能保留成骨活性便于保存满足数量和形态需求 二期灭菌要求灭菌彻底 SAL为10 6 穿透力强 破坏性低不残留有害物质 价格低廉 操作方便Co 60射线颇受欢迎 同种骨移植与血型 ABO RH 使用人骨与道德 法律罗马教皇 1991 这体现了对别人最后的爱 斯里兰卡信仰佛教 其眼库久负盛名 他们认为只有将遗体为众生造福 死后方能升入天堂 日本 从尸体取骨触犯 遗体损坏罪 供体标准有下列情况之一者不得用为供体 有全身或局部活动性感染 恶性肿瘤 性病 传染性肝炎或乙丙型肝炎血清学反应阳性 艾滋病或HIV血清反应阳性或有艾滋病高危经历如吸毒卖淫嫖娼 自身免疫性疾病 长期使用激素 中毒 死因不明 同种骨植入能否引起疾病传播 除了一般细菌感染 受到更大重视的是以下3种病毒的传播 组织移植引起艾滋病从1982年艾滋病开始流行以来 有过多起通过输血和器官移植传播HIV 人类免疫缺陷病毒 事后检验供体为HIV阳性 Clake1987 更为重视的是因同种骨移植引起HIV传播 第1例是一名脊柱侧弯接受未经二次灭菌的冷冻股骨头移植进行脊柱融合的妇女 CDC1988 股骨头是一个私人骨库于24h前即1984 11 取自接受髋关节成形术的一名52岁男性 受体术后21天出现恶心 呕吐 腹泻 淋巴结肿大 夜汗 检查发现HIV抗体阳性 而确诊为AIDS 供体于1986 7 诊断AIDS 这时他才说出既往经静脉注射过毒品 最引人注目的是Sinonds1992年报告 1985 10 21 一名22岁男子头部中弹32h后死亡 两项HIV抗体试验阴性 访问其家人和性伴侣未发现HIV危险因素 例如注射毒品 同性恋 输血等 检查其伴侣 2名女性阴性 另一名女性谢绝检查 供体的心脏 两肾 肝和54种组织送交经AATB确认的组织库Lifenet移植服务中心进行制备 器官和组织送往35个单位使用 器官组织处理方法发放接受者HIV 1HIV 1数目例数检验例数阳性数实体器官新鲜 肝心肾 4444 1 2y死亡 骨新鲜冷冻未去骨髓3333骨新鲜冷冻去骨髓1110骨冻干及酒精处理3830250软组织冻干4330硬脑膜冻干及辐照6530角膜新鲜2220全部5848417 上述说明经过冻干辐照处理的去骨髓和含血量较少的组织即使得自AIDS供体 也不容易引起HIV传播 清除骨髓是防止同种骨传播HIV的重要手段 软骨移植从未发生HIV传播 这不仅是因为软骨细胞缺乏HIV受体 也是因为软骨中没有血管 软骨基质的粘多糖形成有效屏障 传染CJD Creutzfeldt Jacob病 此病是一种致死的神经变性疾病 主要累及大脑皮层和基底神经节 CJD的诊断是大脑皮层出现海棉状脑病和坏死CJD因移植硬脑膜而被传播 既往曾发生4例 产品均得自德国Lyodura公司 此公司未经注册 没有建立供体选择标准 缺乏严格的产品制备程序和记录保管制度 采用紫外线和过氧化氢消毒不可能达到灭菌效果 美国产的2168个硬脑膜 环氧乙烷灭菌1364辐照灭菌804 移植后长期随访均未发现任何疾病 传播传染性肝炎 输血传染肝炎的事例屡见不鲜 但是组织移植极少传染肝炎 Easlund指出仅有1例是50年前Shutkin1954报告 主要因都要对供体血清学检查 加之去骨髓和软组织及辐照灭菌 这些措施有助于消除肝炎病毒 在中国应坚持删除乙肝检测阳性的供体 同时进行辐照灭菌 以便杜绝肝炎的传播 植骨经过多久可以被宿主骨完全取代 通过X线检查和活检可以确定新骨取代的时间 从取代速度和质量来看 年幼者优于年老者小块骨优于大块骨自体骨优于同种骨松质骨优于皮质骨冷冻辐照骨优于新鲜骨 Stevenson1991JBJS 成人骨肿病切除后插入性植骨时骨皮质表面新生的骨外膜可以通过爬行取代形成表层新骨 沿吸收扩张的Volkmann管向内部扩展骨内部则通过哈氏管吸收扩张进行表层沉积 对因各种原因植入后回收的深冻 冻干同种骨组织进行病理学检查发现 成人植骨5年后可以取代20 Ennoking1991JBJS 用冻干同种肋骨复合自体骨修复下颌骨缺损 不同时间后活检证明 2个月后开始新骨形成 1年后出现板层骨 2年后完全取代 Kline1983AmJSurg 从植骨目的来看 最重要的是实现植端联结和保持机械支持 而不是何时能完全取代 同种骨移植的临床疗效如何 由于不同实验动物的骨移植效果不同 动物与人类的反应又有所不同 因此临床医师希望能够直接了解同种骨的临床应用效果 并将其与自体骨移植相比较 用来权衡不同骨移植材料和不同治疗方法的得失和利弊 但此比较要比动物实验困难得多 因为同种骨和自体骨移植的效果不仅取决于骨材料本身的特性 还取决于手术和临床条件 这些因素可能比骨的免疫学特性更重要 例如材料的合理选择 定 术后的合理承重 局骨块的正确锯裁 骨端的准确对位 骨面的紧密接触 骨段的可靠固部的血供等 这些条件显然因人而异 如大块 段 同种骨移植如何与大块 形态 大小 自体骨移植比较 多数临床报导只能根据随访结果和设定的判断标准得出自己所做的骨移植成功率 并对各种影响因素进行分析