镇万源 晏艳祥 熊昌军 王冠清 吴 睿

武汉六七二中西结合医院骨科，湖北武汉 430079

[摘要]目的探讨骨形态发生蛋白-2（BMP-2）对腰椎患者椎间融合的效果。方法收集2011年7月～2016年1月我院骨科收治的106例腰椎退行性疾病患者，根据修复方式的不同分为BMP-2融合组（采用BMP-2骨修复材料填埋于Cage中植入椎间隙，n=57）和传统融合组（采用剪碎的自体骨填埋于Cage中并植入椎间隙，n=49）。比较两组患者平均耗时及术中平均出血量，比较两组术后第1、4、6、8、12、24周螺钉位置不良率、Cage移位率、相对椎间隙高度丢失，JOA评分及Oswestry指数（ODI）评估及治疗前后影像学结果。结果两组患者平均耗时和术中平均出血量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。术后第1周传统融合组螺钉位置不良率为1.53%，BMP-2融合组未出现螺钉位置偏移；截止术后第24周，传统融合组螺钉位置不良率达15.30%，BMP-2融合组仅3.51%，差异有统计学意义（P＜0.05）。术后第4周传统融合组Cage移位率为4.08%，BMP-2融合组未出现Cage移位；术后第6周BMP-2融合组Cage移位率为1.75%；截止术后第24周，传统融合组Cage移位率高达20.41%，BMP-2融合组则为7.02%，差异有统计学意义（P＜0.05）。术前与术后第24周比较，传统融合组相对椎间隙高度为（2.11± 0.40）mm，BMP-2融合组为（0.52±0.60）mm，差异有统计学意义（P＜0.05）；术前传统融合组、BMP-2融合组JOA评分分别为（13.03±3.45）、（14.56±2.17）分，术后第24周分别为（22.01±3.41）、（28.42±1.22）分，差异有统计学意义（P＜0.05）；两组ODI术前评分分别为（40.55±10.35）、（39.32±9.63）分，术后第24周分别为（17.2±8.4）、（7.5±3.3）分，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论采用BMP-2骨修复材料替代自体骨进行腰椎后路钉棒内固定植骨间融合术疗效显著，不仅能够提供即刻的生物学稳定，达到有效的结构性支撑作用，而且还能促进患者椎间隙前后缘高度的恢复和明显改善患者的疼痛症状。

[关键词]骨形态发生蛋白-2；椎间融合；椎弓根螺钉固定；生物学稳定

腰椎退变性疾病是老年患者常见疾病，随着我国老龄化人口增多，患病人群逐年增加。在临床上，腰椎退变性疾病患者主要表现为腰疼、下肢放射性疼痛、间歇性跛行，甚至无法站立，严重影响患者的生活质量[1]。目前临床治疗腰椎退变性疾病的方法很多[2-3]，其中后路经椎间孔腰椎体间融合和后路腰椎体间融合使用较为广泛[4]。在腰椎椎间融合术中，椎间融合器中添加自体骨的作用相当明显，但受到材料的取材、数量等因素的限制，难以推广[5]。随着骨生物材料研发技术的发展，越来越多的人工骨替代材料获得了广泛认可，它们不仅具有良好的生物安全性，还具有较高的融合成功率，其中含有骨形态发生蛋白-2（bonemorphogenetic protein-2，BMP-2）成分的骨修复材料应用比较广泛。BMP-2是一种与骨组织生长相关的多功能糖蛋白，是最主要的骨形成调控因子[6]，能够诱导未分化的间充质细胞分化为成骨细胞和软骨细胞，进而诱导新骨的形成[7]。因此，本研究根据BMP-2的生物学功能及作用，在椎弓根螺钉内固定植骨融合术中，使用BMP-2骨修复材料替代自体骨填埋到椎间融合器（Cage）中，再置入病变节段椎间隙，探讨BMP-2对腰椎患者椎间融合的效果。

1.1 一般资料

收集2011年7月～2016年1月我院骨科收治的106例腰椎退行性疾病行椎间融合钉棒内固定术患者，且满足以下条件者纳入本研究。纳入标准：①诊断为腰椎间盘突出症、腰椎滑脱、腰椎管狭窄患者；②年龄≥50岁，男女不限；③知情并同意参与本研究的患者；④由同一位医师进行椎间融合钉棒内固定术手术者。排除标准：①腰椎结核、腰椎侧弯及后凸畸形、腰椎骨折、精神疾病患者；②手术节段有手术史者；③影像学表现为滑脱＞3°者；④与本研究相关资料收集不齐全者。根据修复方式的不同分为两组，BMP-2融合组57例，男25例，女32例；年龄52～71岁，平均（63.2± 6.6）岁。传统融合组49例，男27例，女22例；年龄51～72岁，平均（64.2±7.4）岁。两组患者年龄、性别比例等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 材料

BMP-2骨修复材料：商品名为骨优导，由BMP-2和载体材料制备而成，由杭州华东医药集团投资有限公司生产，是已获得SFDA注册批准的Ⅲ类医疗器械。载体材料成分为药用明胶、注射用大豆卵磷脂、羟基磷灰石等。椎间融合器（Cage）：聚醚醚酮椎间融合器。

1.3 手术方法

所有患者均采用全身麻醉，俯卧位，经后路正中位置切开，安放工作通道管，显露减压节段椎板、关节突。清理局部残留肌肉等椎旁软组织，显露椎板和关节突，并切除双侧椎板和关节突的内侧面，切除肥厚的黄韧带，彻底清理病变节段的椎间盘组织及软骨终板。将切除的自体骨质剪碎后至于椎间，取出合适大小的Cage，BMP-2融合组将BMP-2骨修复材料（含21mg BMP-2）填入Cage压实，Cage植入椎间隙；传统融合组使用剪碎的自体骨骨质填入Cage，压实后将Cage置入病变节段椎间隙，然后在病变节段上下两椎体置入4枚椎弓根螺钉，安装连接棒，适度加压固定，取出安装通道。行C形臂X线机透视确认内固定位置满意后缝合切口，包扎。

1.4 观察指标及疗效评估标准

随访24～30周，统计两组患者手术时间及术中出血量。两组患者均于1、4、6、8、12、24周复查X线及CT，并观察螺钉位置、Cage位置及椎间隙高度。两组患者均于术前、术后24周进行JOA评分[8]（29分）及ODI评分[9]（50分）。

1.5 统计学分析

采用SPSS 19.0统计软件对数据进行分析，计量资料用均数±标准差（s）表示，采用t检验，计数资料用百分率（%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2.1 基线资料

所有患者随访24～30周，其中0例失访，2例发生术后切口感染，在积极清创、抗感染后均得到治愈。

2.2 两组患者平均耗时及术中平均出血量的比较

BMP-2融合组平均耗时为（147.8±37.12）min，传统融合组为（135.2±34.15）min，差异无统计学意义（P＞0.05）；BMP-2融合组术中平均出血量为（535.2± 235.16）ml，传统融合组为（584.2±267.24）ml，差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.3 两组影像学结果的比较

2.3.1 两组患者术后螺钉位置不良率的比较 术中，BMP-2融合组共植入228枚椎弓根螺钉，传统融合组共植入196枚椎弓根螺钉，术后第1周复查，传统融合组出现3枚螺钉位置偏移，截止第4周BMP-2融合组才出现2枚螺钉位置偏移。从术后第6周始两组螺钉位置不良率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

2.3.2 两组患者术后 Cage移位率的比较 术中，BMP-2融合组共植入57枚椎间融合器，传统融合组共植入49枚，术后第1周两组均未发现Cage移位，术后第4周传统融合组出现2个Cage移位，BMP-2融合组未出现Cage移位；从术后第6周始两组Cage移位率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

2.3.3 两组患者手术前后相对椎间隙高度的比较 术前、术后第1周两组相对椎间隙高度比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；术后第24周两组平均相对椎间隙高度比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。两组椎间隙丢失高度（术后第24周与术前高度之差）比较，差异有统计学意义（P＜0.05）（表3）。

2.3.4 典型病例X线片 某患者，男性，43岁，L4~5椎体退变性滑脱患者采用后路椎间融合 （Bridwell分级Ⅰ级）治疗前后X线片如图1所示。

2.4两组患者临床疗效的比较

两组患者临床疗效比较，BMP-2融合组ODI评分术后第24周较术前显著降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；同样传统融合组ODI评分术前与术后第24周比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；术后第24周两组ODI评分比较，差异有统计学意义 （P＜0.05）。JOA评分，两组术后第24周JOA评分与术前比较显著上升，差异有统计学意义（P＜0.05）；术后第24周两组JOA评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05）（表4）。

腰椎后路椎体融合术相比于目前非手术治疗腰椎疾病来说，已经是最具有疗效的治疗方法。手术过程中内固定仅仅只能提供复位并暂时的提供椎间稳定，长久的稳定植骨性融合，导致的内固定器械的并发症也较多，比如说根钉的断裂和位置改变，Cage发生移位等等不良症状。因此在术中，为了避免术后并发症的出现，一般会添加自体骨，因为自体骨能够最大程度保留成骨细胞，与自体不存在排斥，成骨速度也比较快，能够快速地进行骨诱导，促进骨形成[11]。由于寻找合适自体骨难度高，且骨源较少，取材难等原因，目前临床上具有生物活性的人工骨替代材料被采用，其具有较多的生物学优势[12]，如良好的生物安全性，具有一定的抗压、抗拉伸强度，能为骨细胞提供三维生长空间和组织微环境，利于新骨细胞的生长；具有诱导成骨活性，更利于骨缺损区域发挥促成骨作用，弥补骨质不良的缺陷等。本研究中使用的BMP-2骨修复材料就是效果比较显著的一种人工骨替代材料。BMP-2作为一种对骨生长、骨再生起关键性作用的骨诱导蛋白，能够修复骨缺损[13-15]，并且还能够诱导软骨组织或骨组织形成[16]。单纯的植入BMP-2容易出现扩散和降解，无法对新骨形成持续性影响，因此需要一定的载体来维持BMP-2的作用浓度和维持时间，以保证其良好的成骨能力，在临床应用过程中，往往与载体材料（药用明胶、注射用大豆卵磷脂、羟基磷灰石等）混合使用。

本研究中两组患者在基线资料、手术时间、术中出血量并无明显差异，为后续的进一步研究排除了个体临床一般资料的误差。在术后的复查中，传统组在术后第1周就出现螺钉位置偏移，而BMP-2融合组截止至第4周才出现螺钉位置偏移，并且截止术后第24周复查，传统组累计30枚螺钉位置发生偏移，螺钉位置不良率远大于同期BMP-2融合组。说明BMP-2骨修复材料相比于自体骨而言，在维持螺钉位置不发生偏移方面效果更佳，但此结果不排除患者术后生活习惯及腰椎负压重量的影响。术后Cage移位情况比较，传统组术后第4周2个Cage移位，而BMP-2融合组术后第6周1个Cage移位，BMP-2融合组Cage移位时间明显晚于传统组，截止术后第24周复查，BMP-2融合组共4个Cage移位，传统组10个，说明填充BMP-2骨修复材料能够提供即刻的生物学稳定，达到结构性的支撑作用。术前与术后第24周相对椎间隙丢失高度比较，BMP-2融合组显著低于传统组，说明BMP-2骨修复材料所达到的植骨区域骨性融合情况优于传统组。与此同时，术后第24周BMP-2融合组的JOA评分及ODI评分也均优于传统融合组。因此在腰椎椎间融合植骨术中，使用BMP-2骨修复材料代替自体骨填埋于Cage中，较单独填埋自体骨更有益于患者腰椎椎间植骨融合，可以明显改善患者疼痛症状，值得临床进一步推广应用。

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Effect analysis of bone morphogenetic protein－2 on lumbar interbody fusion

ZHENWan-yuan YAN Yan-xiang XIONG Chang-jun WANGGuan-qing WU Rui
Department of Orthopedics,Wuhan 672 Hospital of Integrated TCM and Western Medicine in Hubei Province,Wuhan 430079,China

[Abstract]ObjectiveTo observe the therapeutic effect of BMP-2 on lumbar interbody fusion.Methods106 patients with lumbar degenerative disease in Department of Orthopedics of our hospital form July 2011 to January 2016 were selected and divided into BMP-2 interbody fusion group (the bone repairmaterial of BMP-2 were filled in Cage,n=57) and traditional fusion group(autogenous boneswere filled in Cage,n=49)according to the differentways of repair.Average time during the operation and average intraoperative blood losswere compared between two groups,the rate of screw malposition and Cage shift loss and value of relative intervertebral height loss after operation for the firstweek,4th,6th,8th, 12th,24thweek,ODIand JOA before operation and after operation for the 24thweek and radiographic results were compared between two groups.ResultsAverage time during the operation and average intraoperative blood losswere no signiflcant difference between two groups (P＞0.05).After the firstweek of operation,the rate of screw malposition in traditional fusion group was 1.53%and without screw malposition in BMP-2 interbody fusion group;after operation for the 24thweek,the rate of screw malposition in traditional fusion group was 15.30%and 3.51%in BMP-2 interbody fusion group,and the difference between two groups was statistically significant(P＜0.05).The rate of Cage shift in traditional fusion group was 4.08%after operation for the 4thweek and without Cage shift in BMP-2 interbody fusion group;one Cage (1.75%)shifted in BMP-2 interbody fusion group until the 6thweek of postoperation;after operation for the 24thweek,the rate of Cage shift in traditional fusion group and BMP-2 interbody fusion group was respectively 20.41%and 7.02%,there was significant difference between two groups(P＜0.05).Relative intervertebral height in the traditional fu-sion group and BMP-2 interbody fusion group was(2.11±0.40)mm and(0.52±0.60)mm,and the difference was statistically significant (P＜0.05).The preoperative ODI score and JOA score in traditional fusion group was respectively (40.55±10.35)scores,(13.03±3.45)scores,and(39.32±9.63)scores,(14.56±2.17)scores in BMP-2 interbody fusion group, while after operation for the 24thweek,ODIscore and JOA score in the two groups was respectively (17.2±8.4)scores, (22.01±3.41)scores and (7.5±3.3)scores,(28.42±1.22)scores,therewas statistical difference (P＜0.05).ConclusionThe lumbar interbody fusion surgery using BMP-2 bone repairmaterials which replaces autologous bone not only can provide immediate biological stability,achieve effective structural support,but also can promote the recovery intervertebral disc height of patients and obviously improve the patient′spain symptoms.

[Key words]Bonemorphogenetic protein-2;Interbogy fusion;Pedicle screw fixation;Biological stability

[中图分类号]R681.5+5

[文献标识码]A

[文章编号]1674-4721（2016）12（a）-0059-05

（收稿日期：2016-09-27本文编辑：方菊花）