先天性胫骨假关节

先天性胫骨假关节(CPT)是一种罕见的疾病,其特征为胫骨节段性发育异常、无正常骨形成,伴随成角畸形、病理性骨折和骨不连接。由于发育异常所致胫骨的畸形和特殊类型的不愈合,最终形成局部的假关节。常合并有Ⅰ型神经纤维瘤病。本病预后极差,一旦骨折,几乎不能自愈。

病因

先天性胫骨假关节发病原因目前尚不完全清楚。

临床表现

典型的先天性胫骨假关节畸形是患儿的小腿中1/3处向前弯曲畸形或假关节外形,患肢短缩。临床最常使用的分型方法为Crawford分型。

Crawford分型的四种类型都有胫骨前弓(1986年)。

1.Ⅰ型

在畸形的顶点能够观察到骨髓腔通畅、皮质骨增厚。这种类型的患者常有好的预后,一些甚至可能不会发生骨折。

2.Ⅱ型

II型的定义是细小的髓腔和骨皮质增厚,和骨小梁的缺失。

3.Ⅲ型

III型的特点是囊性病变,这种类型的患者可能会骨折。这种类型的假关节患者会早期骨折,因此需要早期的治疗。

4.Ⅳ型

IV型胫骨假关节表现为胫骨假关节和可能的腓骨不愈合。

检查

1.常规X线片

疾病不同过程有不同的影像学改变。畸形的进一步发展后会发生骨不愈合。常规的X片显示薄而萎缩的或宽而肥大的胫骨,通常近端是杯状和远端是尖的。假关节发生在胫骨远端的1/3,也可发生在任何水平。腓骨常受到累及。

2.磁共振成像

磁共振成像(MRI)能为CPT疾病的范围提供有价值的信息,有助于术前精确规划切除的边界。与标准的X片相比,在假关节形态和软组织毗邻方面,MRI能提供更精确的数据。假关节的位置在脂肪抑制像和T2加权图像是高信号,在注入钆酸胺对比增强后T1加权图像呈现轻微的低信号。假关节处的骨膜为厚的软组织层。所有患者这层增厚的骨膜在脂肪抑制像和T1加权对比增强像显示高信号。MRI可发现深部软组织神经纤维瘤。

CPT的患者常规用X片诊断和随访过程中,MRI可推荐作为一种辅助的检查。

3.CT

CT常能证实含硬化组织的溶骨性病变。

诊断

根据临床表现及X线检查即可作出诊断。

治疗

1.新生儿期

石膏或支具保护:诊断确立后,不管是哪一型均应保护,防止外伤以免骨折后形成假关节。一部分囊性型的患儿,避免骨折,可以行刮除植骨术。部分患儿即使日后假关节的发生不可避免,由于保护得当而推迟发生的时间,待患儿年龄增长也可提高手术成功率。甚至一部分弯曲型的患儿在有效的防护下可获得满意的结果。如走路前以石膏托或石膏管型固定,定期更换,患儿开始走路后以轻便支具保护。部分患儿胫骨弯曲畸形逐渐减轻,最后髓腔通畅,完全恢复到正常骨质,避免了假关节的形成。

2.较大儿童期

(1)联合手术

1)骨膜/骨移植

带血管腓骨移植术是目前较好的治疗方法,但再骨折形成假关节常有发生,尤其在骨远端融合处。

2008年Thabet等报道用完整切除病变骨膜和结合游离骨膜移植、骨移植、胫腓骨用髓内棒、Ilizarov外固定器来提高骨折的愈合率和降低再骨折率。作者在两个中心回顾性调查了20例患儿。最少随访2年(平均4.3年)。所有患儿在初期手术后获得愈合。20例中8例发生10次再骨折,7例在行第二次手术时治疗再骨折和成角畸形。3例再骨折的患者用BP辅助治疗,这3例后来没有发生再骨折。这20例中,没有患者截肢。所有患者均戴支具至骨骼成熟。认为这种术式是一种有效的治疗方法。然而,不能证实骨膜移植的直接效应,因为作者用了除骨膜移植以外的其他方法。

2)髓内棒结合皮质骨移植

2011年Shah等报道38例CPT有11例使用该手术方法治疗,其中有9例获得愈合。有2例在进一步手术后获得愈合。最后随访的平均年龄是18.4岁,所有患儿均愈合,尽管10例有持续性的腓骨假关节。10例因不同情况而经历了21次继发性手术。最后随访时7例胫骨前中段弯曲(5~28度),5例踝外翻。患肢平均短缩2.6厘米,只有1例使用足底可升高支具的患儿患肢短缩8厘米。有3例拆除经足踝的髓内棒后,踝关节运动满意。患儿使用美国足踝协会后足踝部评分在70~98分之间。所有患儿均无疼痛。对侧胫骨骨皮质供区没有并发症。作者得出结论:CPT使用假关节切除、髓内棒固定、皮质骨移植治疗是非常有效的。从对侧胫骨取骨皮质做骨移植的抗骨吸收能力比用松质骨要强,使用皮质骨移植的最初愈合率比使用松质骨高。但部分患儿将需要行额外的手术去治疗再骨折和其他的并发症。

3)Ilizarov环形外固定器联合髓内棒

2012年Agashe等复习了2003年~2008年间15例CPT,用Ilizarov外固定器和顺行髓内棒治疗。手术时患儿平均年龄7.5岁,平均肢体长度差异是2.5cm,术后平均随访4.5年,对患儿的踝关节功能和力线异常、骨愈合情况、下肢长度差异、并发症,行临床和影像学评估。14例愈合,有6例初期愈合,8例行第二次手术后愈合。美国足踝协会后足踝部评分,从术前平均40分到术后平均64分,主要的并发症是1例发生再骨折,还有1例没有愈合。与使用其他手术方式相比,应用这种术式可降低CPT的再骨折率,减少力线异常,且会获得较好的踝关节功能。

4)包裹式自体髂骨植骨联合手术

2011年梅海波等报道包裹式自体髂骨移植手术技术,自2007年3月至2010年7月,采取上述手术方法治疗了51例CPT,手术时平均年龄3.2岁,3岁以下者共31例(占61%)。按照Crowford分型,其中Ⅱ型5例、Ⅲ型3例、Ⅳ型43例。结果所有病例均获得完整随访。平均随访1.6年,其中获得2年以上随访共19例。拆除llizarov外固定器的平均时间为3.5个月。按照Johnston临床分级系统,I级26例,Ⅱ级21例,Ⅲ级4例;按照Ohnishi X线分级标准,假关节愈合42例,假关节延迟愈合5例,假关节不愈合4例。所有病例在术后3~4个月时随访发现,胫骨假关节包裹式植骨部位出现明显增粗,呈现为明显的梭形或纺锤形膨大,作者得出结论:自体髂骨移植能提供有活性的成骨细胞和诱导成骨的糖蛋白和BMP,而包裹式植骨有助于保持松质骨碎块与假关节紧密接触,允许在局部形成高浓度的糖蛋白和骨形态发生蛋白(BMP)等化学诱导因子,有促进假关节愈合的作用,初步临床观察证实,包裹式自体髂骨移植具有促进CPT愈合的作用,可作为一种新型的植骨方法,在临床中推广。

2012年作者报道了上述手术方法并得出结论:经足踝髓内固定、自体髂骨移植和llizarov环形外固定器的联合技术是治疗儿童CPT的相对可靠的方法,初期随访结果表明该手术方案不仅明显的缩短愈合时间,也降低了再骨折发生率,尤其适用于多次手术失败的病例。

(2)Masquelet技术

Masquelet技术分两个阶段。第一阶段包括根治性切除病灶和骨缺损区骨水泥填充,用髓内钉内固定。第二阶段(是在第6到8周后),去掉骨水泥,保留骨水泥周围诱导膜,填充自体移植物(皮质骨和松质骨),缝合这层诱导膜。用经足踝髓内棒稳定重建的胫骨及移植物。

2011年Gouron报道对14月大的患儿行早期胫骨假关节切除和Masquelet技术重建骨缺损。七个星期后患儿获得牢固愈合能够完全负重。经过两年半的时间,患儿胫骨重建良好和无长度差异。用这种技术治疗CPT避免了从健侧小腿上取带血管蒂的腓骨,没有用外固定架的并发症。作者认为应该在CPT早期治疗中考虑行Masquelet技术,实现和维持愈合。

(3)“四合一骨融合术”

该术式精细而完整的切除假关节硬化部分和纤维错构瘤组织,胫骨和腓骨髓腔再造。用宽大的自体骨移植是这个手术的重要部分。一般从髂骨的内板取骨,用伊氏架加压,胫腓骨后侧用矩形皮质骨,胫腓骨之间用大量的松质骨填塞。同理前侧也用一块皮质骨。然后用缝合线打结。胫骨的近端、远端和腓骨近端、远端放置在一起。2011年Choi等报道了13例萎缩型CPT伴有B2型腓骨假关节,在1989年至2007年期间,因萎缩型CPT行伊氏架骨融合术。为了验证“四合一骨融合术”的有效性,作者比较了2组B2型患儿发生再骨折和踝关节功能情况。8例(平均年龄6.3岁)行“四合一骨融合术”。对照组5例(平均年龄3.2岁)用其他的方法治疗。“四合一骨融合术”组的8例没有发生再骨折。而对照组只有1例没有发生再骨折。踝关节的功能没有明显的区别。本手术的独特优点是:①使假关节愈合区域最大化,②大范围促进骨愈合,③使踝关节稳定和防止腓骨远端部分向近端移位,④维持踝关节的可动性。“四合一骨融合术”能稳定踝关节和促进骨愈合,对于萎缩型CPT伴有B2型腓骨假关节的患儿是一个较好的选择。

(4)MSC移植

2010年Granchi等报道,认为骨愈合的病理生理基础主要取决于细胞的成骨分化潜能。作者从7例CPT伴有1型神经纤维瘤病(NF1)和6例CPT不伴有NF1的病变部位和髂嵴(iliac crest,IC)收集骨髓标本。4例无CPT患者作为对照组。实验表明,IC-MSC分化为成骨细胞的能力明显高于病变部位的MSC,但CPT患者IC-MSC分化为成骨细胞的能力比对照组低。该研究表明,MSC移植对治疗CPT可能是一种很有前途的治疗方案。仍需进一步的研究来证实MSC移植比标准的外科治疗更为有效。

2010年Tikkanen等报道2例神经纤维瘤病1型引起的CPT尝试所有的早期治疗失败后,患者选择截肢之前接受MSC移植治疗。MSC来自髂嵴骨髓,用骨诱导性媒介培养3周。培养的MSC溶液注入胫骨的骨髓腔和胫骨假关节周围,用一块沾有MSC的胶原蛋白海绵包裹骨缺损区。在MSC移植后,随访10个月。观察到这2例患者在假关节的部位形成了骨,三分之二的骨缺损区愈合。因一些新的感染、假关节和小腿严重短缩这些与细胞移植不相关的临床原因,这2例患者最后选择截肢。作者分析骨样本去评价MSC治疗的有效性和安全性,得出结论:MSC移植能使骨重塑正常,促进骨吸收和改善骨的总体结构。作者观察到在MSC移植后,皮质骨破骨细胞的数量是移植之前的2倍。此外,在MSC移植后,患者的骨矿物质含量改善。没有看到异常骨形成或恶变的征象。这些数据表明,在患者病情不严重的况下,用MSC移植治疗由NF1引起的CPT疗效可,没有副作用。

2012年Granchi等报道10例CPT通过使用IC-MSC、富含血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)和冻干骨,其中6例CPT伴有NF1。用生化和分子分析去评价IC-MSC的内在成骨潜能(细胞培养用胎牛血清)与PRF的骨诱导特性(细胞培养用自体血清)。结果:3例CPT伴有NF1获得愈合。在这些患儿中,IC-MSC放在含自体血清的试管中能够形成矿物质骨,而形成矿物质的能力在患儿身上完全消失。作者发现,前成骨性的生长因子是促进骨愈合的重要因子,对于治疗CPT用自身MSC和血小板源性的生长因子可能是有效的,它增加了获得有效骨组织再生的机会。

(5)药物和外科手术联合治疗

1)BMP

2010年Richards等报道7例CPT,行胫骨假关节切除、胫骨短缩截骨、腓骨截骨、胫骨Williams棒固定、自体髂骨移植。方法是将人重组骨形成蛋白2(two types recombinant human bone morphogenetic protein,rhBMP-2)注射浸透胶原蛋白海绵,包裹假关节局部。初次外科手术结合使用rhBMP-2治疗,7例中有5例在X线上表现为假关节愈合,平均时间是6.4个月;4例获得维持愈合的平均时间是5.4年。作者得出结论:使用rhBMP-2可能会缩短愈合时间、提高获得长期愈合的机会。

2011年Spiro等复习了5例平均年龄7.4岁的CPT,患儿已用rhBMP-2和髓内棒治疗,其中4例也用了Ilizarov外固定器。术后影像学平均愈合时间为3.5个月,平均4.2个月拆除伊氏架。这些结果表明使用rhBMP-2结合使用髓内棒和Ilizarov外固定器能提高初期骨愈合率和缩短愈合时间。

2012年Dohin等报道,33例使用rhBMP作为辅助药物治疗CPT,有26例获得愈合,治愈率为78%,其治愈率没有比其他治疗方案高。而且药物应用次数获得的成功率只有66%,66%被认为是rhBMP的真实有效率,且愈合的时间没有缩短。

(2)BP

自从在假关节周围的错构瘤组织中观察到破骨细胞活性增加,于是通过给予BP来抑制破骨细胞。2013年khan报道BMP与BP合用获得满意的愈合率,但并没有明显的优于那些既没用BMP也没用BP的欧洲和日本的多中心试验结果。不能确定BP对假关节获得骨愈合的贡献有多大,因为作者并没有单独使用这种药物。

(3)联合使用rhBMP与BP

2010年Birke等在2002年至2008年间,用这种方法治疗的8例CrawfordIV CPT,其中7例(6例确诊有NF1)手术时的年龄中位数为7岁。在手术时用BMP-7,随后加用BP。用这种方法8例中有6例在平均5.5个月后获得初期愈合。这6例中有1例在术后17个月获得初期愈合后,出现了新的胫骨远端骨折,这要多次手术治疗并最后在19个月时愈合。其余2例分别在14个月和30个月,通过多次手术最终获得愈合,但需要治疗再骨折。根据这些临床数据及以前的临床前沿结果,作者提出BP通过抑制破骨性骨质流失可能对于BMP诱导骨生成有很大的帮助。

(4)Shotgun治疗方案

2012年Paley等报道用BP和BMP药物联合骨膜和自体松质骨移植、胫腓骨融合、髓内棒和外固定治疗CPT。15例CPT使用这种方法,患儿平均年龄4岁。所有患儿获得愈合,平均随访2年,没有发生再骨折。这种shotgun治疗方案,使CPT的机械力学环境和生物学环境达到最佳。作者认为这种联合式的治疗方案是目前CPT的最佳治疗组合。

综上所述,CPT愈合的关键因素包括充分的切除含病变骨膜假关节、足够稳定的固定、建立适合骨愈合的最佳生物环境、及保护性负重至骨骼发育成熟是治疗胫骨假关节的有效方法。外科手术治疗及BMP、MSC、BP等治疗CPT的前景可观。复杂的CPT治愈率仍然不确定,有必要开展更大的前瞻性的多中心研究。在骨骼发育成熟时,需要用统一的评价方法进行多中心评价回答这些未解决的问题。