多孔钽骨小梁金属块的应用

保肢治疗已经成为大多数骨肉瘤的标准治疗方式。手术要求切除肿瘤组织以及与之毗邻的正常骨与软组织，以获得足够的外科手术边缘。肿瘤切除后常导致外科医生面临着较大的缺损，从而需要多方面的努力以重建肢体的功能。在这种手术中，生物学的重建方式包括异体或自体骨移植已经有较长的历史。尽管，这些方式仍是主流的治疗方式，但仍然有诸如：骨不连、骨折、供者残疾、固定失败、移植物吸收、制动时间延长等并发症。当并发症发生时，常需要多次手术处理。为了避免移植的相关并发症，金属内假体在许多情况下已经成为治疗的选择方式。这些大型金属植入物并不适合肢体的肌肉或韧带的粘附。已经有关于使用生物材料以改进现有的植入物的生物固定以及抵抗因保肢手术导致肢体生存期延长所增加的循环加载的研究。这些生物材料包括钴铬合金以及钛。使用这些内置假体面临着假体周围松动、磨损、金属疲劳及失败、感染等复杂的并发症。

本研究介绍一种新的生物材料，以小梁金属（多孔钽，Zimmer公司）作为重建的内置假体材料。早期的实验室对多孔钽以及其他多孔材料进行了比较研究，证实了多孔钽允许软组织贴附并有强度，在保持生物学惰性的情况下比较其他传统多孔材料有骨长入的特性。本研究中，在对7例骨肉瘤患者实施了保肢术后以7个定制的多孔钽内置假体/大型假体进行关节成形。本组回顾性总结了使用多孔钽内置假体是否较常规设计的假体有潜在的益处，同时评价保肢后多孔钽的耐用性能，并描述了早期保肢术后使用多孔钽定制假体填补大的骨骼空隙的情况。

尽管多孔钽内植物已经常规用于初期及翻修的关节成形术中，但还没有使用多孔钽联合肿瘤假体的报道。尽管保肢手术有效，并且是公认的对肌肉骨骼肿瘤的局部治疗方法，但仍然存在着如果充分切除巨大骨与软组织后所形成的缺损重建的困难。随着患者生存时间延长，重建缺损的植入物必须能够经久耐受、本研究中，多孔钽体现出了通过提供初期稳定性，早期重建巨大缺损、骨与植入物的整合、软组织粘附的成功。有1例个案报道，创伤后髋关节成形术中使用多孔钽袖套帮助重建外展肌的报道。尽管类似于本例中的肌肉、软组织长入情况，但该例患者未使用大型假体。多孔钽的生物力学性能很适合大型假体的应用。多孔钽的刚度接近于骨小梁，然而，其应力应变特性接近于金属。相反,钛和镍钴合金硬度是多孔钽和松质骨刚度的约100倍。多孔钽的生物相容性有利于在骨-植入物界面的骨整合，并保持其物理特性以承受循环载荷。

然而，组成部分的多孔结构要求延长杆、关节面及金属合金所制作的轴周围以多孔钽环绕固定。正如在2例患者中所证实的，可能最有益的特性是暴露出的3维结构，以允许软组织和血管长入。钽具有适合植入使用的特性，位于元素周期表的Vb组金属，具有高密度的特性，非常高的熔点，最重要的是优良的抗腐蚀性能。目前，被用于电解电容器及抗腐蚀化学设备。

在生物学研究中，钽被用于冠状支架、口腔植入物、在体内多种研究中作为生物学标记。多孔钽内置假体是钽气在制作好的确定形态尺寸的碳骨架浸润形成的。

多孔钽具有70-80％的孔隙率，形成12面体形状的互相连接的孔。其孔隙率是已发现的多孔涂层25％-30％孔隙率的2-3倍，原有的涂层是由烧结的方法形成的孔隙率。多孔钽的空隙结构是均质的三维结构。这些互相连接空隙对软组织和骨的长入有约400-500μg的影响力。

最初的实验室研究比较了多孔钽与其他的多孔物质，证实了骨长入的特点，软组织也增强了附着的力量。Jacobs等前瞻性研究在关节成形术中应用多孔钽，总结出原始的临床数据和基本的研究结果均支持进一步的多孔钽作为传统植入材料的替代物。

皮质外骨桥可能是在大型假体成形术中增强假体生存的理论优点。Mayo中心2000年报道了自1976年到1990年以来，15例下肢植入物，他们收集了在10例髋和5例膝的中的串珠状多孔钛金属纤维表面应用自体骨移植物，股骨近端大型假体植入物5年生存率80％，10年生存率为48％；而在股骨远端及胫骨近端5年生存率77％，10年生存率60％。Unwin等报道了1001例最大的非串珠状大型假体这样的植入物。英国报道了94％的股骨近端假体的10年存活率，60％的膝大型假体的存活率。皮质外骨桥显得对假体的存活没有什么帮助。本组报道的患者5和6植入多孔钽大型假体的生存时间最小在6年（83％）。然而，骨长入比较软组织长入而言，也许不是多孔钽最重要的优点。作者认为以组配式肿瘤铰链假体进行远端股骨置换手术具有优良的结果，本组中大多数患者如果使用常规组配式肿瘤假体将有类似处理，但软组织整合非常困难，而多孔钽能够提供组织-金属桥梁也许是最大的可利用点。多孔钽较其他的合金而言，有助于软组织的长入。我们发现，较目前可用的假体和技术，本组中肢体肌肉粘附在股骨近端大型假体上是潜在的功能优点。

患者1膝关节纤维化可能表现为软组织从伸肌装置过度的长入了多孔钽。在髋和肩周围的大型骨缺损中使用多孔钽重建的表现为能够优化植入物的性能。本组7例植入物的设计和植入是在在批量生产多孔钽植入物前进行的。作者认为多孔钽植入物正在经历革新，一个现有的多孔钽假体包含有计划性的多孔钽小区域，以利于骨和软组织的长入。本研究体现了多孔钽的变通性，特别是作为定制假体被用于重建大量骨缺损中。随着对假体能够提供更大功能的要求增加，不仅是肿瘤假体需要多孔钽，而且翻修时遗留大量骨缺损时的需要也在增长。仍然需要大样本的对多孔钽的多用途与其他假体的比较研究。