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同种异体骨基础研究
同种异体骨临床研究
同种异体骨脱钙骨基质(DBM)
同种异体骨肌腱移植

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同种异体骨关节植入材料与骨库的历史与现状

同种骨移植与骨库的历史与现状
湖北联结生物材料有限公司文稿
综 述 张 旗
1.      异体骨移植的发展
几个世纪以来,没有任何概念能象异体移植那样引起人们更大的想象力,从一个已死亡的躯体中移植部分器官到一个有生命的身体中, 以替代已病损部分的设想源于一些传说和文学作品,这种自然而美好的愿望一直激励着人类在这一领域不断探索和进取,经过了几个世纪不计其数的失败,在近五十年伴随着免疫学的发展,至少在人体的某些系统已经变成有使用价值的现实。“假如人死后其组织和器官能立即移植,那就没有真正意义上的死亡存在,机体的所有部分都在延续其生存,组织能够永远的备用着,并随时送到需要的外科医师手上。”,Carrel A. 这位被誉为血管外科和移植外科之父的科学家在1912年的深情阐述,在近100年后的今天,已经部分成为现实,当今能够贮存骨、肌腱、皮肤、眼、静脉和心脏瓣膜的组织库已经遍布全世界1
骨是最先应用到外科的移植组织,也是应用最多的人体移植组织。事实上,至今仍然是骨科经典理论的“哈氏管系统” (1674年, 荷兰科学家Leeuwenhoek)和“爬行替代” (1914,Phemister)学说,均是在对骨移植的研究中逐步发现和阐明的 (10, 19)。骨移植的系统研究和应用始于19世纪, 是在有效的灭菌(1864)和麻醉(1846)技术发展的基础上开始的,Ollier首先明确了自体、异体、异种骨移植的概念, 并于1867年报道了移植骨的组织学研究结果,他在兔,猫,狗,鸟和其它系列动物上进行了系统的自体、异体和异种骨移植研究(6)
Macewen于1880年首次在临床上应用同种异体骨移植成功(15)。Lexer于1908年首先报道了23例全关节和11例半膝关节移植结果(14)。随后,由于免疫排斥反应和临床效果不满意,异体骨关节移植并没有广泛地被推广应用。直到上个世纪60年代Herndon,Chase, Curtiss,Bonfiglio,Chalmers 和 Burwell等发现冷冻后异体骨关节的免疫源明显下降,移植后的结果明显优于新鲜异体骨关节移植,大段异体骨关节移植的系列报道才重新出现,Parrish报道了骨关节移植后20年的追踪结果17。近四十年来,随着对同种异体骨移植的免疫学、组织贮存和灭菌方法、骨骼的内固定和感染控制技术知识的增长,一些外科医师开始把关注的目光重新放在同种异体骨关节移植上。而且,Urist等对异体骨基质成骨诱导过程和影响因素的系统研究(5,22),揭示了异体骨移植的很多生物学机理。1979年Urist从脱钙骨基质中提取骨形态发生蛋白(BMP)(23), 开创了异种骨BMP提取和移植研究的新的领域。
2.异体骨的储存与骨库的形成
2.1骨库的概念
骨组织库是按一定标准和技术选择供体、收集、加工和灭菌、检验、贮存和发放骨组织的机构。其主要任务是保证同种骨从获取到临床应用的质量。
2.2 骨组织保存方法的发展
对异体骨储存方法的研究可追溯到1910年,Bauer发现异体骨能在冷却环境中储存3周,并能在狗身上移植成功2。1911年Tuffer在临床上利用冷却储存5天的异体骨移植成功21。第二次世界大战期间, Inclan贮存骨在含有枸橼酸盐的冷血液中,并成功的将骨组织自体或异体移植于52例患者获得成功11。与此同时,美国马里兰国家海军医疗中心的Bush和Wilson独创性地发展了低温异体骨储存技术,他们将异体骨长期储存于-20℃(7, 13, 然后用于临床移植获得成功。目前,深低温骨储存于-80℃,因为只有当储存温度低于-80℃时,异体骨酶的活动才完全被抑制(4),且其力学强度保持不变(9,18)
1950年,在美对朝作战期间,外科医生面对着大量需要修复、重建的颌面部损伤的伤员,该中心的George Hyatt创建了世界首个骨库,他对现代骨库的贡献在于将第二次大战期间用来贮存血浆的冷冻干燥技术应用在骨的贮存上,首次将供体的筛选原则应用到骨库,以防止因移植导致疾病的传播,并且使骨库成为独立的加工、贮存和发放异体骨的机构16。但令人遗憾的是该骨库于1982年停止了运作。经冷冻干燥的异体骨能室温下保存,其生物学活性不变,便于运送和贮存,但冷冻干燥过程使异体骨的力学强度部分降低18
2.3骨库的现状与企业化管理
1976年当中国还处在文化大革命的阴影下时,美国成立了美国组织库协会。目前欧洲、英联邦等都有组织库协会,专门制定、更新骨库技术标准,以指导骨组织库的操作在统一的标准下进行,使产品质量和安全性得到保障。由于受到因器官和冷冻保存新鲜骨移植而导致HIV疾病传播事件的影响20,美国食品药品监督管理局(FDA)于1993年12月14日发布了异体组织产品和组织库的管理条例,规范、监督组织库的运作,并且禁止未经FDA审查的组织产品进口到美国。到2001年美国食品药品监督管理局开始对异体骨产品和骨组织库实行注册制度。同年,美国组织库协会发布了75个质量可靠的组织库名单。不同于角膜和器官,异体骨组织产品在美国是除了一些特殊的血液制品外,唯一能够按照商业模式进行运作的人体组织产品。目前,美国有几家规模很大公司,专门从事骨组织产品的研究、加工和销售,这使得异体骨产品的品种更加丰富、产品的来源更加方便、安全性也更加有保障,如Osteotech公司平均每天为500例患者通过异体骨产品。虽然,目前在美国三分之二的异体骨产品都应用在了脊柱外科,但是医生们越来越习惯将异体骨产品应用到其它的部位和疾病,很多病人也明确拒绝切取自己的髂骨作为骨移植材料,致使同种异体骨产品的应用量大幅度增加(图1),骨组织供体的数量也逐步增加(图2)。

图3:美国主要的异体组织切取机构
图2:94-98年间,美国器官、组织供体数量情况
Corneal donors 角膜供体,
Musculoskeletal donors 骨、筋膜供体
Cadaveric organ donors 器官供体
引自:Eye Bank Association of America, United Network  
for organ sharing, and orthopedic network news estimates
用当今技术加工、贮存的异体骨在治疗骨关节缺损上的治疗效果,已经得到了国内外骨科专家的认同。专业性的骨组织库也因此在全世界范围得到发展,截至1986年美国就有组织库300个,近几年由于美国组织库协会及美国食品药品监督管理局管理上的要求,一些医院、研究机构的小型骨库纷纷停止运作,取而代之的是一些大型规范化、企业化的组织库和生物材料公司。欧洲的比利时人口近千万,却有13个骨组织库。近几年组织库之间也出现了分工、合作的局面,有的主要从事供体的筛选、组织的切取工作,有的主要从事组织的加工和发放工作,有的则同时参与两种工作(图3,4)。

3. 异体骨重建骨关节缺損成为常规治疗手段

引自: Bone grafts and bone substitutes. Oothopedic Network News, Vol 10, No 4, October 1999.
还在二十多年前美国的一份调查显示40%的骨科医生将异体骨库骨移植作为一种临床常规治疗手段, 30%的骨科医生准备在异体骨产品来源方便时应用24。而1989年美国完成组织移植20万例,7年后的1996年则达到50万例。荷兰的Leiden骨库建于1988年,在第一个五年运行期间,该骨库供骨量每年以30%的速度增长(8)。比利时Sait-Luc骨库建于1982年,每年向几乎所有的欧洲国家提供异体骨产品,用于约3千例的骨关节重建手术。

图4:美国主要异体组织加工机构
引自: Bone grafts and bone substitutes. Oothopedic Network News, Vol 10, No 4, October 1999.
1950年我国的屠开元、朱通伯曾在上海中美医院建立我国第一所骨库25,用硫柳汞浸泡来保存异体骨, 但其后未能持久发展。我国对异体骨关节的研究和应用本来与发达国家有较大的差距,但近几年,异体骨的应用价值受到了有关部门的重视,得到了迅速的发展。1995年8月召开了我国首届异体骨移植与骨库方面的专题研讨会,1999年国家食品与药品监督管理局正式将异体骨列为第三类植入材料,对异体骨产品实行注册制度,这与美国所采取步骤发生在了同一世纪的同一年代,使中国的异体骨临床应用步伐大跨度的前进了一步,使异体骨的加工、应用纳入了正规的监控之中。目前,我国很多医生也能很方便的应用到异体骨产品,并作为一种常规的临床治疗手段,取得了很好的治疗效果。

 
参考文献(略)
发布时间:2005-11-26 阅读:5389次 来源:湖北联结生物材料公司 综述
 
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