一個人遭遇意外被拖拉機碾傷,腿部開放性骨折,小腿最重要的支撐骨——脛骨缺損了12釐米,他是否還有站立行走的機會?
35歲的甘肅青年孔軍(化名)曾面臨這樣的人生難題。在多次求醫過程中,醫生徵求他的意見:截肢嗎?
7月18日,西京醫院(第四軍醫大學第一附屬醫院)骨科主任醫師、教授裴國獻告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn),在傳統治療手段中,孔軍要麼截肢,然後安裝假肢;要麼在腿部安裝鋼質的支撐架或植入鈦合金等骨替代物,「但都沒有原裝的好!」
這意味著,接受上述治療後,孔軍不能像以前那樣行走、跳躍,負重背物,或者乾重體力活。
但裴國獻提出了一套不一樣的治療方案:種一「顆」種子,讓它發芽,再生出來缺損的骨頭,可以與斷骨重新連接、癒合,活起來!
西京醫院(中國人民解放軍第四軍醫大學第一附屬醫院)骨科主任醫師、教授裴國獻。在普通人的認知裡,骨頭是冰冷的、水泥一樣硬的白色物質,沒有細胞,沒有生命。
但據裴國獻介紹,骨頭裡有血管,還有神經連接,骨頭表面有肌肉附著,甚至在骨頭的空腔裡,也定居著骨髓幹細胞。他說,骨頭是有生命的,而且很鮮活。移植骨骼或其他替代物,比如鈦合金,取代斷骨,這不是很困難,難在移植物要能夠跟剩餘的斷骨融合在一起,並具有足夠的強度,能執行正常的生理功能。
手術移植到孔軍腿部的骨塊,相當於「種子」。
裴國獻表示,最理想的治療是不僅移植進來骨骼,而且重新建立起血管、神經連接。換句話說,就是要讓移植的骨骼血管化、神經化,讓這段骨骼變活!因為有營養、有神經電信號時,骨骼才能活下來,才能穩定、長久地執行正常的生理功能。這也是整個治療的難點所在。孔軍現在的治療效果怎麼樣?
2015年8月3日,孔軍接受手術。3個月後,他可以扶著拐杖,下地行走;6個月後,他扔掉了拐杖,可以負重;12個月後,他腿部的外固定支架也被拆除,行走、跳躍如常。
孔軍的恢復速度之快、恢復狀況之好,令參與新聞發布會的人驚嘆不已。
治療團隊的一位成員向澎湃新聞表示:出乎意料!
裴國獻說,這就是組織工程的魔力。
組織工程綜合運用了醫學和工程學的治療手段。根據裴國獻的解釋,以前患者發生骨折或缺損時,醫生們也會嘗試植入替代物,比如鈦合金,來修補缺損的骨骼。這是典型的工程化思維。但修補後,僅能部分恢復生理功能,治療效果不令人滿意。
在人體內,有自體骨髓基質細胞,這是一種骨髓幹細胞,它保持著分化成其他細胞的潛力。當骨髓幹細胞分化成「成骨細胞」,它就可以合成、分泌和礦化骨基質,建造一段骨骼。裴國獻帶領的研究團隊掌握了將骨髓幹細胞轉化成「成骨細胞」的秘訣。
人體的髖骨(胯骨)疏鬆而多腔,定居著大量的骨髓幹細胞。裴國獻團隊從患者的髖骨取出骨髓幹細胞,然後在實驗室中培養、增殖,產生大量的骨髓幹細胞。這些骨髓幹細胞如同「種子細胞」,將在患者體內重建、再生其缺失的骨骼。
但這隻完成了第一步。
全球首例修復負重骨裴國獻解釋說,骨髓幹細胞分化成的「成骨細胞」,在建造一段骨骼時,不是從無到有,而是需要基礎,需要合適的環境,生物材料正是為種子細胞提供了土壤,培育出了新的骨骼。
裴國獻選擇了已經批准用於臨床的骨類似物——一種磷酸三鈣生物材料。他們用這種材料打造成患者缺損骨骼的形狀,然後把足夠數量的上述種子細胞,種到骨類似物中,進行共培養。這樣的複合體被裴國獻稱為「組織工程再生骨」。
通過手術,上述含有種子細胞的「組織工程再生骨」,被移植到患者孔軍腿部。裴國獻說,越早移植越好,目的是讓血管長進複合體裡,讓神經連接也在這裡重建。這樣的話,再生出來的才是一段活骨。否則,缺乏血管,沒有營養供給,即使再生出來,也是一段死骨。最終會骨質疏鬆、易碎。
圍繞這一醫療技術難點,20多年來,裴國獻帶領的研究團隊進行了大量的實驗和技術攻關,先後發表了多篇研究論文,其中關於生物材料與細胞的貼附,以及組織工程再生骨的血管化和神經化技術,被收入美國辛辛那提大學教科書。
西京醫院官網消息顯示,4月14日,中國研究型醫院學會骨科創新與轉化專業委員會(COIT)在廣西南寧成立,裴國獻當選為首任主任委員。
裴國獻表示,被治療一段時間後,孔軍腿部植入的複合體中的骨類似物會慢慢被人體降解、吸收。同時,成骨細胞建造的真正的人類骨骼,會逐漸取代骨類似物,並與斷骨融合。隨著時間的延長,患者癒合後的腿骨強度可以與原有骨骼強度媲美。此外,因為移植的細胞來自患者自體幹細胞的誘導分化,所以不會產生免疫排斥反應。
與傳統治療方案相比,組織工程再生骨的治療方案能夠更快速地修復骨缺損,促進骨癒合,而且治療效果良好。
裴國獻表示,類似這樣的組織工程再生骨在國外曾用於臨床治療,但一般是用於修補上肢骨骼的缺損,此前從未用於負重骨,如腿部脛骨。經科技查新,孔軍的手術是全球首例通過組織工程方法修復的,長度超過10釐米的負重骨骨缺損病例。
最近裴國獻接到外地醫生的求助,接觸到一個更嚴重病例:一位患者遭遇意外事故,腿骨缺損超過20釐米。裴國獻希望組織工程再生骨治療方案能夠幫到這位患者。
裴國獻表示,因為是臨床使用,所以,組織工程再生骨治療中的細胞分離、培養等過程,都要在具有GMP(藥品生產質量管理規範)認證的車間或實驗室進行。西京醫院骨科率先建立了這樣的實驗室。未來,其他患者如果需要接受類似治療,可以轉院到西京醫院骨科,或者具有類似實驗室的醫院;另外一種方案是,快遞患者的骨髓幹細胞到西京醫院骨科實驗室,然後進行相關細胞分離、誘導、培養,完成所有操作後,再快遞給相關醫院,進行手術。
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