《Bioactive Materials》发表空军军医大学附属西京医院李靖教授团队“生物活性β-TCP系统重建缺血性股骨头坏死：从设计到应用”文章。研究表明贝奥路陶瓷棒技术是一种生物适配性材料，有效促进血管化和骨再生，达到坏死区血供重建的目标。材料植入后被新骨爬行替代，同时股骨头的生物力学也逐步改善，直到恢复正常。临床试验显示陶瓷棒技术有一定的治疗价值，尤其针对早期的年轻患者。

《Bioactive Materials》是由中国科学出版社和Elsevier的合资公司科爱出版社创办的高质量国际期刊，致力于发表高水平的、原创性的关于生物活性材料相关的研究成果，2022-2023影响因子18.9。

摘  要

虽然缺血性股骨头坏死(ANFH)的治疗方法很多，但疗效不尽如人意。本研究采用一种促进血管化和骨再生的β-TCP生物陶瓷系统微创治疗ANFH。通过模拟ANFH缺血环境的动物模型，揭示并量化了高互通性多孔β-TCP支架的血管传导和成骨作用。力学试验和有限元分析表明，陶瓷棒系统植入后立即部分恢复了坏死和手术造成的力学损耗。术后股骨头的力学强度得到了适应性提升，材料逐步降解被新骨爬行替代，最终骨质恢复正常。

为评估β-TCP生物陶瓷系统治疗ANFH的临床效果，研究组开展了一项多中心开放标签临床试验。共收治患者214例(246髋)，中位随访时间42.79个月，髋关节生存率为82.1%。与术前检查结果相比，影像学评估、髋关节功能和疼痛评分都得到了极大的改善，ARCOII期患者疗效优于III期患者。因此，陶瓷棒系统生物适配性重建股骨头血供是一种很有前途保髋治疗ANFH的方法。

重    点

•陶瓷棒多孔结构潜行引导血管再生，恢复坏死区的血供。前4周为血管生长期(数量增加)，4-12周为血管成熟期(直径增加)。

•致密和多孔β-TCP颗粒混合打压是推荐植入方法，既部分恢复头部力学性能，又保留多孔陶瓷的血管化作用。

•髋关节生存率达到82.1%，ARCOII期患者疗效明显优于III期患者(对数秩检验，p<0.001)。

•影像学评估(稳定/改善75.2%)和髋关节功能(57.95→80.26) 明显提升，疼痛得到缓解(VAS 4.57→1.35)。

•影响陶瓷棒系统的疗效因素主要为高龄，病期和术前的关节功能(p<0.01)。

陶瓷棒系统治疗ANFH手术示意图

A.β-TCP多孔陶瓷棒引导股骨近端的血管长入股骨头，促进血管化、骨再生和力学性能的恢复；B.使用的β-TCP生物陶瓷系统包含致密颗粒、多孔颗粒和多孔陶瓷棒；C.手术步骤主要包括定位、建立隧道、清除坏死，重建缺损和植入陶瓷棒。

体内血管化实验

A.动物实验的流程图；B.血管的Micro-CT扫描及3D重建；C.血管在包裹区的生长深度；D.包裹区内新生血管的体积比例；E.血管化定量分析的区域划分。I：包裹的圆柱，II：未包裹的圆柱，III：包裹区外周，IV：未包裹区外周；V：正常松质骨；F.血管数量：4和8周时，包裹区的血管数量明显低于非包裹区；G.血管造影：白三角形表示钛膜；H.包裹区的血管数量；I.包裹区的血管直径；J.包裹区的血管面积比例；K.荧光背景下的血管造影显示，4周时未包裹区血管化明显；L.电子显微镜显示，新生血管穿过相互连接的孔；M.包裹和未包裹区的血管化过程。*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001.

体内骨再生与血管化

A.X射线透射观察多孔β-TCP支架的降解情况；B.包裹或未包裹区的降解率。C.四环素/钙素标记用于骨再生在包裹和未包裹区域的分析；D.新骨在包裹区的生长深度；E.包裹区和未包裹区的新骨面积比例；F.孔中的成骨模式（VG染色）：白箭头为周围孔延伸的成骨，黄箭头为原位成骨，红箭头为血管；G.四环素/钙素标记显示，包裹区外的宿主骨穿过钛膜延伸到包裹区。白三角形为钛膜，黄虚线圈为孔；H.新骨的重塑过程（VG染色）：黄箭头为破骨细胞。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。

临床试验的概况

临床试验结果

A.术后Kaplan-Meier生存曲线；B.ARCOII期及III期的Kaplan-Meier生存曲线；C.ARCOII期及III期的术前后HHS；D.ARCOIII期ANFH患者：X光片显示β-TCP支架在降解并被新骨爬行替代。术后4年，坏死的股骨头已完全恢复。白箭头为坏死区。黄箭头显示植入的陶瓷棒与骨之间的缝隙逐渐愈合；E.DCE-MRI检查比较坏死和正常的股骨头：左边是兴趣区域（ROI）的划定和Ktrans值的云图，其中绿圈为ARCOII期的股骨头坏死，黄圈为正常股骨头。右边是ROI的SI-时间曲线。AIF为动脉输入功能；F.正常、ARCOII和III期股骨头的Ktrans值；G.正常、ARCOII和III期股骨头的iAUC值；H.不同区域的血液灌注情况：I.完全坏死，无血液灌注；II.修复区，高灌注；III.补偿区，相对高灌注；IV.正常骨；I.不同区域的Ktrans和iAUC；J.术后DCE-MRI检查：左侧和右侧股骨头分别为术后9个月和3个月；K.术后Ktrans值的变化；L.术后iAUC值的变化。*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001.

Lu Y, Chen X, Lu X, et al. Reconstructing avascular necrotic femoral head through a bioactive β-TCP system: From design to application[J]. Bioactive Materials, 2023, 28, 495-510.