应对共同挑战

融合手术可以治疗脊柱的一些问题, 包括那些由创伤引起的, inborn deformity, degenerative disease, infection and tumors.

但是5%到35%的手术失败了, 即使采用“金标准”的治疗方法，即从患者自身的髂骨(髋骨的顶部)移植骨，.

聚变失败，也被称为 pseudoarthrosis, 背部手术失败综合症的主要原因是什么?是否会导致严重的疼痛和残疾, 增加了对更多程序的需求，推高了医疗保健成本.

推进技术，改善结果

约翰霍普金斯脊柱融合实验室的最终目标是通过动物模型研究各种策略来改善脊柱融合结果，从而消除假关节, including:

• 输送各种生长因子和生物制剂
• Stem cell therapies
• 组织工程方法

在我们的动物模型中，脊柱融合术是通过结合人工心悸的互补技术来评估的, x射线和计算机断层扫描(CT)成像, 组织学和生物力学测试.

我们的实验室也对有关脊柱整体健康的问题感兴趣. In particular, 我们研究了改善骨质疏松症患者椎体骨质量的治疗方法，这些患者可能需要进行脊柱融合手术.

我们正在开发一种动物模型来探索局部放射治疗对脊柱结构和稳定性的影响, 并测试预防脊柱肿瘤患者椎体压缩性骨折的潜在疗法.

Research Projects

生物制剂在脊柱融合术中的应用

Spinal fusion failure, or pseudoarthrosis, 是导致背部手术失败综合征(FBSS)的重要原因。. FBSS发生在高达35%的手术中，通常导致慢性疼痛和残疾, 在最初的手术中，开发药物策略以提高融合率的原因是什么.

目前唯一被美国食品和药物管理局批准用于脊柱融合手术的治疗剂是重组人骨形态发生蛋白-2 (rhBMP-2)。, 骨形态发生蛋白(BMP)家族中的一种生长因子，在临床研究中已被证明可以提高融合率. 虽然在增强融合方面通常是成功的, rhBMP-2治疗与并发症和不良反应有关.

约翰霍普金斯脊柱融合术实验室对发展脊柱融合术的改良治疗递送技术很感兴趣, 包括联合递送BMP家族蛋白和其他生物制剂的策略.

我们正在研究骨质疏松药物特立帕肽(一种甲状旁腺激素类似物)在动物模型中与BMP-2联合使用对脊柱融合的影响. 未来的工作将探索使用其他生物活性化合物和替代递送策略，以更好地控制递送动力学.

局部放射治疗对脊柱结构和稳定性的影响

传统上，放射疗法已被用于治疗脊柱转移性病变. 立体定向放射外科的出现使临床医生能够提供更高剂量的聚焦辐射, 允许非侵入性治疗脊柱肿瘤以前被认为是“耐辐射的.”

立体定向放射治疗这些病变是非常有希望的, 然而，最近的临床研究表明，该手术会增加椎骨压缩性骨折的风险, 尤其是骨质疏松症患者. 对于需要进行融合手术的脊柱肿瘤患者来说，这种与辐射相关的骨质量恶化是一个重要的考虑因素.

我们正在开发一种动物模型来研究高剂量的长期影响, 聚焦辐射对脊柱结构和生物力学完整性的影响. Further, 我们试图确定是否分馏辐射输送, 而不是单次高剂量的辐射, 能预防放射后脊柱压缩性骨折吗.

More important, 我们还将探讨使用各种治疗方法来降低放射后骨折风险, including teriparatide. 这些疗法用于增加骨质疏松症患者的骨密度.

组织工程和基于干细胞的脊柱融合方法

In spinal fusion surgery, 目前的“金标准”治疗包括自体髂骨移植. 这种技术受到骨供应的限制, 它与供体部位的发病率和5%到35%的失败率有关. 有一个关键的需要骨移植替代品，也可以减少假关节的发生率.

组织工程是一种很有前途的新策略. 通过结合骨传导载体, which support bone growth, 用刺激骨形成的生长因子或骨生长干细胞, 组织工程的目标是复制——甚至超越——天然骨的特性.

我们的实验室正在与……合作 Warren Grayson, Ph.D., 约翰霍普金斯大学生物医学工程系, 开发一种生物活性“支架”系统以提高动物模型的固体脊柱融合率. 我们还与颅面和骨科组织工程实验室合作，研究各种干细胞和祖细胞类型在脊柱融合手术中的应用. 通过在我们的支架系统中植入最佳的成骨干细胞, 我们的目标是实现比传统代用品甚至患者自己的骨头更好的固体脊柱融合率.