關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞移植治療膝關節軟骨缺損

梁紅鎖 黃克 李林 蔡敏 黃家志 隆騰飛 楊威 梁輝 劉雷

關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞移植治療膝關節軟骨缺損

梁紅鎖 黃克 李林 蔡敏 黃家志 隆騰飛 楊威 梁輝 劉雷

目的探討關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞(BMSCs)移植治療膝關節軟骨缺損的方法和療效。方法60例膝關節軟骨缺損患者隨機分為對照組和治療組, 每組30例。對照組采用單純關節鏡下微骨折術治療, 治療組采用關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞移植治療。觀察兩組治療效果。結果所有患者經過平均(16.4±3.3)(10～27)個月的隨訪, 對照組VAS評分由術前平均(6.5±1.2)分降至(2.1±0.4)分, Lysholm膝關節功能評分由術前(43.2±8.7)分(37～56分)提高至術后(78.1±13.4)分(69～92分)。治療組VAS評分由術前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3分), Lysholm膝關節功能評分由術前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至術后(90.7±14.8)分(77～95)分。結論關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞移植創傷小、療效可靠, 是治療膝關節軟骨缺損的一種安全、有效的方法。

關節鏡；微骨折術；骨髓間充質干細胞；軟骨損傷

由于各種外傷引起的膝關節軟骨缺損在臨床上較為常見, 隨著其病程自然進展, 將引起軟骨及軟骨下骨進行性破壞, 常導致骨性關節炎的發生。本科2009年5月～2012年12月, 以關節鏡下微骨折術聯合自體骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)移植治療膝關節軟骨缺損取得了滿意療效, 現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本組患者共60例, 所有病例術前均有膝關節疼痛、活動障礙, 伴有不同程度的下蹲起立及上下樓梯時疼痛加劇, 部分患者存在關節腫脹、彈響、交鎖等癥狀。術前常規行膝關節X線片及MRI檢查, 進一步明確軟骨缺損診斷, 排除關節骨折、感染、腫瘤、免疫性疾病等引起的軟骨損傷。隨機將患者分為對照組和治療組, 每組30例。對照組采用關節鏡下微骨折術治療, 治療組采用關節鏡下微骨折術聯合自體BMSCs移植治療。對照組男18例, 女12例。年齡18～59歲, 平均年齡(35.8±7.2)歲。病程4～30個月, 平均病程(15.2±3.1)個月。術前膝關節疼痛視覺模擬評分(visualanalogue score, VAS)為(6.5±1.2)分, Lysholm膝關節功能評分為(43.2±8.7)分(37～56分)。治療組男19例, 女11例。年齡21～58歲, 平均年齡(36.2±7.5)歲。病程5～29個月, 平均(15.6±3.2)個月。術前膝關節VAS評分為(6.7±1.3)分, Lysholm膝關節功能評分為(42.6±8.9)分(34～58分)。術前兩組患者在性別、年齡、病程、膝關節VAS評分、Lysholm功能評分等方面比較, 差異均無統計學意義(P＞0.05), 具有可比性。本項研究自體骨髓間充質干細胞臨床移植經醫院倫理委員會批準, 患者均簽署知情同意書。

1.2 BMSCs的制備 于髂前上棘處局部麻醉滿意后進行骨髓穿刺, 多點抽取骨髓血約150 ml, 肝素抗凝。采用密度梯度離心法, 進行BMSCs的分離和擴增, 將其調整成10 ml、濃度為1×108/L的BMSCs懸液備用。本步驟在南寧市生殖醫療中心實驗室進行。

1.3 手術方法 采用全身或硬腰聯合麻醉, 常規消毒、鋪巾。患者取仰臥位, 患膝屈曲下垂于床邊。取膝關節標準前內側及前外側關節鏡入路, 依次按照髕上囊、髕股關節、內側間室、髁間窩、外側間室等順序對關節進行全面檢查, 結合術前影像學資料, 確定軟骨缺損位置并觀察其大小。清除膝關節內游離體, 刨削病變滑膜, 磨削關節內增生骨贅。刮匙清理缺損區松動軟骨、纖維軟骨等病變組織, 直至正常軟骨,使軟骨缺損區周圍軟骨垂直于缺損平面。磨鉆去除軟骨缺損區硬化骨質。以微骨折錐緊貼正常軟骨垂直于軟骨缺損面鉆孔, 孔徑為3 mm, 孔間距3～4 mm, 孔深3～5 mm, 以孔內有血液或脂滴滲出為度。徹底清理膝關節內碎屑, 吸盡關節內液體。縫合、關閉切口。治療組術畢將自體BMSCs移植入患膝關節腔, 對照組單純行膝關節微骨折術治療。患側下肢以大棉墊及彈力繃帶加壓包扎。

1.4 術后處理 所有患者術后2 d內間斷冰敷患膝, 指導患者進行股四頭肌等長收縮、舒張功能鍛煉。2 d后開始佩戴下肢支具進行直腿抬高功能鍛煉, 連續被動運動儀(CPM)輔助下進行膝關節被動屈伸鍛煉,3次/d,30 min/次。術后2個月內可行扶拐患肢不負重功能鍛煉,2個月后開始患肢部分負重,4個月后恢復完全負重,6個月后恢復正常活動。

1.5 統計學方法 所有數據均采用SPSS18.0統計學軟件進行統計分析。計量資料以均數± 標準差(±s)表示, 采用t檢驗；計數資料以率(%)表示, 采用χ2檢驗。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

全部病例均獲得隨訪, 隨訪時間為10～27個月, 平均(16.4±3.3)個月, 未發生感染、下肢深靜脈血栓形成等并發癥。對照組VAS評分由術前平均(6.5±1.2)分降至(2.1±0.4)分, Lysholm膝關節功能評分由術前(43.2±8.7)分(37～56分)提高至術后(78.1±13.4)分(69～92分)。治療組VAS評分由術前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3)分, Lysholm膝關節功能評分由術前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至術后(90.7±14.8)分(77～95分)。兩組患者各指標術前與術后相比,差異均有統計學意義(P＜0.05)。治療組術后Lysholm膝關節功能評分優于對照組(P＜0.05)。兩組術后VAS評分比較差異無統計學意義(P＞0.05)。

3 討論

關節軟骨內無血管、神經、淋巴等組織分布, 其損傷后自身修復能力有限。由于創傷引起的膝關節軟骨缺損, 如不能及時診治常引起膝關節疼痛、屈伸活動障礙, 部分患者最終會發展為骨性關節炎, 導致患膝功能喪失。近年來隨著關節診療技術的發展, 關節鏡下微骨折術、自體或異體骨軟骨移植術等在治療軟骨缺損方面取得了一定成效。自體或異體骨軟骨移植術存在供區損傷、移植骨軟骨塌陷、操作復雜及技術要求高等缺點[1]。關節鏡下微骨折術是在關節鏡下應用微骨折錐在軟骨缺損區鉆孔, 造成軟骨下骨微骨折, 使含有BMSCs的血凝塊填充軟骨缺損區, 并刺激局部骨組織釋放促進組織修復的生長因子, 誘導BMSCs使其增殖、分化, 最終形成纖維軟骨和透明樣復合組織來修復軟骨缺損[2,3]。關節鏡下微骨折術因具有創傷小、療效好、操作簡單等優點而在臨床上應用廣泛。Asik等[4]采用關節鏡下微骨折術治療膝關節全層軟骨缺損,90例患者經過平均68(24～108)個月的隨訪, Lysholm膝關節功能評分由術前平均59分提高至術后89分, Tegner評分由術前平均2.6分提高至術后5.2分。Steadman等[5]以關節鏡下微骨折術治療72例(75個膝關節)全層關節軟骨缺損, 進行7～17(平均11.3)年的長期隨訪, Lysholm膝關節功能評分由術前平均59分提高至術后89分, Tegner評分由術前平均3分提高至術后6分, 患者主觀評價滿意率為80%。

大量研究證實, BMSCs是軟骨組織工程的首選種子細胞, 其具有以下優點:獲得BMSCs的操作簡單, 對機體損傷小；自體細胞移植不存在免疫排斥反應；細胞經軟骨起源誘導后具有軟骨表型, 能表達軟骨特異性的基質成分；BMSCs能夠隨著微環境信號的指令分化為軟骨細胞和成骨細胞, 適用于伴隨軟骨下骨損傷的修復；在體外培養的條件下BMSCs自我增殖、多向分化和基質合成的能力基本保持不變。Nejadnik等[6]以自體軟骨細胞和BMSCs移植治療膝關節軟骨缺損各36例, 術后隨訪時發現兩組患膝功能均得到明顯改善, 膝關節IKDC、Lysholm 、Tegner等評分相比差異無統計學意義(P＞0.05)。在自體軟骨細胞移植組, 男性患者的療效優于女性,45歲以下的患者優于45歲以上。而在自體BMSCs移植組內, 不同性別、年齡間療效并無差異。作者認為兩種方法治療膝關節軟骨缺損均可取得良好療效, 但因自體BMSCs移植減少了手術次數及治療費用, 使供區損傷降至最低, 在臨床應用更具優勢。譚勇海等[7]以關節鏡下清理術聯合自體BMSCs移植治療膝關節骨性關節炎, 通過12個月隨訪后發現, 與單純的關節鏡下清理術相比, 自體BMSCs移植組膝關節軟骨厚度較術前明顯增加, 與對照組比較差異有統計學意義(P＜0.05)。Lequesne指數兩組術后均減小, 但自體BMSCs移植組減小更明顯。結果表明關節鏡清理術聯合自體BMSCs移植可明顯增加膝關節骨性關節炎患者的軟骨厚度, 有效改善關節功能。本研究治療組病例應用關節鏡下微骨折術聯合自體BMSCs移植治療膝關節軟骨缺損, 經過平均(16.4±3.3)個月的隨訪, VAS評分由術前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3)分, Lysholm膝關節功能評分由術前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至術后(90.7±14.8)分(77～95分), 各指標手術前后相比, 差異均有統計學意義(P＜0.05)。與對照組單純關節鏡下微骨折術相比, 雖術后兩組VAS評分差異無統計學意義(P＞0.05), 但治療組Lysholm膝關節功能評分優于對照組, 差異有統計學意義(P＜0.05), 表明兩者聯合能夠明顯提高臨床療效。

綜上所述, 關節鏡下微骨折術聯合自體BMSCs移植可明顯減輕膝關節疼痛、改善患肢功能, 具有創傷小、療效可靠等優點, 近期臨床療效滿意, 是治療膝關節軟骨缺損的一種有效方法。

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Arthroscopic microfracture surgery combined with autologous bone marrow mesenchymal stem cells transplant in the treatment of knee cartilage defect

LIANG Hong-suo, HUANG Ke, LI Lin, et al. Department of Joint Surgery, The Third Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, Nanning530031, China

ObjectiveTo investigate the method and curative effect of arthroscopic microfracture surgery combined with autologous bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) transplant in the treatment of knee cartilage defect.MethodsA total of60 patients with knee cartilage defect were randomly divided into control group and treatment group, with30 cases in each group. The control group received arthroscopic microfracture surgery alone for treatment, and the treatment group received arthroscopic microfracture surgery combined with bone marrow autologous mesenchymal stem cells transplant. Curative effects were observed in the two groups.ResultsAfter receiving follow-up for average (16.4±3.3) (10～27) months, the VAS score in the control group reduced from (6.5±1.2) points to (2.1±0.4) points, and its Lysholm knee function score increased from (43.2±8.7) points (37～56 points) before operation to (78.1±13.4) points (69～92 points) after operation. The treatment group had decreased VAS scale score from (6.7±1.3) points to (2.0±0.3) points, and its Lysholm knee function score increased from (42.6±8.9) points (34～58 points) before operation to (90.7±14.8) points (77～95 points) after operation. The differences of indexes before and after operation between the two groups had statistical significance (P＜0.05). The treatment group had better Lysholm knee function score after operation than the control group, and the difference had statistical significance (P＜0.05).ConclusionArthroscopic microfracture surgery combined with autologous mesenchymal stem cells transplant provides small trauma and reliable curative effect, and it is a safe and effective method for treating knee cartilage defect.

Arthroscope; Microfracture surgery; Bone marrow mesenchymal stem cells; Cartilage injury

10.14164/j.cnki.cn11-5581/r.2015.09.001

2014-12-29]

南寧市科學研究與技術開發課題(項目編號：ZC200807C)

530031 廣西醫科大學第三附屬醫院關節外科

黃克