关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞移植治疗膝关节软骨缺损

梁红锁 黄克 李林 蔡敏 黄家志 隆腾飞 杨威 梁辉 刘雷

关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞移植治疗膝关节软骨缺损

梁红锁 黄克 李林 蔡敏 黄家志 隆腾飞 杨威 梁辉 刘雷

目的探讨关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植治疗膝关节软骨缺损的方法和疗效。方法60例膝关节软骨缺损患者随机分为对照组和治疗组, 每组30例。对照组采用单纯关节镜下微骨折术治疗, 治疗组采用关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞移植治疗。观察两组治疗效果。结果所有患者经过平均(16.4±3.3)(10～27)个月的随访, 对照组VAS评分由术前平均(6.5±1.2)分降至(2.1±0.4)分, Lysholm膝关节功能评分由术前(43.2±8.7)分(37～56分)提高至术后(78.1±13.4)分(69～92分)。治疗组VAS评分由术前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3分), Lysholm膝关节功能评分由术前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至术后(90.7±14.8)分(77～95)分。结论关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞移植创伤小、疗效可靠, 是治疗膝关节软骨缺损的一种安全、有效的方法。

关节镜；微骨折术；骨髓间充质干细胞；软骨损伤

由于各种外伤引起的膝关节软骨缺损在临床上较为常见, 随着其病程自然进展, 将引起软骨及软骨下骨进行性破坏, 常导致骨性关节炎的发生。本科2009年5月～2012年12月, 以关节镜下微骨折术联合自体骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)移植治疗膝关节软骨缺损取得了满意疗效, 现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本组患者共60例, 所有病例术前均有膝关节疼痛、活动障碍, 伴有不同程度的下蹲起立及上下楼梯时疼痛加剧, 部分患者存在关节肿胀、弹响、交锁等症状。术前常规行膝关节X线片及MRI检查, 进一步明确软骨缺损诊断, 排除关节骨折、感染、肿瘤、免疫性疾病等引起的软骨损伤。随机将患者分为对照组和治疗组, 每组30例。对照组采用关节镜下微骨折术治疗, 治疗组采用关节镜下微骨折术联合自体BMSCs移植治疗。对照组男18例, 女12例。年龄18～59岁, 平均年龄(35.8±7.2)岁。病程4～30个月, 平均病程(15.2±3.1)个月。术前膝关节疼痛视觉模拟评分(visualanalogue score, VAS)为(6.5±1.2)分, Lysholm膝关节功能评分为(43.2±8.7)分(37～56分)。治疗组男19例, 女11例。年龄21～58岁, 平均年龄(36.2±7.5)岁。病程5～29个月, 平均(15.6±3.2)个月。术前膝关节VAS评分为(6.7±1.3)分, Lysholm膝关节功能评分为(42.6±8.9)分(34～58分)。术前两组患者在性别、年龄、病程、膝关节VAS评分、Lysholm功能评分等方面比较, 差异均无统计学意义(P＞0.05), 具有可比性。本项研究自体骨髓间充质干细胞临床移植经医院伦理委员会批准, 患者均签署知情同意书。

1.2 BMSCs的制备 于髂前上棘处局部麻醉满意后进行骨髓穿刺, 多点抽取骨髓血约150 ml, 肝素抗凝。采用密度梯度离心法, 进行BMSCs的分离和扩增, 将其调整成10 ml、浓度为1×108/L的BMSCs悬液备用。本步骤在南宁市生殖医疗中心实验室进行。

1.3 手术方法 采用全身或硬腰联合麻醉, 常规消毒、铺巾。患者取仰卧位, 患膝屈曲下垂于床边。取膝关节标准前内侧及前外侧关节镜入路, 依次按照髌上囊、髌股关节、内侧间室、髁间窝、外侧间室等顺序对关节进行全面检查, 结合术前影像学资料, 确定软骨缺损位置并观察其大小。清除膝关节内游离体, 刨削病变滑膜, 磨削关节内增生骨赘。刮匙清理缺损区松动软骨、纤维软骨等病变组织, 直至正常软骨,使软骨缺损区周围软骨垂直于缺损平面。磨钻去除软骨缺损区硬化骨质。以微骨折锥紧贴正常软骨垂直于软骨缺损面钻孔, 孔径为3 mm, 孔间距3～4 mm, 孔深3～5 mm, 以孔内有血液或脂滴渗出为度。彻底清理膝关节内碎屑, 吸尽关节内液体。缝合、关闭切口。治疗组术毕将自体BMSCs移植入患膝关节腔, 对照组单纯行膝关节微骨折术治疗。患侧下肢以大棉垫及弹力绷带加压包扎。

1.4 术后处理 所有患者术后2 d内间断冰敷患膝, 指导患者进行股四头肌等长收缩、舒张功能锻炼。2 d后开始佩戴下肢支具进行直腿抬高功能锻炼, 连续被动运动仪(CPM)辅助下进行膝关节被动屈伸锻炼,3次/d,30 min/次。术后2个月内可行扶拐患肢不负重功能锻炼,2个月后开始患肢部分负重,4个月后恢复完全负重,6个月后恢复正常活动。

1.5 统计学方法 所有数据均采用SPSS18.0统计学软件进行统计分析。计量资料以均数± 标准差(±s)表示, 采用t检验；计数资料以率(%)表示, 采用χ2检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

全部病例均获得随访, 随访时间为10～27个月, 平均(16.4±3.3)个月, 未发生感染、下肢深静脉血栓形成等并发症。对照组VAS评分由术前平均(6.5±1.2)分降至(2.1±0.4)分, Lysholm膝关节功能评分由术前(43.2±8.7)分(37～56分)提高至术后(78.1±13.4)分(69～92分)。治疗组VAS评分由术前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3)分, Lysholm膝关节功能评分由术前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至术后(90.7±14.8)分(77～95分)。两组患者各指标术前与术后相比,差异均有统计学意义(P＜0.05)。治疗组术后Lysholm膝关节功能评分优于对照组(P＜0.05)。两组术后VAS评分比较差异无统计学意义(P＞0.05)。

3 讨论

关节软骨内无血管、神经、淋巴等组织分布, 其损伤后自身修复能力有限。由于创伤引起的膝关节软骨缺损, 如不能及时诊治常引起膝关节疼痛、屈伸活动障碍, 部分患者最终会发展为骨性关节炎, 导致患膝功能丧失。近年来随着关节诊疗技术的发展, 关节镜下微骨折术、自体或异体骨软骨移植术等在治疗软骨缺损方面取得了一定成效。自体或异体骨软骨移植术存在供区损伤、移植骨软骨塌陷、操作复杂及技术要求高等缺点[1]。关节镜下微骨折术是在关节镜下应用微骨折锥在软骨缺损区钻孔, 造成软骨下骨微骨折, 使含有BMSCs的血凝块填充软骨缺损区, 并刺激局部骨组织释放促进组织修复的生长因子, 诱导BMSCs使其增殖、分化, 最终形成纤维软骨和透明样复合组织来修复软骨缺损[2,3]。关节镜下微骨折术因具有创伤小、疗效好、操作简单等优点而在临床上应用广泛。Asik等[4]采用关节镜下微骨折术治疗膝关节全层软骨缺损,90例患者经过平均68(24～108)个月的随访, Lysholm膝关节功能评分由术前平均59分提高至术后89分, Tegner评分由术前平均2.6分提高至术后5.2分。Steadman等[5]以关节镜下微骨折术治疗72例(75个膝关节)全层关节软骨缺损, 进行7～17(平均11.3)年的长期随访, Lysholm膝关节功能评分由术前平均59分提高至术后89分, Tegner评分由术前平均3分提高至术后6分, 患者主观评价满意率为80%。

大量研究证实, BMSCs是软骨组织工程的首选种子细胞, 其具有以下优点:获得BMSCs的操作简单, 对机体损伤小；自体细胞移植不存在免疫排斥反应；细胞经软骨起源诱导后具有软骨表型, 能表达软骨特异性的基质成分；BMSCs能够随着微环境信号的指令分化为软骨细胞和成骨细胞, 适用于伴随软骨下骨损伤的修复；在体外培养的条件下BMSCs自我增殖、多向分化和基质合成的能力基本保持不变。Nejadnik等[6]以自体软骨细胞和BMSCs移植治疗膝关节软骨缺损各36例, 术后随访时发现两组患膝功能均得到明显改善, 膝关节IKDC、Lysholm 、Tegner等评分相比差异无统计学意义(P＞0.05)。在自体软骨细胞移植组, 男性患者的疗效优于女性,45岁以下的患者优于45岁以上。而在自体BMSCs移植组内, 不同性别、年龄间疗效并无差异。作者认为两种方法治疗膝关节软骨缺损均可取得良好疗效, 但因自体BMSCs移植减少了手术次数及治疗费用, 使供区损伤降至最低, 在临床应用更具优势。谭勇海等[7]以关节镜下清理术联合自体BMSCs移植治疗膝关节骨性关节炎, 通过12个月随访后发现, 与单纯的关节镜下清理术相比, 自体BMSCs移植组膝关节软骨厚度较术前明显增加, 与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。Lequesne指数两组术后均减小, 但自体BMSCs移植组减小更明显。结果表明关节镜清理术联合自体BMSCs移植可明显增加膝关节骨性关节炎患者的软骨厚度, 有效改善关节功能。本研究治疗组病例应用关节镜下微骨折术联合自体BMSCs移植治疗膝关节软骨缺损, 经过平均(16.4±3.3)个月的随访, VAS评分由术前平均(6.7±1.3)分降至(2.0±0.3)分, Lysholm膝关节功能评分由术前平均(42.6±8.9)分(34～58分)提高至术后(90.7±14.8)分(77～95分), 各指标手术前后相比, 差异均有统计学意义(P＜0.05)。与对照组单纯关节镜下微骨折术相比, 虽术后两组VAS评分差异无统计学意义(P＞0.05), 但治疗组Lysholm膝关节功能评分优于对照组, 差异有统计学意义(P＜0.05), 表明两者联合能够明显提高临床疗效。

综上所述, 关节镜下微骨折术联合自体BMSCs移植可明显减轻膝关节疼痛、改善患肢功能, 具有创伤小、疗效可靠等优点, 近期临床疗效满意, 是治疗膝关节软骨缺损的一种有效方法。

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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]

南宁市科学研究与技术开发课题(项目编号：ZC200807C)

530031 广西医科大学第三附属医院关节外科

黄克