髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植治疗股骨头坏死的临床研究

范震波 杨展翔 邱勤业 胡汉生 尹德龙

(广州医科大学附属第三医院骨科，广东 广州 510150)



·临床研究·

髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植治疗股骨头坏死的临床研究

范震波 杨展翔 邱勤业*胡汉生 尹德龙

(广州医科大学附属第三医院骨科，广东 广州 510150)

目的:比较行髓芯减压、单纯钽棒植入与髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植对早中期股骨头坏死的临床疗效。方法：回顾性分析2011年1月至2014年4月广州医科大学附属第三医院收治的26例(27髋)早中期股骨头坏死患者的临床资料，其中12 例(12髋)采用髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植进行治疗(观察组)；14例(15髋)采用髓芯减压、单纯单纯钽棒植入治疗(对照组)。术后采用髋关节Harris评分和X线表现指数进行疗效评价。结果：26例患者均获得随访，随访时间5～14个月(平均6.8个月)。Harris评分：观察组术后优3髋、良7髋、可2髋、差0髋，对照组优2髋、良8髋、可3髋、差2髋，两组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。X线表现指数：观察组3分3髋、2分7髋、1分2髋，对照组3分2髋、2分8髋、1分3髋、0分2髋，两组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。两组治疗后均未见不良反应发生。结论：髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植对早中期股骨头坏死修复作用较好，特别在改善及防止股骨头塌陷方面优于行髓芯减压、单纯钽棒植入。

股骨头坏死；髓心减压；自体骨髓；间充质干细胞；钽金属

股骨头缺血性坏死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是因股骨头血供障碍导致骨细胞缺血性坏死的一种渐进性疾病[1-2]，常见于30～50岁人群，该病的发生与长期饮酒、滥用糖皮质激素、髋关节创伤、血液病、放疗、气压病等密切相关。寻找安全且有效的治疗方法一直是研究的热点。在疾病早期，病变区域局限于股骨头外上方负重的扇形区域内，随着病变发展，坏死区和修复区交界处发生骨折，坏死区域发生塌陷[3]，未经有效治疗，约80%会在病后1～4年内进展至股骨头塌陷[4]。对于早中期非创伤性股骨头缺血性坏死，保留股骨头是治疗的首选目标。手术是遏制股骨头坏死进程和防止塌陷的基本方法和前提，如何预防股骨头塌陷并选择最佳手术方法是治疗股骨头坏死的关键[5]。常用方法包括限制负重、髓心减压、经粗隆间旋转截骨、带或不带血管蒂的骨移植、电刺激、表面置换及全髋关节置换等，具体选择何种治疗方法，主要取决于病变的分期。2011年1月至2014年4月本科采用髓芯减压、单纯单纯钽棒植入与采用髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植治疗26例(27髋)早中期股骨头坏死患者，现将两组疗效对比分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：ONFH患者；Steinberg分期法(宾夕法尼亚大学分期法)Ⅰ、Ⅱ、ⅢA、ⅢB期；获得患者知情同意。

排除标准：骨骼发育未成熟；ⅢC期及ⅢC期以上；应用免疫抑制剂；有手术禁忌证。

本研究经医院伦理委员会批准。本组患者26例，男19例，女7例；年龄28～56岁，中位年龄48.4岁。其中12 例(12髋)采用髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植进行治疗(观察组)；14例(15髋)采用髓芯减压、单纯单纯钽棒植入治疗(对照组)。临床表现：均有髋关节疼痛、负重耐力降低、轻度跛行，部分伴有患肢肌肉萎缩、关节功能不同程度受限等症状。术前均行X线片检查，部分行CT或CT联合MRI检查；X线片检查显示19例股骨头外上区域骨小梁结构模糊不清，有空穴样和反应性硬化界面带改变，7例无改变；CT检查显示18例坏死区域有囊性改变，周缘有广泛硬化骨，股骨头无塌陷；10例MRI检查显示T1、T2加权股骨头外上前方的异常信号区被一低信号带包绕，T2加权像“双线征”，但股骨头软骨下骨均无塌陷。

1.2 治疗方法

1.2.1 骨髓间充质干细胞培养方法 采用腰麻+连续硬膜外麻醉，患者取仰卧位，常规消毒。取自体骨髓干细胞：用含有0.5 mL肝素(100 U/L)的20 mL注射器，于患者髂前上棘进行多点采集骨髓30 mL，立即通过传递窗进行分离纯化，吸取单个核细胞，用自体PRP液培养， 37°、5% CO2培养箱中培养，3 d后培养贴壁细胞，细胞生长至底面积70%时用EDTA胰酶消化贴壁细胞后传代培养。显微镜下观察标本生长情况，经3～5代培养后骨髓间充质干细胞可达到治疗量，培养液更换为含有地塞米松、β-磷酸甘油、维生素C的成骨分化诱导液，培养3周，每周换液2次，分别于诱导的第7/14天取出部分细胞进行爬片，取爬片细胞进行形态学观察并进行组织学染色。收集向成骨细胞诱导的骨髓间充质干细胞细胞悬液约15～20 mL供患者使用。

1.2.2 多孔钽金属棒：本组采用钽棒为美国Zimmer公司设计的孔径为430 μm、直径为10 mm的圆柱形结构，长70～130 mm(5 mm递增)，螺纹部分长25 mm，顶部为半球形。

1.2.3 手术方法 患者取平卧位，患侧髋部垫高5 cm，术前透视下定位，取外侧直切口，长约3 cm，依次切开皮肤、皮下组织及阔筋膜张肌，暴露股外侧肌，纵行劈开股外侧肌，显露股骨近端侧面，在C型臂X线机透视引导下将导针置于股骨头最大坏死区中心，达软骨面下3～4 mm。分别用 8、9、10 mm空心钻进行股骨头髓内减压，到达股骨头软骨下骨，关节面下5 mm，在不破坏股骨外侧尾钉拧入处的前提下，根据术前CT或MR定位，用克氏针分别钻孔至坏死区，透视下满意后，导引空心钻行股骨头髓内减压，尽可能地把全部坏死区做到髓内减压后，再用长柄刮匙最大限度地清除坏死骨，将取得的骨髓间充质干细胞浸泡钽金属棒，经隧道将之送至股骨头充填髓腔，并拧紧，冲洗缝合。

1.2.4 术后处理 术后6 h常规使用Nsaids止痛药，术后第一天即可进行床上 CPM机持续行膝、髋关节被动功能锻练；术后1周可扶双拐患肢不负重活动，患肢禁止负重12～24周，然后逐步完全负重。单髋手术患者术后2周时可扶双拐患肢不负重活动，术后3个月可扶单拐逐渐负重行走，部分患者扶拐需6个月。双髋手术患者负重和行走视病变的程度而定，负重和开始行走的时间要适当推迟。

1.3 随访方法

术后6个月内每月随访1次，6～24个月每2个月随访1次。定期拍X线和CT片，复查关节疼痛、活动功能，X线表现指数：3分，股骨头密度与高度接近正常，头臼关系好；2分，股骨头弧度尚好，轻度扁平，头接臼略浅；1分，股骨头弧度变差、扁平；0分，股骨头弧度消失、严重扁平或呈双角畸形。术后3、6、12个月采用髋关节Harris评分进行评价：疼痛程度得分(44分)；生活能力项目得分(13分)；行走能力项目得分(33分)；关节畸形与活动度得分(9分)；满分为100分，90～100分为优，80～89分为良，70～79分为可，<70分为差。

1.4 统计学方法

应用SPSS 17.0 统计软件进行分析，计量资料以均数 ± 标准差表示，两组比较采用两独立样本t检验，计数资料的比较采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

本组26例患者均获得随访，随访时间5～14个月(平均6.8个月)。Harris评分：观察组术后优3髋、良7髋、可2髋、差0髋，对照组优2髋、良8髋、可3髋、差2髋，各组治疗前后比较差异有统计学意义，两组治疗后比较，差异有统计学意义(P<0.05)。X线表现指数：观察组3分3髋、2分7髋、1分2髋，对照组3分2髋、2分8髋、1分3髋、0分2髋，两组治疗后比较，差异有统计学意义(P<0.05)。两组治疗后均未见不良反应发生。

3 讨 论

ONFH是一种渐进性、多病因疾病，对于Streinberg Ⅳ、Ⅴ期而言，只能选择截骨术、股骨头表面置换及人工关节置换术。对于StreinbergⅠ、Ⅱ、ⅢA、ⅢB期的病例，保留股骨头是首选的治疗目标。因此，对于早、中期非创伤性ONFH，治疗原则包括：①股骨头减压、病灶清除；②寻求力学支撑、防止塌陷；③加速坏死区再骨化。

目前髓芯减压术使用最为广泛，其原理是基于骨组织具有腔室的性质，髓腔内压越高，骨内血液循环的阻力越大，血液供应减少而发生了骨细胞及骨髓细胞的死亡。髓芯减压既清除了坏死骨又降低了骨内压，死骨的清除有利于股骨头的修复。经过减压，封闭的骨髓腔被打开，骨内压因缺血造成的高压随即缓解，刺激了减压孔道周边毛细血管的再生及骨小梁的形成，骨内静脉回流改善，增加血供。Ficat[6]报道髓心减压治疗早期股骨头坏死的有效率为80%，而Mont等[7]报道髓心减压术治疗1 166例早期股骨头坏死的有效率为64%。但也有学者指出髓心减压可加速股骨头的塌陷，在修复股骨头坏死区时，随着血运的重建，破骨及骨吸收速度往往大于新骨形成，髓心减压可使本已薄弱的软骨下骨的机械支撑进一步减弱，从而加速了股骨头的塌陷，目前此方法已很少单独使用，常常作为基础方法联合治疗手段，以提高临床治疗效果。

多孔钽金属棒是具有独特的物理和机械特点的生物材料。它具有高体积孔隙率(>80%)和完全相通的孔隙，允许可靠和快速的骨生长，它的弹性模量和骨相近，可降低应力遮挡。它为结构性材料，骨小梁钽金属棒弹性模量为3 GPa，与人腓骨相当接近，具有承担生理负荷的能力。因此，既可提供软骨下骨结构性支撑，又具有可靠、快速的骨生长及降低应力遮挡、良好的生物相容性等特点，对于将要塌陷的股骨头具有很好的支撑作用。

骨髓间充质干细胞是来源于中胚层的具有多向分化潜能的干细胞，主要存在于全身的结缔组织和器官间质中,以骨髓组织中的含量最为丰富。研究表明，骨髓间充质干细胞体外分离培养后，在一定的诱导条件下，具有向成骨细胞、软骨细胞、神经细胞、脂肪细胞、心肌细胞等多向分化能力[8]。通过梯度离心与贴壁筛选法可分离纯化出骨髓间充质干细胞[6]，经体外培养、诱导增殖为成骨细胞[9-10]。地塞米松、甘油磷酸钠和维生素C无毒、无免疫原性、无致瘤性，生物安全性高，可直接应用于人体，是常用的诱导BMSCs向成骨细胞分化的诱导剂[11]。近年来，骨髓间充质干细胞移植治疗ANFH取得了较大进展，自体骨髓间充质干细胞移植很少发生移植排斥反应，并且可结合成骨因子、组织工程材料等进行研究。Yan等[12]在髓芯减压的基础上，经减压通道置入一根硬膜外导管，将自体骨髓间充质干细胞注入，能在改善骨内高压、骨微循环障碍等病理状态的同时，提供股骨头修复重建的种子细胞，为新骨生成、替代死骨创造良好的环境。杨新明等[13]报道非细胞型组织工程骨移植与自制钛棒支撑治疗早期股骨头坏死的优良率达到90%，其所使用的自体骨髓细胞未经过体外分离培养，直接联合组织工程骨。

本研究分别采用髓芯减压、单纯单纯钽棒植入与采用髓芯减压、钽棒植入结合自体骨髓间充质干细胞移植治疗26例(27髋)早中期股骨头坏死患者，结果显示，髓芯减压术联合自体骨髓间充质干细胞移植、多孔金属重建钽棒可有效修复股骨头内的血运、骨质，并提供术后的即刻强有力的支撑作用，是一种治疗ONFH确实有效的方法。

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(本文编辑:张辉)

Core decompression, tantalum rod implant with versus without autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in the treatment of femoral head osteonecrosis:a clinical study

FanZhenbo,YangZhanxiang,QiuQinye,HuHansheng,YinDelong

(DepartmentofOrthopaedics,ThirdAffiliatedHospitalofGuangzhouMedicalUniversity,Guangzhou510150,China)

Objective:To compare the clinical efficacy of core decompression and tantalum rod implant with vs without autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in the treatment of early to middle-stage femoral head osteonecrosis (FHON). Methods :A retrospective analysis was conducted on clinical data from 26 cases (27 hips) of early to middle stage FHON admitted to Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University between January 2011 and April 2014. Of these, 12 patients (12 hips) were treated with core decompression, tantalum rod implant and autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation (study group), and 14 patients (15 hips) with core decompression and tantalum rod implant only (control group). Harris hiPscore (HHS) and X-ray score was used for postoperative efficacy evaluation.Results: 26 patients were followed uPfor 5 to 14 months (mean 6.8 months). By HHS, the postoperative efficacy was excellent for 3 hips, good for 7 hips, fair for 2 hips and poor for 0 in the study group, in contrast to excellent for 2 hips, good for 8 hips, fair for 3 hips and poor for 2 hips in the control group, with statistically significant difference between groups (P<0.05). By X-ray scores, the rating was 3 points for 3 hips, 2 points for 7 hips, and 1 point for 2 hips in the study group, in contrast to 3 points for 2 hips, 2 points for 8 hips, 1 point 3 for hips, and 0 point for 2 hips in the control group, with statistically significant difference between groups (P<0.05). There were no adverse reactions after treatment in either group. Conclusion: Compared with core decompression and tantalum rod implant alone, core decompression and tantalum rod implant in combination with autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation may result in better outcome of repair for early to middle-stage FHON, especially in terms of improving and preventing collapse of the femoral head.

femoral head osteonecrosis; core decompression; autologous bone marrow; mesenchymal stem cells; tantalum

10.3969/j.issn.2095-9664.2015.05.009

广东省医学科学技术研究基金项目(编号：WSTJJ20111111440105197208153032)

范震波(1972-),男，硕士，主任医师。

R681.8

2095-9664(2015)05-0036-04

2014-12-14)

研究方向：四肢关节与骨病。

*通讯作者：E-mail:18688391663@qq.com