股骨头坏死手术治疗及其自体PRP在保髋手术中的应用进展

吴晓斌，刘朝阳

综述

股骨头坏死手术治疗及其自体PRP在保髋手术中的应用进展

吴晓斌，刘朝阳

股骨头坏死（ONFH）是一种骨科难治性疾病，病因复杂，病理机制不明，治疗手段繁多，治疗效果各异。外科手术是ONFH的常用治疗方式，主要有保髋手术和人工髋关节置换两类术式。保髋手术的主要目的在于延缓股骨头坏死进程，恢复髋关节功能，延迟换髋时间。自体富血小板血浆（PRP）富含高浓度的活性物质，被证实在骨修复过程中发挥重要作用。该文在介绍致病因素和发病机理的基础上，总结ONFH的手术治疗方法，综述自体PRP在保髋手术中的应用进展，为早期非创伤性ONFH治疗提供一条新的思路。

股骨头坏死；外科手术；穿刺术；减压术，外科；关节成形术，置换，髋；骨移植；富血小板血浆；骨髓细胞；干细胞；骨修复

股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）又称股骨头缺血性坏死，是一种骨科常见疾病，以男性为主，多见双侧，中青年人群多发[1]。其致病过程主要是由于各种致病因素破坏了股骨头血供，骨细胞、骨髓成份发生变性、坏死，骨坏死与修复反复交替出现，最终导致股骨头结构改变及关节面塌陷，出现髋关节功能障碍。ONFH病因复杂，病理机制不明，病程迁延，是当前骨科的疑难病症之一。近年来我国ONFH新发病例逐年递增，伤残率也较高；加之民众认识不足及诊疗不规范、诊疗手段欠佳等因素[2-3]，发现ONFH时往往已丧失最佳治疗时机，严重影响患者的生活质量。因此，积极进行早期干预，早治疗、早保髋，延迟或避免病情发展是ONFH治疗的重点及焦点。自体富血小板血浆（PRP）富含高浓度的活性物质，被证实在骨修复过程中发挥重要作用[4-6]。本文就ONFH的手术治疗进展以及自体富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）在保髋手术中的应用现状进行综述。

1 ONFH致病因素及发病机理

ONFH的致病因素主要有创伤性及非创伤性两种，其中以创伤性ONFH病因最为明确，即外伤导致股骨头或颈部骨折、髋关节脱位，引起股骨头局部血液循环或微循环障碍，造成骨细胞及骨髓死亡，进而导致ONFH的发生，其发生率可高达10%～20%[7]。此类患者需尽早手术，以恢复髋部的正常解剖关系。

非创伤性ONFH的病因尚不十分清楚，发病机制复杂多样，目前亦未完全阐明。目前已知的致病因素包括大剂量应用皮质类固醇、酒精滥用、肥胖、减压环境等[8-9]；骨坏死的发病机理目前也存在很多学说，如脂肪栓塞学说、髓内高压及静脉淤滞学说、细胞脂肪变学说、微血管内凝血学说、疲劳性细胞应力学说、微骨折学说等等[10-11]，但其病理机制均可归结为进行性缺血——即种种原因导致股骨头血供减少，骨组织缺血缺氧，组织水肿，髓内压升高，从而诱发骨缺血性坏死[12]。近年来人们通过不断的研究发现，单一因素并非诱发ONFH的主因，其发生发展往往是多种因素共同作用、相互影响所致[13]。

2 ONFH治疗方法

目前主要有保守治疗、介入疗法及手术3种方法。对于缺血坏死面积＜15%或非负重区坏死面积＞15%、＜25%的无症状ONFH患者可暂不治疗，仅予密切观察即可[3]。药物治疗为首选的保守疗法，中药、降血脂药、抗凝药、非类固醇抗炎类药物和抗骨质疏松药等可在一定程度上消除ONFH的各种诱因，但在治疗的针对性、用量、使用时间及是否联合用药等方面，目前还缺乏深入研究；体外震波通过震荡波改善股骨头的血液循环，松解周围黏连组织，有利于侧支循环重建及功能改善，疗效肯定；高压氧的治疗机理在于提高骨组织氧含量，改善骨质微循环，减轻组织水肿，但效果不甚理想；生物电刺激和高频磁疗疗法根据电离子和高频磁场原理，达到促进骨细胞代谢的目的，单独使用效果不明确；还有一些早期症状较轻的患者，仅需合理限制患肢负重及功能锻炼就可获得良好预后，但常年扶拐严重影响患者的依从性[14]。介入疗法借助股动脉穿刺将溶栓剂和改善微循环药物灌注到患侧靶血管内，以期改善股骨头血供，延缓骨坏死，是近年来日渐兴起的一种新型治疗手段，具有操作方便、创伤小、恢复快等优点[15]；但治疗后病理改变过程仍不清晰，短期灌注疗效尚不确切，长期疗效也有待更多临床试验予以证实。手术疗法是治疗ONFH的主要方式，目前主要包括保存股骨头手术（保髋手术）和人工髋关节置换术两大类。

3 ONFH手术治疗

3.1 保髋手术

3.1.1 钻孔减压术 是临床应用最早、目前推广最好的保髋治疗方法，可有效降低股骨头髓内压力，避免髓内高压，促进骨修复，术后短期内即可明显缓解疼痛；该术式还具有创伤小、术后恢复快、不干扰其他治疗、患者依从性好、对早期ONFH疗效确切等优点[16-17]。其缺点是存在股骨头塌陷及骨折风险，术后患肢至少2个月内需避免负重及剧烈活动。人们对该术式进行了多种改良，如联合打压植骨、联合骨水泥加强、金属支撑架和生物材料植入、多孔钽棒植入、联合中医药治疗、联合骨髓间充质干细胞（bone narrow mesenchymal stem cells，BMSCs）移植、联合PRP植入等[17-18]，疗效均优于单纯钻孔减压治疗。

3.1.2 骨瓣移植术 对于股骨头已塌陷的Ⅲ期早期、Ⅳ期年轻患者（＜40岁），过早进行人工关节置换弊大于利，临床上通常采用带血管蒂游离腓骨移植术、带血管蒂或肌蒂骨（膜）瓣转移术联合病灶清除等术式，既可提供良好的支撑、成骨诱导及改善微循环作用，同时又能清除坏死区域，但因手术创伤大，操作复杂，技术设备要求高，相关并发症较多，临床推广受到限制。

3.1.3 截骨矫形术 股骨粗隆旋转截骨术或内翻、外翻截骨矫形术可通过截骨改变股骨头的应力环境，使股骨头坏死区偏离负重区域，从而保护股骨头不塌陷或阻止其进一步塌陷，主要用于部分年轻患者（＜45岁）且坏死灶仅在负重区的病例。由于疗效无法预知以及手术的高失败率（可达55%[19]），多数学者不推荐采用截骨手术治疗ONFH。一旦截骨手术失败，需行人工关节置换，手术效果更差[20]。

3.2 人工髋关节置换术

髋关节置换是当前股骨头完全坏死患者最佳的治疗方法[21]，主要包括髋关节表面置换、人工股骨头置换及全髋关节置换3类手术。对于髋关节畸形相对轻、骨质条件好的患者初次可考虑操作简便、创伤小的髋关节表面置换；人工股骨头置换主要适用于年龄偏大、身体条件差、无法耐受大手术、坏死前活动能力较低的患者；对于高龄晚期患者，应根据患者骨质条件、基础情况及手术风险等因素进行术前综合评估，以确定手术方式；而对于ARCOⅢb、Ⅲc期及Ⅳ期骨性关节炎患者，可依据髋臼情况施行全髋或半髋关节置换，以期解除疼痛，改善功能受限情况。

4 PRP在ONFH保髋手术中的应用

4.1 PRP在骨修复过程中的作用

上世纪九十年代初，有学者研究发现以血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）为主的多种生长因子参与了骨的自我修复过程[22-23]。而生物自体的全血提取物——PRP中被证实含有高浓度高活性的PDGF和TGF-β，以及表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、类胰岛素生长因子（insulinlike growth factor，IGF）等活性物质[24-25]，这些活性物质在骨修复过程中起到重要调控作用，可加速基质干细胞的分化[26]，促进骨细胞、成纤维细胞增殖以及纤维蛋白与细胞外基质的合成[27-29]；研究还表明，自身提取PRP中生长因子的浓度比例与全血相似，离体后不会降低其生物效应[30]。

众所周知，骨愈合过程一方面依赖于骨细胞的增殖，另一方面依赖于新生骨细胞在局部的成骨活性。1995年Slater等[31]将PRP作用于体外培养的骨髓基质细胞，结果证实PRP可促进基质细胞生长，加速诱导骨髓基质细胞定向分化为成骨细胞，其成骨活性优于单纯培养细胞，且分泌碱性磷酸酶（alkaline phosphate，ALP）及形成钙盐的能力也更强。亦有研究对PRP作用下培养的骨髓基质干细胞进行成骨活力分析、ALP活性测定及钙结节染色，也得出了相似的结论[32]。另有学者将PRP与硫酸钙联合应用于兔长骨骨缺损修复，其成骨强度也明显优于对照组[33]。可见，PRP在刺激骨细胞增殖的同时具有加速诱导成骨的作用，从而加快骨修复和骨愈合过程。

也有学者提出不同观点，Aghaloo等[34]对兔骨缺损模型进行X线及组织学检测，结果提示，PRP联合自体植骨在成骨率方面并未优于单纯自体骨移植组。这些结论的不同，可能与PRP提取浓度、方法及使用过程等因素有关，仍需展开进一步深入研究。

4.2 PRP在OFNH保髋手术中的治疗思路和具体应用

OFNH早期保髋手术的关键在于促进股骨头缺血坏死区域的骨修复重建，保留自体股骨头。如前所述，单纯髓芯钻孔减压保髋手术可通过坏死区减压达到改善灌注及缓解症状的目的，疗效显著。但手术后的骨修复过程需要修复细胞、生长因子和支架三大要素相互促进、相互协调才能完成，其中修复细胞是“种子”，生长因子提供“肥料”，支架则为骨生长搭建“框架”。然而，很多骨修复并不能同时满足这三种条件，需加入额外的生长因子以促进修复。PRP为解决上述问题提供了新的思路和方法，其具有显著的骨诱导作用，与骨材料混合后可将修复细胞趋化至骨材料内形成活性骨，大大促进了骨修复的进程，提高了保髋手术的治疗效果。

4.2.1 基础研究 周斌等[35]等模拟犬ONFH微环境，体外研究发现PRP对BMSCs的增殖起到促进作用，而低浓度PRP对BMSCs有促进骨分化的作用；崔泳等[36]对兔ONFH模型进行研究，结果表明，髓芯减压联合PRP实验组的成骨速度和成骨强度均明显优于单纯髓芯减压对照组；陶海荣等[37]报道磷酸三钙（tricalcium phosphate，TCP）/ PRP混合物修复兔股骨头无菌性坏死的动物实验研究，发现植入TCP/PRP实验组对新骨形成以及成骨细胞爬行的促进作用显著优于对照组；亦有学者对兔早期ONFH模型进行研究，结果提示富白细胞和血小板血浆对兔BMSCs成骨分化有促进作用[38]；徐英[39]还验证了PRP凝胶联合髓芯减压对兔股骨头无菌性坏死的治疗作用，认为自体PRP提取简便，对患者损伤小，安全无排斥作用，可能未来在治疗ONFH上有更加理想的效果。

人们进一步研究兔ONFH髓芯减压术后注射PRP和BMSCs的作用机制，认为其可通过调节BMP-2/Smads信号通路来促进股骨头骨细胞的增殖，减少骨陷窝空缺率[40]；亦有学者发现PRP联合BMSCs可抑制骨髓腔内脂肪细胞，增加损伤股骨头中骨髓组织PDGF蛋白的表达水平，进而促进股骨头再生[41]；胡钟旭等[42]的动物实验结果则表明，PRP可通过刺激TGF-β和VEGF分泌来促进BMSCs增殖，故其效果明显优于单纯BMSCs治疗。

4.2.2 临床研究 Nandeesh等[43]采用自体骨髓干细胞联合PRP治疗48例早期及进展期缺血性ONFH患者，结果显示，93%的患者髋关节间隙明显增宽；2年随访结果表明患者活动功能显著改善，软骨再生明显，患者满意度高，方法安全有效。Martin等[44]对77髋早期骨坏死病例行股骨头减压术后间充质干细胞联合PRP注射，结果表明，大部分患者采用该微创方法能明显减轻疼痛，延缓疾病进展；Guadilla等[45]在关节镜下实施髓芯钻孔减压术，并通过工作套管将PRP浸入坏死区域，患区处理精确可视，软骨的完整性得以保留。

国内唐俊等[46]采用髓芯减压植骨联合自体骨髓及PRP治疗早期ONFH，平均15个月的随访结果表明，该方法具有创伤小、操作简便、疗效确切的优点，46例患者关节疼痛症状、活动度明显改善，影像学检查股骨头囊性变消失，坏死区有新生骨小梁通过。近期报道的一篇随机对照研究结果亦表明，髓芯减压植骨联合PRP治疗早期ONFH短期疗效较好，术后1年Harris评分明显优于单纯髓芯减压对照组，但存在样本量少、未对不同病因ONFH的治疗效果进行对比、无影像学量化结果等缺陷[47]。偶有应用PRP结合髓芯减压植骨治疗儿童性ONFH，以及采用脂肪干细胞联合PRP治疗ONFH的病例报道，短期效果均良好[48-49]。

5 小结及展望

避免ONFH进展的关键在于尽早干预治疗，以早期有效改善股骨头血供，强化坏死区骨支撑，促进骨质修复和重建，缓解疼痛，最大限度地保留股骨头的完整性。但目前这一难题仍无法有效解决，迄今为止，尚未发现一种手术方式能完全逆转ONFH的病理进程，因此临床上需严格按照患者股骨头坏死体积、临床分期、关节功能受限情况、患者年龄及职业要求以及治疗依从性等综合因素，个体化制定治疗方案，以提高手术质量和效率。

在众多保髋方法中，髓芯减压结合骨移植创伤轻微、操作简便、应用广泛，但仍未能解决坏死区的骨质修复问题。经隧道将死骨区死骨或硬化骨刮出，再提取PRP混合骨材料植入以有效支撑骨质缺损区，可避免软骨面继发性塌陷或病理骨折，同时利于骨质缺损填充区周围的血管形成和诱导骨质爬行替代，进而挽救早期坏死的股骨头。当前有关PRP骨质修复的基础研究较多，而临床报道较少，且缺乏大样本前瞻性随机双盲对照研究数据；由于PRP制作和应用方法目前还没有统一的标准，导致报道的结论各异。ONFH分组研究、PRP干预的最佳时机、注射用量及频次、植骨量、PRP持续作用时间、体内活化最佳浓度以及生长因子成分、含量及相互之间的作用机制等等，均需进一步深入研究加以阐明。

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Current progress of surgical treatments for osteonecrosis of the femoral head and the application of autologous PRP in hip preservation surgery

WU Xiaobin,LIU Chaoyang.
Department of Orthopaedics,the Second People's Hospital of Jingzhou, Jingzhou,Hubei 434000,China

Osteonecrosis of the femoral head(ONFH)is one of refractory orthopaedic diseases,with complex etiology,unclear pathogenesis,a great variety of treatments and different therapeutic effects.Hip surgery is a kind of common methods to treat ONFH,including hip preservation surgery and hip replacement.The aim of hip preservation surgery is to delay necrotic process,restore hip function,and delay hip replacement. Autologous platelet-rich plasma(PRP)with high-concentration active substances has been proved to play an important role during bone repair process.In this paper,surgical treatments of ONFH were summarized based on introducing pathogenic factors and pathogenesis mechanisms,and current application of autologous PRP in hip preservation surgery were reviewed,which providing a new treatment idea for patients with early nontraumatic ONFH.

Femur head necrosis;Surgical procedures,operative;Punctures;Decompression,surgical; Arthroplasty,replacement,hip;Bonetransplantation;Platelet rich plasma;Bonemarrowcells;Stemcells;Bonerepair

R681.8，R687，R331.1

：A

：1674-666X(2017)03-186-06

2017-03-14；

2017-04-15）

（本文编辑：白朝晖）

10.3969/j.issn.1674-666X.2017.03.009

434000湖北，荆州市第二人民医院骨科

E-mail：172294855@qq.com