芶印尧,祝少博
可注射性生物复合材料修复老年膝关节软骨损伤的应用分析
芶印尧1,祝少博2
目的 探讨可注射性生物复合材料修复老年膝关节软骨损伤的应用。方法 采用前瞻性研究方法,选择2015年1月至2016年2月在我院诊治的老年膝关节软骨损伤24例,根据信封随机抽取法分为观察组与对照组,每组12例,两组都给予关节镜下手术治疗,对照组注射骨水泥进行修复,观察组使用纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料进行修复,观察手术前后疼痛与膝关节功能情况。结果 术后3个月,观察组和对照组的疗效优良率分别为91.7%与66.7%,观察组明显高于对照组(P<0.05);观察组和对照组疼痛评分分别为(2.11±1.54)、(3.61±1.44)分,明显低于术前的(4.94±2.61)、(4.84±2.53)分(P<0.05),且观察组的术后评分明显低于对照组(P<0.05);观察组与对照组术后Lysholm膝关节功能评分均明显高于术前(P<0.05),且观察组的术后评分明显高于对照组(P<0.05)。观察组与对照组术后3个月的血栓栓塞、肺部感染、下肢肿胀等并发症发生率分别为16.7%、58.3%,观察组明显低于对照组(P<0.05)。结论 可注射性生物复合材料-纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料修复老年膝关节软骨损伤具有很好的疗效,能减少并发症的发生,其作用机制可能与有效缓解及改善膝关节功能有关。
可注射性生物复合材料;纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料;老年患者;膝关节软骨损伤
膝关节软骨损伤是老年人的常见病,临床上主要表现为进行性关节活动受限、膝关节疼痛、肿胀等,严重者甚至导致关节畸形,严重影响患者的身心健康[1]。膝关节软骨损伤治疗的目的是减轻或消除疼痛、改善或恢复关节功能[2]。其中对于软骨损伤的修复多采用自体骨移植,但后者存在并发症多、骨量有限等问题。异体骨具有传播疾病和抗原性的危险[3-4]。随着骨组织工程的发展,近年来,采用可注射性生物复合材料进行治疗也是目前临床探索治疗软骨损伤的一种方法,其具有不受骨源限制、微创性、操作简单、手术并发症少等优点[5-7]。其中纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料是具有与天然骨相似微结构的人工骨材料,可为微创骨修复手术与原位成型提供可能[8-9]。本文探讨了可注射性生物复合材料nHAC修复老年膝关节软骨损伤的应用效果,现报道如下。
1.1 研究对象 采用前瞻性研究方法,选择2015年1月至2016年2月在我院诊治的老年膝关节软骨损伤患者24例,纳入标准:年龄≥60岁;CT/MRI检查显示为膝关节软骨损伤;病程≤3个月;保守治疗无效;单侧损伤;知情同意本研究并且医院伦理委员会正式给予批准。排除标准:对手术麻醉药物及研究用药过敏者;合并恶性肿瘤者;精神疾病患者;妊娠与哺乳期妇女;合并高血压、糖尿病、冠心病、慢性支气管炎等。根据信封随机抽取法分为观察组与对照组,每组12例。观察组男7例,女5例;年龄最小61岁,最大79岁,平均年龄(68.23±4.22)岁;病程最短3 d,最长3个月,平均为(15.24±4.61)d;发病位置:右侧7例,左侧5例;Kellgren-Lawrence分级:Ⅰ级4例,Ⅱ级4例,Ⅲ级2例,Ⅳ级2例;平均体重指数为(21.45±2.91)kg/m2。对照组男6例,女6例;年龄最小62岁,最大78岁,平均年龄(68.11±3.15)岁;病程最短6 d,最长3个月,平均为(15.11±3.56)d;发病位置:右侧6例,左侧6例;Kellgren-Lawrence分级:Ⅰ级3例,Ⅱ级5例,Ⅲ级2例,Ⅳ级2例;平均体重指数为(21.11±2.43)kg/m2。两组性别、病程、年龄等基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。
1.2 治疗方法 患者俯卧于操作台上,根据不同的手术耐受情况,患者分别采用1%利多卡因骨膜麻醉或全麻。膝关节前外和内侧切口入路直至关节腔进行关节腔冲洗,采用关节镜清理病变。对照组通过注射骨水泥的方式进行修复,而观察组采用纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料进行修复,推注入骨水泥或人工骨材料直至碰上阻力,治疗期间经X线全程透视监测,常规缝合创口,术后按常规进行营养支持和抗感染治疗,采用循序渐进的方式进行功能锻炼。
1.3 观察指标 ①术后3个月开始判定总体疗效。优:无膝关节疼痛感,无关节积液;良:关节肿痛情况基本消失,关节积液情况基本消除;可:膝关节肿痛情况减轻,依然无法正常活动,受到一定限制;差:未能到以上标准或者加重。②疼痛评定:在术前与术后3个月,以所有患者为研究对象,通过疼痛量表(VAS)完成评定,评分标准为0~10分,疼痛程度与分数呈正比。③膝关节功能评定:在术前与术后3个月,以所有患者为研究对象,采用Lysholm膝关节功能评分表,评分标准为0~100分,膝关节功能与分数呈正比。④并发症:观察和记录术后3个月发生的各种并发症情况,包括血栓栓塞、肺部感染、下肢肿胀等。
2.1 两组患者总体疗效比较 术后3个月,观察组疗效优良率明显高于对照组(χ2=4.873,P<0.05)。见表1。
表1 两组总体疗效比较(例)
2.2 疼痛评分比较 术后3个月,两组疼痛评分明显降低(P<0.05),见表2。
表2 两组手术前后疼痛评分比较(分)
2.3 两组患者膝关节功能评分比较 术后3个月,两组患者的Lysholm膝关节功能评分均明显提高(P<0.05),且观察组的术后评分高于对照组(P<0.05)。见表3。
2.4 两组并发症比较 观察组术后3个月的血栓栓塞、肺部感染、下肢肿胀等并发症发生率明显低于对照组(P<0.05)。见表4。
表3 两组手术前后Lysholm膝关节功能评分比较(分)
表4 两组治疗后并发症比较(例,%)
膝关节软骨损伤是老年人高发的疾病,严重影响患者的身心健康[10-11]。关节镜微创手术治疗具有创伤小、直视操作、安全性高等优势,当前广泛应用于膝关节软骨损伤的治疗,但是对于软骨损伤的修复效果差。特别在骨水泥的修补中,单一材料难以具备自体骨金标准,而理想状况下,生物材料及其组成成分和作用与正常自体移植骨越接近越好[12]。其要求特征为:①在体内材料有骨传导性;②对细胞有良好的亲和力与良好的生物相容性;③有一定的力学强度;④可降解性和配合组织工程的骨形成一定的降解速度[13-14]。在纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料中,磷酸钙是被广泛认可的一种具有较高性价比和塑性能力较强的生物材料,具有良好的生物相容性、骨传导性,在骨缺损中均可发挥良好的移植作用。但磷酸钙内部缺乏足够的孔隙,将纳米晶微粒混入磷酸钙,能够得到大孔隙磷酸钙支架,对生物相容性和血管化作用的提高具有一定的促进作用[15-16]。本研究显示,术后3个月,观察组的疗效优良率明显高于对照组;观察组术后3个月血栓栓塞、肺部感染、下肢肿胀等并发症发生率明显低于对照组,表明纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料的应用具有很好的疗效,能减少并发症的发生。
对于膝关节软骨损伤,一个恰当的治疗方案需要缓解关节疼痛,提高关节活动的能力,在综合评价方面需要考虑患者的膝关节功能与疼痛感等[17]。生物工程材料一般包括生物材料支架(载体)、种子细胞和细胞因子,单一材料已不能满足这一要求,于是生物复合材料的研究成为热点。纳米晶磷酸钙本身就是一种良好的骨引导材料,在骨膜存在下有成骨效应,自身虽无骨诱导活性,但通过一定的调节措施,可使其吸收速度与新骨发生保持一致[18]。而胶原基骨材料具有无刺激性、无致死性突变效应、无热原反应、无免疫原性、无毒性、无致突变等特性,其属于一种骨组织的天然基质,对细胞增殖和分化起到促进作用,加快了骨痂的生长及骨折的愈合[19]。本研究显示,两组术后3个月疼痛评分降低,且观察组的术后评分低于对照组;两组术后3个月的Lysholm膝关节功能评分升高,且观察组的术后评分高于对照组。从机制上分析,可能是可注射性生物复合材料对软骨损伤的直接作用或骨材料的细胞毒作用破坏了敏感神经末梢结构而起到镇痛作用。并且可注射性生物复合材料的降解速度与新骨形成速度相匹配,与新骨形成时间基本接近,从而促进膝关节功能的改善[20]。
总之,可注射性生物复合材料-纳米晶磷酸钙/胶原基骨材料修复老年膝关节软骨损伤具有很好的疗效,能减少并发症的发生,其作用机制可能与有效缓解与改善膝关节功能有关。
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Application of injectable bio composite materials in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients
GOU Yin-yao1,ZHU Shao-bo2
(1.Department of Orthopaedics,Wuchang Wuhan Hospital,Wuhan 430063,China;2.Department of Orthopaedics,South Central Hospital of Wuhan University,Wuhan 430071,China)
Objective To investigate the effect of injectable bio composite materials in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients.Methods Twenty fourcases of elderly patients with articular cartilage injury in knee joint from January 2015 to February 2016 in our hospital were equally divided into 2 groups according to the envelope method.All the patients were given arthroscopic surgery, and patients in control group (n=12) and observation group (n=12) were injected with bone cement andnanocrystalline calcium phosphate/collagen materials for bone repair respectively.The pain and knee joint function were observed before and after operation.Results The excellent and good rate in observation group was higher than that of control group (91.7% vs.66.7%,P<0.05) at 3 months after operation.At 3 months after operation, the pain scoresof observation group and control group were decreased from (4.94±2.61) and (4.84±2.53) to (2.11±1.54) and (3.61±1.44) respectively; meanwhile, there was significant difference between the two groups (P<0.05).The Lysholm knee function scores in the two groupsincreased at 3 months after operation (P<0.05), and the score in observation group was higher than that of control group (P<0.05).The incidence rate of pulmonary infection, thrombus embolism, lower limb swelling and incision infection in observation group was lower than that of control group (16.7% vs.58.3%,P<0.05).Conclusion Injectable bio composite materials-nanocrystalline calcium phosphate/collagen materials has good efficacy in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients, it also can reduce the complications, and the mechanism may be related to the effective alleviation and improvement of kneefunction.
Injectable bio composite materials;Calcium phosphate/collagen bone materials;Elderly patients;Knee joint cartilage injury
2016-09-06
1.武汉市武昌医院骨科,武汉 430063;2.武汉大学中南医院骨科,武汉 430071
湖北省卫生厅课题(JX3B21)
10.14053/j.cnki.ppcr.201703011