关节镜微骨折术联合自体脂肪干细胞移植治疗膝关节软骨损伤

李军最 黄克 李林 李兴艳 张波 胡敏 梁红锁 蔡敏 杜勇军 马鸳霞

作者单位：530031 广西南宁，广西医科大学第三附属医院

现今中老年人越来越多，已逐步进入老龄化社会。且随着生活质量的提高及饮食习惯的不规律，青中年超重和肥胖的人口占比逐年升高。人口老龄化、肥胖以及高能量损伤导致的膝关节软骨损伤是关节外科的常见病。同时，随着人们生活水平的提高以及日益增长的物质文化需要，膝关节镜下微骨折术因其具有术前手术禁忌证少、术中创伤小、术后疗效佳等可靠优势广泛应用于膝关节软骨损伤的修复。结合快速康复外科理念，脂肪干细胞因具有多向分化能力、获取方便、费用低及患者意愿性强等优势而饱受临床医生及患者的喜爱。我院外科于2014年8月～2016年8月对符合研究要求的80例膝关节软骨损伤患者采用关节镜下微骨折术联合自体脂肪干细胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）移植的治疗方案，其疗效可观、术后并发症少、康复快。现将具体的软骨缺损大小、部位、治疗方法及疗效报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料 选取我院关节外科2014年8月～2016年8月因膝关节软骨损伤采用膝关节镜微骨折术治疗的80例患者作为研究对象（涉及软骨下骨手术的患者除外），将其随机平均分为实验组和对照组。两组患者均经术前膝关节X片、MRI及术中关节镜直视下确诊，术前均进行Lysholm 膝关节功能评分和VAS评分（膝关节疼痛视觉模拟评分）。将采用膝关节镜微骨折术联合脂肪干细胞移植治疗方案的患者作为实验组，其中男26例，女14例；病程6～36个月；年龄18～68岁，平均42岁；术前Lysholm 膝关节功能评分平均（45.62±9.12）分，VAS评分平均（6.92±1.42）分。将采用常规膝关节镜微骨折术治疗方案的患者作为对照组，其中男27例，女 13例；病程5～37个月；年龄 19～67岁，平均42岁；术前Lysholm 膝关节功能评分平均（46.13±8.92）分，VAS评分平均（6.89±1.34）分。手术均由同组医生在全身或硬膜外麻醉下进行。两组患者在性别、年龄、病程、基础疾病、合并症（膝关节韧带损伤、半月板损伤、关节畸形）、术前Lysholm 膝关节功能评分、术前VAS评分（膝关节疼痛视觉模拟评分）、麻醉方式（全身麻醉或者腰硬联合麻醉）、手术时间、伴随手术、术中出血量及术后护理等一般资料方面比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。患者均签署手术知情同意书后做好术前准备，术前均以2ml复方双氯芬酸钠注射液肌注止痛、20mg玻璃酸钠关节腔注射等对症处理，本项研究经我院伦理委员会批准。

1.2 ADSCs的制备方法 术前1周左右通过抽脂术从患者健侧腹股沟区抽取30g脂肪组织，送至广西医科大学基础实验室进行ADSCs的制备。ADSCs的提取按照Zuk等的方案[1]。首先将组织洗涤（PBS缓冲液洗涤3次）、消化（2mg/ml的I型胶原酶，在 37℃、5%CO2恒温下振荡孵育 60min）、离心（1200rpm离心5min），然后收集ADSCs进行培养并扩增。选择第3代并经证实的ADSC用于手术移植。ADSCs相对其他干细胞具有取材简单、费用低、患者舒适且意愿性强且并发症少等优点。

1.3 手术方法 80例患者均采用全身麻醉或蛛网膜下腔联合硬膜外麻醉,无需插尿管，麻醉效果适宜，硬腰联合麻醉患者无不适主诉，全身麻醉患者生命体征平稳。麻醉显效后取平卧位，常规碘酒、酒精消毒患肢，铺无菌单。对照组患者采用常规的如Khoo等的膝关节镜探查清理方法[2]及常规的如Weber等的微骨折术[3]，即手术开始后抬高患肢，驱血带常规驱血，止血带压力控制在55mmHg左右，按常规入路结合术前膝关节MRI检查依次探查髌上囊、髌股关节、内侧间室、髁间窝、外侧间室确定软骨缺损的部位、大小（3mm2及以上的患者列入研究对象）、Outerbridge分级（选取Outerbridge Ⅳ级的患者）以及滑膜病变的区域确定是否合并半月板、前后交叉韧带等的损伤。探查并确诊后清理过多的髌骨下脂肪垫、刨掉增生的滑膜组织及骨组织赘生物、皱缩损伤的半月板及韧带，损伤严重的半月板予以缝合处理，韧带断裂膝关节不稳有韧带重建术指征的患者则采取韧带重建术。确定软骨缺损的区域，刨刀清除增生的骨赘及反应性组织，然后修整软骨缺损区域边缘以见到正常软骨为宜，使缺损边缘与软骨平面垂直，从而在软骨缺损局部周围建立稳定的肩部。去除钙化的软骨层，于软骨缺损区域予3.0mm克氏针钻垂直软骨面钻入，微骨折孔均匀间隔3～4mm以保持软骨下骨板的结构和功能[3]， 克氏针穿透至软骨下骨（孔深 3～5mm）,以见到孔内脂滴渗出为宜。彻底冲洗关节腔内杂质碎屑，吸引管充分吸出关节腔内液体后常规予玻璃酸钠20mg由手术术口注射至关节腔，缝合术口，患肢予大棉垫及弹力绷带加压包扎。实验组则在吸引管充分吸出关节腔内液体后，在关节镜直视下通过腰椎穿刺针将脂肪间充质干细胞注射至软骨缺损处，其余术中处理同对照组。

1.4 术后处理 所有患者术后疼痛缓解后即可行被动膝关节锻炼( continuous passive motion machine，CPM)运动（每天 6～8h，持续 6周），此方案可以促进纤维软骨凝块与软骨下骨的粘附和成熟[4]。术后24h内膝关节局部予冰块隔毛巾冰敷。术后康复锻炼则根据软骨缺损部位分为2种方案，第一种胫骨、股骨软骨缺损的患者在手术后2周内仅限于手指触压而完全不负重，需卧床休息，随后在扶拐的帮助下逐渐发展为4个月后的完全负重。第二种髌骨软骨、股骨髌骨面软骨缺损的患者能承受足够的重量，术后即可在铰接膝关节支具伸直位负重；2周后开始封闭式运动链练习（静力半蹲），8周后开始开放性运动链练习（坐位膝关节抗阻伸屈膝），4个月后开始进行冲击练习（慢跑），5个月时进行增强训练（跳跃），6个月时完全恢复膝关节运动，可进行体育专项训练（切割、旋转、扭转）。

1.5 统计学方法 所有数据均采用SPSS 21.0统计软件进行统计学分析。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。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

80例膝关节软骨缺损患者，病灶大小为0.35～0.91cm2，平均（2.62±1.82）cm2；病变部位在股骨内侧髁占44.91%，滑车占21.42%，股骨外侧髁占11.21%，多处缺损占10.21%，髌骨占8.17%，胫骨平台占4.07%。两组患者除微骨折外均有1例进行了伴随手术。患者随访率为100.00%，平均时间（36.42±3.21)月（24～48月）。实验组术后升高的Lysholm分数[术前（45.62±9.12）分，术后（92.71±13.81）分 ]较对照组术后升高的 [术前 为（46.13±8.92）分，术 后（91.35±12.93）分 ]多（15.01±4.79）分；实验组术后降低的VSA分数[术 前（6.92±1.42）分，术 后（2.12±0.34）分 ]较对照组术后降低的[术前（6.89±1.41）分，术后（2.23±0.42）分]多（1.21±0.26）分。实验组手术前后的Lysholm评分和VAS评分差异均有统计学意义（P＜0.05）；对照组手术前后的Lysholm评分和VAS评分差异有统计学意义（P＜0.05）；与对照组比较，实验组手术前后增加的Lysholm分数差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

近年道路交通和机械化暴力导致的高能量损伤、人口老龄化的加剧和肥胖率的上升导致的膝关节软骨损伤越来越常见。据统计，全球约2.5亿人受到单纯骨关节炎软骨损伤病痛的折磨；关节镜微骨折术因其具有手术禁忌证少、操作简便[5]、创伤小、疗效佳等优势早期即成为治疗软骨损伤的常见术式[6，7]。Mithoefer等[8]通过对 MEDLINE（美国国立医学图书馆）、EMBASE、CINAHL、Cochrane临床对照试验资料库等数据进行全面的文献检索，筛选出行关节镜微骨折术的患者3 122例，经过平均41个月的随访后发现行关节镜微骨折术的患者短期内膝关节功能改善非常明显，但其长期疗效仍待进一步分析。同时，随着快速康复外科理念、分化再生医学及组织移植的快速发展，关节镜微骨折联合细胞分化再生移植技术的研究饱受研究者的青睐，且疗效更佳，术后恢复更快[9]。Gudas等[10]将60例膝关节骨软骨缺损患者分为骨软骨自体移植组（OAT组）和微骨折组（MF组），并进行了10年随访，通过国际软骨修复协会（ICRS）评分、Tegner活动评分、X线片和磁共振成像对患者进行术后评估，发现OAT组比MF组疗效更佳。而在细胞软骨分化移植方面，脂肪干细胞凭借取材简便、操作风险低、排异性低、并发症少及具有多向分化潜能等多种优势应用最广泛，这主要是由细胞内DNA、RNA、蛋白质、细胞因子以及多物质组成的信号通路等多因素决定的[11]。Yang等[12]发现通过逆转录病毒表达Sox-9后可快速有效地诱导脂肪干细胞向软骨细胞样细胞分化。亦如Yang等[13]通过基因芯片对人类脂肪源性干细胞在软骨分化前后差异性表达的microRNA表达谱进行分析，证实了miR62490625p直接靶向BMPR-2（骨形态发生蛋白受体2型）从而快速的促进脂肪干细胞的软骨分化。本研究采取关节镜微骨折术联合脂肪干细胞移植治疗的方式，术前应用抽脂术抽取患者腹股沟脂肪组织后分离出脂肪干细胞，使用扩增至第三代并经证实的ADSCs移植到膝关节软骨缺损处，术后经过（36.42±3.21)月的随访，各组患者手术前后两种评分的差异有统计学意义（P＜0.05），实验组Lysholm评分较对照组增加得更多，VAS评分较对照组降低得更多，表明此术式手术疗效更好、术后恢复效果更佳、康复速度更快。

综上所述，膝关节软骨损伤患者病变部位常见于股骨内侧髁。关节镜微骨折术联合脂肪干细胞移植治疗软骨损伤较传统关节镜微骨折术手术效果更佳、术后康复更快、并发症更少，顺应了快速康复外科理念；较关节镜联合其他细胞移植治疗，其具有可行性强、操作简单、并发症少及费用低的特点。因此，关节镜微骨折术联合脂肪干细胞移植是临床治疗膝关节软骨损伤的有效术式。