同种异体骨复合骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死

马卫杰 辛红伟 宋利娜 韩树峰

股骨头坏死是由多种原因引起的股骨头局部血供不良所致的正常骨组织变性，坏死，最终引起关节面塌陷，关节毁损的一种致残性疾病，是骨科界未解决难题之一[1]。对于早期股骨头坏死的青壮年患者，改善局部血运，预防股骨头塌陷，尽可能保髋是首要的治疗目标[2]。2011年3月～2018年3月期间采用同种异体骨复合骨髓间充质干细胞治疗青壮年股骨头缺血性坏死，通过增强股骨头缺血坏死区软骨下骨的机械支撑力和成骨能力，控制股骨头坏死进一步发展，取得了较好的临床效果。

资料与方法

1.一般资料:本研究股骨头缺血性坏死患者40例48髋，其中8例患者为双侧股骨头坏死。其中男性32例，女性8例，患者年龄28～46岁，平均年龄35岁。按病因分为激素型9例，酒精型31例。其中8例女性患者为激素型股骨头坏死；所有病例术前均经X线、CT或者MRI检查。术后所有病例常规病理结果均证实为股骨头缺血性坏死。按照ARCO分期，所有患者均为ARCOⅡB-C期患者。随访时间均为1年以上，最后有38例，45髋得到完整随访(ARCOⅡB 14例，ARCOⅡC 31例)，2例3髋失访。

2.同种异体骨复合骨髓间充质干细胞制备：患者双侧髂前上棘常规消毒铺巾，从髂前上棘处多点穿刺抽吸骨髓液，单侧股骨头坏死抽取约200ml，双侧股骨头坏死抽取400ml，按照骨髓液：肝素钠为5ml：1ml配比，混合均匀，采用Ficoll密度梯度离心法进行分离， 200ml骨髓液可获取骨髓间充质干细胞约5ml，细胞数>105个/毫升，严格无菌操作，将骨髓间充质干细胞液均匀喷洒在颗粒状同种异体骨表面，浸泡并形成骨泥，注意温柔、细致、显微操作，尽最大可能保留干细胞活性，制备成同种异体骨复合骨髓间充质干细胞复合支架。笔者以同种异体骨作为组织工程支架，骨髓间充质干细胞依托于组织工程支架，在受体局部内环境作用下调节细胞功能，向成骨细胞分化，达到修复骨坏死目的。

3.微创减压、死骨刮除、植骨：采用腰硬联合阻滞麻醉，患者取侧卧体位，C型臂透视下手术，C型臂照射患肢髋关节正位，轴位，确定股骨头缺血坏死的大概中心点，以大转子尖下缘约5cm经皮刺入2mm的克氏针作为导针，在C型臂引导下将导针置于坏死区中心点，以进针点为中心做长约2cm纵行皮肤切口，在克氏针上依次套入6、8、10、12mm空心钻，经此孔插入特制的长柄弯头刮匙，刮匙呈15°～20°，在C型臂引导下彻底刮除股骨头内死骨，刮除过程中避免用力过大损伤关节软骨，空心钻及刮匙以达软骨下约5mm为界，整个过程C型臂透视下进行。刮除的死骨常规做病理组织学检查。C型臂透视股骨头坏死区死骨基本刮除，生理盐水充分清洗髓腔，将12mm的空心钻头留于体内，将颗粒状同种异体骨混合骨髓间充质干细胞制成的骨泥通过空心套管植骨，C臂透视下证实骨泥充分填充股骨头坏死减压区域，植骨过程中稍微加压，抽出空心钻头，于股骨颈至股骨头减压通道内放置条状同种异体骨，加压填充减压通道，减压通道末端(大转子进针点处)骨蜡涂抹封闭减压口，防止细胞流失渗漏，逐层缝合伤口。(3)术后处理：术后3个月内禁止负重，非负重下适当进行髋关节功能锻炼。术后1、3、6、12个月门诊复查拍片。根据影像学检查结果，3个月后扶双拐患髋部分负重下床活动，根据影像学检查逐渐完全负重。

结 果

本研究病例所有患者均手术顺利，无手术并发症，完整拆除缝合线出院。术后平均随访1年以上，患侧髋关节疼痛基本消失，髋关节功能得到明显提高。术后12个月患侧髋关节Harris，评分有较大提高(表1)。术后12个月髋关节影像学检查结果提示所有患者股骨头形状基本完整，股骨头坏死区面积减小，无变扁、塌陷，无新月征形成，坏死区可见新生骨小梁存在，连续性良好，股骨头坏死区大部分得到修复，减压隧道达骨性愈合。

表1 术前、术后3、6、12个月髋关节Harris评分

典型病例：患者,35岁,男性，右髋部及右下肢疼痛2年，加重伴活动受限3个月，既往10余年饮酒病史，250ml/d。查体：右下肢内外旋，外展活动受限，“4”字实验阳性，完善辅助检查后，腰硬联合麻醉下行右侧股骨头行微创减压联合同种异体骨复合骨髓间充质干细胞移植术。手术前、后影像学资料详见图1、图2。

图1 髋关节术前MRI示右侧股骨头坏死A.冠状位；B.水平位

图2 术后1年髋关节X线片A.正位；B.轴位

讨 论

股骨头坏死是由股骨头血供中断或受损，引起骨细胞和骨髓成分死亡，影响修复，继而导致股骨头内骨小梁结构改变，股骨头塌陷，关节功能障碍。近年来研究发现，股骨头坏死后可见骨髓间充质干细胞减少，活性受到抑制[3，4]。另一方面，激素、酒精可诱导骨髓间充质干细胞向脂肪细胞转化，成骨细胞减少[5]。因此，股骨头缺血性坏死可以看成一种骨细胞疾病。

髓心减压通过钻孔可降低股骨头内压力，减轻骨髓水肿，减轻细胞水肿，改善坏死组织内微循环；髓心减压可以打通硬化带，促进新生骨的爬行替代，有效地延缓骨坏死的自然过程；髓心减压微创，易操作，损伤小的特点，远期效果不会增加关节置换难度，但单纯髓芯减压治疗股骨头坏死治疗效果欠佳[6]。

骨髓间充质干细胞作为一种多能干细胞，具有多向分化潜能，在特定的理化条件和细胞因子诱导下，可定向地向成骨细胞、血管内皮细胞等方向分化，有利于新生骨组织形成[7]。骨髓间充质干细胞具有内分泌功能，促进血管壁分泌生长因子，促进骨修复[8～11]。骨髓间充质干细胞分泌多种活性成骨因子，具有良好的生物学特性，在一定条件下向成骨细胞分化，为骨组织修复提供可能[12～14]。但是孤立的骨髓间充质细胞一般情况下很难形成组织或器官，必须依赖支架作为生长载体，支架材料是组织工程必要要素之一，生物支架提供细胞增殖分化的场所，引导组织再生，并且控制组织和器官的性状[15]。异体骨在形态，结构成分及生物力学强度上与自体骨相似，拥有良好的组织相容性，可为干细胞提供良好的机械支撑作用，提供良好的生长载体[16]。同种异体骨的三维多孔结构使骨髓细胞容易贴附，增殖，有利于营养成分渗透，是良好的生物载体[17]。同种异体骨含有生物BMP，BMP可在一定程度上可促使骨髓间充质干细胞向成骨分化，为治疗股骨头坏死提供一定的临床应用潜能[18，19]。有研究表明，移植骨髓间充质干细胞可以在股骨头坏死区内存活，增殖并向成骨分化，可有效增强坏死区骨重建能力。

本研究病例应用髓心减压联合同种异体骨复合自体骨髓间充质干细胞植骨治疗股骨头坏死，经过平均12个月随访，术后患者髋关节疼痛及活动受限症状明显改善，髋关节Harris评分的平均分由术前的43.02±7.32分提高到术后的85.33±5.12分，除2例患者股骨头发生塌陷，其余患者股骨头坏死均得到不同程度修复，股骨头囊变坏死区消失，近期临床治疗效果满意。

根据以往的经验，治疗股骨头坏死一般原则为充分减压，植骨满意，良好支撑，本研究病例采用侧卧位，以防细胞流失，侧卧位可以使同种异体骨与骨髓间充质干细胞更充分接触，另一面粗径髓心减压，通过加压通道，笔者自制长柄带角度(15°～20°)弧形刮匙，基本可以彻底清除股骨头坏死区坏死骨组织。但是，粗径髓心减压会人为地在股骨头形成隧道，使股骨头软骨下支撑力减弱，股骨头塌陷率增高，改进方法是大量颗粒状同种异体骨混合骨髓间充质干细胞加压植骨，填充减压区，在减压通道内放置条状同种异体骨，为股骨头提供良好的支撑，以防造成医源性骨折，患者术后3个月内禁止负重。结果显示，自体骨髓间充质干细胞复合异体骨移植联合髓心减压治疗早期股骨头坏死临床有效，近期治疗效果明显，能显著减轻髋关节疼痛，改善髋关节功能，为临床治疗股骨头坏死提供了新方向，具有一定的指导意义。值得注意是仍有2例患者股骨头坏死出现塌陷，关节毁损，原因在于目前实验研究及临床应用仅限于骨髓间充质干细胞向成骨细胞、血管内皮细胞、脂肪细胞分化，对于股骨头坏死各阶段的病理过程还有待于深入研究。另一方面，由于个体差异、取材部位、分离技术等，骨髓间充质干细胞的数量和质量存在明显差异，获取稳定的多量、高质量的骨髓间充质干细胞是今后研究的难点。