儿童半月板损伤修复的研究进展

李伟峰, 熊 风, 段克友, 张敬标, 周平辉, 3, 郑志远, 官建中, 3

(1. 蚌埠医学院第一附属医院 骨科, 安徽 蚌埠, 233004;2. 安徽省利辛县人民医院 骨一科, 安徽 亳州, 236700;3. 组织移植安徽省重点实验室, 安徽 蚌埠, 233030)

半月板在维持膝关节稳定、分担负荷、关节润滑、减震和协调膝关节活动过程中起着重要作用[1-2]。半月板损伤对膝关节的危害很大，会过早导致创伤性骨关节炎(PTOA)[3-4]。通常，儿童半月板损伤较成人少见[5], 然而随着体育锻炼儿童数量的增多和锻炼强度的提高，儿童半月板损伤数量也在逐步增加[6]。据估计，美国每年有6%～8%的年轻人发生半月板损伤[7]。80%～90%的半月板损伤均与儿童参加体育运动有关，且约50%的患者可能在损伤后10～20年内发生膝关节骨性关节炎(OA)[8]。虽然儿童半月板损伤修复的研究取得了一定进展，但关于儿童半月板损伤的修复缺乏共识[9]。本文对儿童半月板血管分布、半月板损伤的分型、损伤机制和修复等方面的进展进行文献总结，以期能对儿童半月板损伤的修复提供帮助。

1 血管分布特点

半月板的血管分布尤其重要，其对半月板损伤的愈合起到关键作用[10]。但儿童半月板血管化的特点与成人不同。从出生起，半月板开始血管化，新生儿半月板血管化的范围约占全部血管的2/3; 随着年龄的增长(一般开始于10岁)，半月板血管化也随之逐渐减少; 12岁以后，半月板的血管化程度与成人接近，此时其周围的血管化占比为10%～30%[11]。由此可见，儿童的半月板血管分布覆盖范围较成人广泛。

半月板的血液供应主要来源于其周围的关节囊和滑膜组织四周的毛细血管丛[10]。除了不到1/3的半月板通过血管直接营养支持外，其余的大多数组织仅依靠周围弥散的血管供应营养[12]。KIM W等[13]研究表明，周围滑膜组织具有丰富的血供，对半月板的愈合潜力有重要影响。与成人相似，儿童半月板也可分为3个血管区域[14]: 外周组织血管丰富，被称为“红-红”区; 接受弥散供应的中央组织称为“白-白”区; 介于两个区域之间的部分被称为“红-白”区。与“红-红”区半月板相比，血供较差的“白-白”区的组织愈合能力相对较弱[10，15]。儿童半月板血管分布广泛，血液供应丰富，理论上损伤的愈合潜力较成人高，为治疗方式的选择提供了重要参考依据。

2 分 型

半月板损伤分类通常根据损伤位置[16]、大小[17]或影像学特点[18]等进行分类。COOPER D E等[19]提出，每个半月板在纵向和横向上可划分为12个独立的区域，此种分类方法通常较容易被接受。与成人相比，儿童半月板损伤也具有相同的分型[20]。

半月板主要由环状排列的Ⅰ型胶原纤维组成[21], 因此可以根据损伤相对于半月板平面的方向和胶原纤维的方向进行分类，常包括水平撕裂、垂直撕裂和混合撕裂。较长且完整的纵向撕裂通常被称为“桶柄状”撕裂，含有多种类型的撕裂则为复杂撕裂。垂直撕裂是儿童最常见的，约80%发生于稳定膝关节[22], 此类撕裂与胶原纤维的排列方向一致，因此一般术后愈合较好[23]。另外，根据病理结构不同，可以将儿童半月板分成盘状半月板损伤和非盘状半月板损伤。虽然半月板损伤的分类方式很多，但共同目标都是使患者获得最适当的治疗。

3 损伤机制

半月板损伤可为急性损伤或退行性损伤。成人急性半月板损伤通常与剧烈运动密切相关，多伴有前交叉韧带(ACL)断裂和/或缺失，老年人则多伴有退行性改变[24]。对于儿童而言，半月板损伤通常是创伤性的，损伤的原因包括膝关节旋转、过伸或直接暴力作用[25]。ACL损伤与半月板损伤相关性较高，此型损伤约占儿童半月板损伤的50%[26], 可能原因为膝关节韧带对半月板起保护作用而相互关联密切，故ACL损伤时不能忽视半月板的检查。

非盘状半月板损伤主要发生在足球、篮球或摔跤等剪切和旋转运动，脚着地后突然弯曲膝关节所致[27]。通常认为，盘状半月板是一种先天性的形态组织学和形态学异常改变，易撕裂或断裂，可见于所有类型的撕裂，但目前尚未发现有关盘状半月板撕裂损伤的具体机制方面的报道[28]。

半月板损伤后，在缺血缺氧的环境中，白细胞介素-1(IL-1)等炎症因子释放、膝关节的生物力学紊乱、关节软骨受到的应力增加可导致软骨丢失、骨质变化和骨关节炎进展[29]。因此，半月板损伤后伴随了一系列复杂的病理生理和生物力学变化，阻碍损伤的半月板修复，进一步引起半月板及膝关节的退变，最终导致骨性关节炎的发生。

4 治 疗

半月板损伤的治疗目标是恢复膝关节的自然生物力学，以缓解不适症状和减缓骨关节炎的进展[30]。目前，儿童半月板损伤通常遵循成人的治疗原则，治疗方案有保守治疗和手术治疗(半月板切除术、缝合术或替代方案)[31]。最佳临床治疗方案不仅取决于损伤位置、性质和撕裂类型，还取决于患者的年龄和潜在并发症(肥胖、伴随半月板损伤的软骨或韧带损伤)。

4.1 保守治疗

半月板撕裂的稳定性通常根据撕裂长度和血供确定。对于撕裂测量长度<10 mm的半月板周边撕裂(累及外侧半月板的10%～30%)被认为是相对稳定的，非手术治疗效果良好[32]。由于儿童半月板血供相对丰富，因此“红-红”交界处的外周撕裂有时无需手术即可愈合。因此，保守治疗常应用于以下情况: ① 无症状半月板撕裂和无症状盘状半月板; ② 非移位稳定性半月板(长度≤10 mm, 涉及半月板血管区外侧10%～30%, 被动移位<3 mm); ③ 径向撕裂≤3 mm。保守治疗通常包括膝关节制动、物理治疗及非甾体等抗炎药物治疗。膝关节长期固定可导致膝关节僵硬、患肢肌肉萎缩并最终影响其功能恢复[33]。物理治疗及非甾体抗炎药物治疗往往只能缓解暂时性的症状，并不能改变半月板损伤的病情转归，而且长期口服非甾体药物又存在消化性溃疡的风险。故治疗医师应告知患儿家属保守治疗的风险，如果非手术治疗无效，则应选择手术治疗。

4.2 手术治疗

儿童半月板损伤具有比成人更强的愈合能力[34]，所以除了关节镜中被认为是无法修复的复杂类型外，其他任何类型的儿童半月板撕裂都应考虑手术修复。以往的研究[12, 35]显示，儿童无血管区半月板损伤成功修复的案例报道也很多，关节镜下修复“红-白”区半月板撕裂的治愈率超过80%, 修复的适应证甚至延伸到半月板1/3的“白-白”区。近期, CINQUE M E等[15]研究表明，无论半月板撕裂位于哪个血管分区，儿童半月板都有很大机会获得较好的修复效果。较大的半月板撕裂(>40 mm)往往很不稳定，保守治疗可能无法自行修复，关节镜下手术修复成为主要的治疗策略。

手术方式的选择往往依靠客观的术前评估。磁共振成像(MRI)是半月板撕裂诊断及术前评估最常用的方法[36]。但半月板血管成像在儿童膝关节MRI中呈线性表现时，易与半月板撕裂相混淆，需鉴别诊断，以免误诊。因此，如果MRI发现异常表现且不能确诊时则通常需要关节镜进一步评估。

4.2.1 半月板切除术: 半月板最初被认为是残留组织，为缓解疼痛和恢复膝关节功能，在严重受伤时常通过手术切除进行治疗[37]。半月板切除术包括部分半月板切除术和完全半月板切除术，适应证包括: ① 慢性撕裂; ② 复杂撕裂; ③ 累及无血管区(半月板内1/3，“白-白”区); ④ 有症状的盘状半月板撕裂(蝶形化和/或半月板修复); ⑤ 症状不稳定的盘状半月板撕裂(蝶形化和半月板修复)。对于成人而言，关节镜下半月板切除术是骨科医生治疗半月板撕裂常用的手术之一[38]，而儿童需要最大限度地保留原有半月板的组织结构，因此半月板切除术并不是儿童最理想的治疗方式。一项长期随访研究[39-40]表明，手术造成的半月板组织缺失或损伤导致了发生创伤性骨关节炎的风险增大，原因可能是手术后膝关节缺少了半月板的连接导致关节面接触压力增加，从而导致关节炎的发生。FEELEY B T等[30]研究表明，半月板切除术后膝关节接触压力增加了80%～90%。研究[30]表明，儿童人群中，半月板切除术的翻修手术率远远高于半月板缝合修复术。MANZIONE M等[41]对20例患有孤立半月板撕裂并接受半月板切除术的儿童和青少年进行了平均5.5年的检查，结果表明高达75%的患者术后5年仍有症状, 80%的患者出现退行性影像学改变, 60%的患者对预后不满意。就远期效果而言，半月板切除术可能并不是治疗儿童半月板损伤的最好选择。对于必须进行半月板切除的儿童而言，尽可能缩小切除范围，尽量采取部分切除术替代半月板全切术和次全切除术。一般情况，术中需要保留约1 cm厚度的半月板组织，而且建议两个阶段半月板之间需交替使用关节镜及相关器械，避免中间节段被过度切除。

4.2.2 半月板缝合术: 缝合是半月板修复手术中最保守的方法，对年轻患者的孤立性半月板修复具有较高的长期成功率[42]。儿童半月板血管化占比相对较高，容易修复，往往能获得比成人更好的修复效果[11]。所以，尽可能保留有功能的半月板组织是目前治疗儿童半月板损伤的基本原则。通常，对于急性撕裂(最好<8周)、损伤位于周围血管化区(半月板中外1/3，“红-红”和“红-白”区)、无破坏的桶柄状撕裂及膝关节稳定的情况的半月板损伤易采用半月板缝合术。研究[43-44]表明，缝合常应用于年轻的半月板撕裂患者，此方式在预防骨关节炎和恢复运动方面具有比半月板部分切除更好的效果，即使对于3～4岁的半月板损伤患者也同样适用关节镜手术修复[45]。WERNER B C等[43]研究发现，儿童半月板缝合修复术占比超过了半月板切除术 (2007—2011年其增幅分别为55%和38%)。接受手术干预的时间越早，儿童半月板撕裂的修复治愈率越高[46]。在儿童半月板手术中，除了较大的半月板囊肿外，均可通过传统30 °的成人视角及直径4.5 mm的关节镜对损伤半月板进行修复。撕裂部位采用的缝合方式往往不同。除了放射状撕裂外，垂直缝合常作为首选缝合方式，原因在于其具有较好的机械固定作用。对于引起涉及到半月板中段或前段的放射状半月板撕裂而言，为限制半月板挤压并确保半月板复位和稳定，往往采用水平缝合方式修复[47]。另外，缝合进针方式也因半月板撕裂类型不同而存在差异。半月板的体部、后角撕裂及桶柄状撕裂通常采用由内而外的缝合方式，而半月板体部及前角的撕裂则选择由外至内缝合。对于半月板的体部和外侧半月板后角的撕裂又常采取全内缝合修复方式。为了避免过度收紧，并保证半月板的稳定，并避免继发性缺血风险，缝线间距需控制在5～7 mm较为合适[47]。撕裂类型也可能会影响治疗的成功率。一般单纯撕裂要比桶状撕裂或复杂撕裂的疗效更好[48]。年轻患者半月板水平撕裂采用修复手术治愈的概率较大，因半月板根部的周向纤维保持完整而不会引起总接触面积和接触压力的显著变化[49]。纵向桶柄撕裂常发生于年轻患者，与ACL损伤有关[50]。研究[51]证明, ACL重建同时修复的纵向撕裂要比单纯的半月板修复效果更好，原因为ACL断裂后灌注增加，修复后通过改变膝关节的力学来保护半月板，从而免遭再次损伤。

4.2.3 替代方案: 无论成人还是儿童，尽可能保留有功能的半月板对膝关节长期功能的维持至关重要，也是治疗半月板缺损的指导原则。对于满足膝关节稳定有症状的半月板缺乏症、半月板切除术后综合征、无法通过缝合或部分切除矫正的严重半月板损伤可采用异体半月板移植(MAT)及半月板支架移植。MILACHOWSKI K A等[52]最先对MAT进行了描述, MAT已被证明可以减轻年轻患者膝关节的疼痛和改善关节功能[53-54]。为维持或恢复膝关节的功能和力学性能, MAT作为一种临床最先进的技术被越来越多地应用于严重或无法修复的半月板损伤中。理想情况下，由于移植物能够降低膝关节面之间的接触压力峰值，并可能减缓关节软骨退行性变，所以半月板缺失伴有症状并且膝关节稳定时应进行MAT。一项研究[55]显示，对280例18岁以下患者(中位年龄17岁, 8～18岁)进行前瞻性MAT, 结果显示，所有患者均获得良好的治疗效果，表明MAT可以改善儿童及青少年的膝关节功能并减轻疼痛。TOANEN C等[56]通过对155例有症状的半月板部分缺损患者(101例内侧和54例外侧)植入一种生物可降解聚氨酯支架, 5年以上的随访结果显示, 87.9%的内侧支架及86.9%的外侧支架仍能正常工作，表明聚氨酯半月板植入物可改善节段性半月板缺损患者的膝关节功能，从而减轻患者疼痛。虽然异体半月板移植能缓解疼痛症状，但对软骨的长期保护作用尚不清楚。同时，该治疗方式仍存在疾病传播风险、免疫反应、合适的宿主组织数量有限等一些固有缺陷，甚至一些支架可能因收缩、挤压和断裂导致失去功能等不可预知的风险。总之，这些情况强调了长期随访的重要性，检查半月板的同时更要兼顾整个膝关节，以便充分评估治疗效果。

4.2.4 半月板再生治疗: 近年来，半月板再生治疗发展迅速，其中组织工程已成为半月板切除术后促进半月板再生的一种潜在策略。此种策略侧重于使用生物制剂和仿生天然或合成材料，包括利用细胞、生物活性因子(化学和生物)及可注射或植入支架，以促进半月板愈合[57]。其中，半月板组织工程生长因子、半月板修复用生物材料和半月板撕裂部分重建是半月板组织工程的关键组成部分。POPESCU M B等[58]对30例半月板撕裂患者采用富血小板血浆(PRP)注射，随访3个月结果显示, 76.7%的患者愈后良好，有效改善儿童半月板撕裂患者的临床愈后效果。BABOOLAL T G等[59]通过一种新的关节镜技术在术中动员滑膜间充质干细胞，结果显示，其可大大增加有功能的间充质干细胞数量，从而增加关节的修复潜力。另外，关于负载间充质干细胞和生长板软骨细胞的支架修复无血管区半月板损伤的研究取得很大进展[60]。ZHONG G等[61]利用半月板损伤诱导的骨关节炎大鼠模型并采用可注射细胞外基质(ECM)水凝胶对半月板进行修复，在抑制关节炎方面取得了良好效果。虽然许多研究表明，植入物在体内具有软骨保护作用，但仍存在力学性能差、炎症反应强、支架材料降解较快等一些缺陷。因此，制备一种具有良好细胞相容性、高机械强度、降解可控性和适当耐磨性能的半月板再生支架仍是一个巨大挑战。但目前这些研究多局限于动物实验，离真正的临床实际应用还有很长的距离。

5 小 结

随着体育锻炼的盛行，儿童半月板损伤数量不断增多。儿童半月板在血管分布、损伤机制、修复方式及预后情况有诸多不同之处。① 血管分布: 儿童半月板血供丰富，出生时血管化几乎覆盖全部半月板, 9个月时可覆盖外周2/3, 10岁以后覆盖面积逐渐减小，而成人半月板血供则较差，只有10%～30%的外侧半月板外得到血液供应，其中“红-红”区血供最好，“红-白”区居中，而“白-白”区血供最差。② 损伤机制: 儿童半月板损伤多发生在切割和旋转运动中突然弯曲膝关节时，且与ACL损伤高度相关; 成人多为负载膝关节的扭转损伤或导致膝关节内翻或外翻负荷的接触损伤，是ACL的常见并发症。③ 修复方式: 对于儿童而言，应尽可能考虑采用半月板缝合修复术，半月板部分切除为次要选择; 在成人患者中，半月板切除术仍是复杂性、退行性及无血管性半月板撕裂治疗的首选，而位于半月板外周区的撕裂应考虑缝合修复，若同时行ACL重建，缝合范围则可适当扩大。④ 治愈情况: 儿童半月板血供好修复潜力较大，进行ACL重建及早期手术的治愈率较高。相反，成人半月板损伤治疗的目的常以改善疼痛等症状及减缓半月板和膝关节退行性改变为目的，长期预后较差，而且对于严重或复杂的撕裂后期多发展为骨性关节炎。因此，恢复膝关节的自然生物力学、缓解不适症状和减缓AO的进展是治疗的目标。

在众多修复手术中，半月板缝合术的治疗效果优于半月板部分切除术，但需要根据每个患者的具体情况制订个性化治疗方案。儿童患者优先考虑膝关节的保护，因此不同半月板撕裂位置、面积的患者都可以尝试半月板损伤修复。半月板修复通常只适用于高愈合潜力的成人半月板撕裂，如周围性撕裂。由于儿童患者半月板具有高程度的血管化和较强的细胞代谢能力，因此儿童具有较高的修复治愈能力。

随着外科手术技术、现代器械和生物增强技术的不断进步，半月板修复的治愈率大大提高。如何更好地解决半月板修复失败或手术切除半月板无效的情况成为目前最大的挑战。随着组织工程学、生物力学、基因工程以及材料学等学科研究的不断发展, MAT和再生治疗将会为临床上无法修复的半月板损伤带来更多希望。