自体脂肪血管基质成分治疗股骨头坏死有效性对照研究*1

苏 展 刘 竹(通信作者) 吴 昊 宋玉杰

( 黑龙江省红十字( 森工总) 医院, 黑龙江 哈尔滨 150040 )

股骨头坏死(Osteonecrosis of the femoral head,ONFH)是一种难以治愈的致残性髋关节疾病,最终导致股骨头供血减少和骨髓细胞受损。 男性的股骨头坏死患病率明显高于女性,我国北方居民的股骨头坏死患病率高于华南地区[1]。 股骨头坏死分为创伤性和非创伤性2 类的创伤,创伤性股骨头坏死是物理损伤的结果,如股骨颈骨折或髋脱位,直接影响股骨头的血流量。 非创伤性股骨头坏死通常与慢性酒精中毒、凝血疾病、结缔组织疾病、内分泌疾病等存在相关性[2]。 股骨头坏死的发病机制至今尚未完全阐明,涉及到流量干扰、骨细胞凋亡、脂代谢紊乱、基因多态性、免疫因素和生物力学[3]。 临床上早期股骨头坏死的治疗主要局限于物理干预、药物治疗、外科手术等,其中关节置换是最后的手段。 尽管关节置换可以显著恢复患者活动能力,减少疼痛,提高患者生活质量,但相关的并发症和高成本是临床使用的一个障碍,进一步对早期股骨头坏死潜在的新治疗方法的研究是必要的。 自体脂肪血管基质成分(Stromal Vascular Fraction,SVF)是从脂肪组织中分离富集出来的基质细胞群,即胶原酶消化脂肪并离心得到的细胞沉淀,被称为血管基质细胞[4-5]。 自体脂肪血管基质成分含有很多细胞,包括间充质干细胞、内皮祖细胞、T 细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞、周细胞和脂肪细胞等,具有促血管生成、抗凋亡、抗纤维化、免疫调节、抗炎等综合作用[6]。 本研究采用对照研究方法,探讨了自体脂肪血管基质成分治疗股骨头坏死的有效性,以促进自体脂肪血管基质成分的应用。 现报告如下。

1 临床资料

1.1 一般资料

选择本院2022 年1 月—2023 年1 月诊治的股骨头坏死患者70 例作为研究对象,采用随机抽样对照研究方法,根据1∶1 随机掷硬币原则把患者分为观察组35 例与对照组35 例,2 组患者的性别、发病位置、年龄、体质量指数、病程、入院到治疗时间等对比无显著差异(P＞0.05)。 见表1。 本次研究得到了医院伦理委员会的批准。 (1)纳入标准:患者病情稳定,自愿签署了知情同意书,且具有本次研究相关治疗方法的指征;患者年龄20 ～60 岁;患者符合股骨头坏死临床诊疗规范诊断标准;单侧股骨头坏死患者;非外伤性股骨头坏死患者;患者ARCO 分期为I 和Ⅱ期患者。 (2)排除标准:被认为会影响疼痛的活动性炎症或结缔组织疾病患者;髋臼发育不良、髋关节骨关节炎、髋关节撞击综合征、重要脏器功能不全患者;正在进行激素替代疗法,不能停用激素者;正在使用免疫抑制剂,不能停用免疫抑制剂者恶性肿瘤患者;妊娠期和哺乳期妇女患者;资料不全,失访或不配合随访者。

表1 2 组一般资料对比(±s,n)

表1 2 组一般资料对比(±s,n)

组别例数性别(男/女)发病位置(左侧/右侧)年龄(岁)体质量指数(kg/m2)病程(m)入院到治疗时间(d)观察组3520/1518/1745.22 ±2.4622.48 ±1.581.34 ±0.238.24 ±1.22对照组3522/1317/1845.20 ±3.1022.33 ±2.221.30 ±0.148.36 ±1.16 t/χ20.2380.0570.0300.3260.8790.422 P 0.6260.8110.9760.7450.3820.674

1.2 方法

对照组:给予常规植骨修复治疗。 患者取平卧位,采用腰硬联合麻醉,暴露患侧髋关节,取沿髂前下嵴短切口,暴露髂骨,凿取圆柱状髂骨块。 取长方体形髂骨块,逐层缝合骼前下嵴切口,妥善包扎。 在影像学引导下,清除股骨头内坏死骨组织,取切下的髂骨块并打入,采用骨屑填充缝隙,采用可吸收螺钉固定,留置引流并冲洗缝合。 观察组:给予自体脂肪血管基质成分治疗。 具体措施如下:(1)吸脂术。 患者取平卧位,碘酊、乙醇常规消毒,铺无菌手术单。按设计切口切开皮肤,手动或者使用注射泵在标志区域内注入膨胀麻醉药,直至吸脂部位肿胀,有坚实感,10—15 分钟后便可开始抽吸。 用20 mL 注射器、吸脂针手动负压吸脂。 拉出部分管芯并固定,从而产生负压,在抽吸操作中,应从深层到浅层轻缓、反复抽吸脂肪,皮下脂肪保留厚度约1 cm 为宜。 针管抽满脂肪后,管孔盖上专用帽。 将注射器放在离心机上,以3 000 r/min 离心30—60 秒。 弃除血液层和肿胀液层,仅保留脂肪层。 将制备好的脂肪颗粒转移到1 mL 注射器内备用。 吸脂结束后,挤净皮下积液,放置引流条,用3 -0 丝线缝合切口,供区用无菌敷料加压包扎3 天。 (2)脂肪基质血管成分的制备过程。 用镊子将脂肪组织样本转移到50 mL 康宁管中,用等体积生理盐水清洗脂肪组织液1 次。 用剪刀和镊子剪去脂肪组织表面的血管、结缔组织膜及手术造成的损伤部位。 将脂肪组织剪成1 mm3左右的组织块,加入等体积的0.1% 胶原酶I 工作液,37 ℃消化40 分钟。 加入20 mL 生理盐水中止胶原酶I 消化作用。 室温离心1 分钟(500 转/min),使离心管中油脂与消化产物分层。 用25 mL 移液管吸取下层溶液通过100 μm 细胞滤器过滤到新的无菌离心管中,去除未消化的脂肪组织。 室温离心10 分钟(2 500 转/min),加入5 mL 红细胞裂解液重悬细胞沉淀。 加入生理盐水至50 mL,室温离心5 分钟(1 500 转/min,加入50 mL 生理盐水重悬洗涤细胞沉淀,调整细胞浓度为5 ×107～10 ×107/mL。 (3)所选用10 mm 空心钻头,钻孔的深度要够,达到股骨头下约3 ～4mm,以便最大限度的有效减压。 将脂肪基质血管成分100 μL 注入减压腔,并用骨蜡封闭。 所有手术操作须在C 型臂X 线机透视下进行,以保证其手术的安全性。

1.3 观察指标

观察指标如下:(1)记录2 组的手术时间、术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间。 (2)记录2 组术后14 天出现的静脉血栓、感染、压疮、泌尿系感染等并发症发生情况。 (3)在术后1 天、7 天与14 天采用视觉模拟疼痛评分量表(visual analogue scale,VAS)评分评定患者的股骨头疼痛状况。 分为0 ～10 分评分,分数与股骨头的疼痛程度呈现正相关性。 (4)在术后3 个月采用Harris 评分评定患者的髋关节功能,≥90 分视为优,80 ～89 分为良,70 ～79 分为可, ＜70 分为差,(优+ 良)例数/总例数×100% =优良率。

1.4 统计学分析

用SPSS25.00 统计软件包进行数据分析,所有计量资料比如术后卧床时间等都采用均数±标准差(±s)表示,计数数据比如髋关节功能优良率采用频数、率、百分比(%)描述,对比方法分别为t检验与χ2检验,检验水准为ɑ=0.05。

2 结果

2.1 2 组术后不同时间点疼痛VAS 评分变化对比

观察组术后1 天、7 天与14 天的疼痛VAS 评分与对照组相比都显著降低(P＜0.05)。 见表2。

表2 2 组术后不同时间点疼痛VAS 评分变化对比(±s,分)

表2 2 组术后不同时间点疼痛VAS 评分变化对比(±s,分)

组别 例数术后1 天术后7 天术后14 天观察组 353.84 ±0.132.87 ±0.211.87 ±0.18对照组 355.11 ±0.243.71 ±0.182.67 ±0.21 t 27.52717.96717.112 P 0.0000.0000.000

2.2 2 组手术时间、术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间对比

2 组手术时间对比无显著差异(P＞0.05),观察组的术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间与对照组相比显著降低(P＜0.05)。 见表3。

表3 2 组手术时间、术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间对比(±s)

表3 2 组手术时间、术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间对比(±s)

组别例数手术时间(min)术中出血量(mL)术后卧床时间(d)术后住院时间(d)观察组35122.11 ±13.9383.49 ±15.291.89 ±0.336.28 ±0.66对照组35122.09 ±14.29123.00 ±14.922.43 ±0.218.66 ±0.68 t 0.0068.1728.16714.858 P 0.9950.0000.0000.000

2.3 2 组术后14 天并发症发生情况对比

观察组术后14 天静脉血栓、感染、压疮、泌尿系感染等并发症发生率为5.7%,对照组为22.9%,观察组与对照组相比显著降低(P＜0.05)。 见表4。

表4 2 组术后14 天并发症发生情况对比(n,%)

2.4 2 组术后3 个月髋关节功能优良率对比

观察组术后3 个月的髋关节功能优良率为97.1%,对照组为82.9%,观察组术后3 个月的髋关节功能优良率与对照组相比都显著升高(P＜0.05)。见表5。

表5 2 组术后3 个月髋关节功能优良率对比(n,%)

3 讨论

骨重塑是一个复杂的协调事件,要求各种类型的细胞在微环境中同步激活,以确保骨形成和骨吸收都相继发生,以维持骨量。 这个过程从启动阶段开始,在骨质致原因子的调控下激活成骨细胞,包括NF-κB 的配体(RANKL)和巨噬菌体结合因子(M-CSF)的受体活化剂[7]。 含有RANKL 的成骨细胞衍生的外泌体可以通过RANKL-RANK 相互作用激活骨质前体中的RANK 信号来引起骨细胞的形成。包括BMP、转化生长因子β(TGF -β)、成纤维细胞生长因子(FGF)、胰岛素样生长因子(IGF)和血小板衍生生长因子(PDGF),也参与了这一过程。 而股骨头坏死患者的OPG(骨蛋白)/RANKL 比值低于正常人,导致成骨细胞分化的减少,导致股骨头骨质代偿能力下降。

自体脂肪血管基质成分可作为血管生成和血管生成的平台,是血管内膜细胞表型的重要来源,与血管再生相关的细胞包括周细胞、内皮祖细胞、间质祖细胞、外膜上脂肪基质细胞和内皮细胞等。 自体脂肪血管基质成分中的2 个主要功能细胞是内皮祖细胞和脂肪间充质干细胞,内皮祖细胞与脂肪间充质干细胞之间的相互作用对于血管生成具有重要价值,内皮祖细胞与脂肪微血管内皮细胞的共培养可在14 天的孵育过程中形成增强的血管网络[8]。 自体脂肪血管基质成分作用基于内皮祖细胞补充因创伤或病理而丢失的细胞的能力,尤其是内皮祖细胞分化为成骨细胞、软骨细胞或脂肪细胞的潜力[9]。本研究显示,观察组术后1 天、7 天与14 天的疼痛VAS 评分与对照组相比都显著降低(P＜0.05);2 组手术时间对比无显著差异(P＞0.05),观察组的术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间与对照组相比显著降低(P＜0.05),表明自体脂肪血管基质成分治疗股骨头坏死并不会增加手术时间,还可促进缓解患者的疼痛状况,减少患者的术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间。 从机制上分析,自体脂肪血管基质成分可以通过细胞分化、免疫调节、血管生成和细胞外基质分泌等作用,促进成骨细胞再生、增加血管分布、重建骨结构,促进骨的再生和愈合,从而改善患者的预后[10]。 股骨头坏死是临床上较为常见的一类难治性疾病,具有较高的致残率,可导致患者的生存质量与躯体功能受到严重的影响。 且很多患者伴随有各种基础疾病,如果治疗方式不当可导致患者术后出现并发症,影响患者的康复。 病理学研究显示,股骨头坏死患者多伴随有股骨头塌陷变形、小梁骨间断、软骨下骨结构损伤,硬化区小梁骨增生、数量增多、排列紧密,形成多种增生组织[11-12]。而最先发生的就是股骨头血管的闭塞和血管内栓子形成,并且最终也是导致股骨头骨质缺血性坏死[13]。 自体脂肪血管基质成分的发挥作用主要在于其中的脂肪干细胞具有增殖、定向迁移、分化及旁分泌的功能。 自体脂肪血管基质成分中的脂肪干细胞在一定条件下可向脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞等细胞分化。 此外脂肪干细胞具有旁分泌功能也被证明,利于创面的愈合并缩小疤痕的形成[14]。 本研究显示,观察组术后14 天静脉血栓、感染、压疮、泌尿系感染等并发症发生率为5.7%,对照组为22.9%,观察组与对照组相比显著降低(P＜0.05);观察组术后3 个月的髋关节功能优良率为97.1%,对照组为82.9%,观察组术后3 个月的髋关节功能优良率与对照组相比都显著升高(P＜0.05),表明自体脂肪血管基质成分治疗股骨头坏死能降低患者的并发症发生率,提高患者的髋关节功能优良率。 从机制上分析,自体脂肪血管基质成分不需要经过体外培养的过程,仅需要通过简单的操作步骤处理脂肪组织,即可获得。 自体脂肪血管基质成分不需要在体外培养扩增,不涉及代数差异、丢失干细胞干性或者成肿瘤风险等[15]。 自体脂肪血管基质成分中包含内皮细胞和周细胞,这些细胞群有助于血管再生和血管重建,可以帮助移植物或者再生的组织存活,有利于促进患者康复[16]。 由于经费问题,自体脂肪血管基质成分的使用成本比较高,在临床使用中涉及的科室比较多,为此本次研究调查人数过少,将在后续研究中探讨。

综上所述,自体脂肪血管基质成分治疗股骨头坏死并不会增加手术时间,还可促进缓解患者的疼痛状况,减少患者的术中出血量、术后卧床时间、术后住院时间,还可降低患者的并发症发生率,提高患者的髋关节功能优良率。