髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療股骨頭壞死的臨床研究

范震波 楊展翔 邱勤業(yè) 胡漢生 尹德龍

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院骨科，廣東 廣州 510150)

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·臨床研究·

髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療股骨頭壞死的臨床研究

范震波 楊展翔 邱勤業(yè)*胡漢生 尹德龍

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院骨科，廣東 廣州 510150)

目的:比較行髓芯減壓、單純鉭棒植入與髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植對(duì)早中期股骨頭壞死的臨床療效。方法：回顧性分析2011年1月至2014年4月廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院收治的26例(27髖)早中期股骨頭壞死患者的臨床資料，其中12 例(12髖)采用髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植進(jìn)行治療(觀察組)；14例(15髖)采用髓芯減壓、單純單純鉭棒植入治療(對(duì)照組)。術(shù)后采用髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分和X線表現(xiàn)指數(shù)進(jìn)行療效評(píng)價(jià)。結(jié)果：26例患者均獲得隨訪，隨訪時(shí)間5～14個(gè)月(平均6.8個(gè)月)。Harris評(píng)分：觀察組術(shù)后優(yōu)3髖、良7髖、可2髖、差0髖，對(duì)照組優(yōu)2髖、良8髖、可3髖、差2髖，兩組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。X線表現(xiàn)指數(shù)：觀察組3分3髖、2分7髖、1分2髖，對(duì)照組3分2髖、2分8髖、1分3髖、0分2髖，兩組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組治療后均未見不良反應(yīng)發(fā)生。結(jié)論：髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植對(duì)早中期股骨頭壞死修復(fù)作用較好，特別在改善及防止股骨頭塌陷方面優(yōu)于行髓芯減壓、單純鉭棒植入。

股骨頭壞死；髓心減壓；自體骨髓；間充質(zhì)干細(xì)胞；鉭金屬

股骨頭缺血性壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是因股骨頭血供障礙導(dǎo)致骨細(xì)胞缺血性壞死的一種漸進(jìn)性疾病[1-2]，常見于30～50歲人群，該病的發(fā)生與長期飲酒、濫用糖皮質(zhì)激素、髖關(guān)節(jié)創(chuàng)傷、血液病、放療、氣壓病等密切相關(guān)。尋找安全且有效的治療方法一直是研究的熱點(diǎn)。在疾病早期，病變區(qū)域局限于股骨頭外上方負(fù)重的扇形區(qū)域內(nèi)，隨著病變發(fā)展，壞死區(qū)和修復(fù)區(qū)交界處發(fā)生骨折，壞死區(qū)域發(fā)生塌陷[3]，未經(jīng)有效治療，約80%會(huì)在病后1～4年內(nèi)進(jìn)展至股骨頭塌陷[4]。對(duì)于早中期非創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死，保留股骨頭是治療的首選目標(biāo)。手術(shù)是遏制股骨頭壞死進(jìn)程和防止塌陷的基本方法和前提，如何預(yù)防股骨頭塌陷并選擇最佳手術(shù)方法是治療股骨頭壞死的關(guān)鍵[5]。常用方法包括限制負(fù)重、髓心減壓、經(jīng)粗隆間旋轉(zhuǎn)截骨、帶或不帶血管蒂的骨移植、電刺激、表面置換及全髖關(guān)節(jié)置換等，具體選擇何種治療方法，主要取決于病變的分期。2011年1月至2014年4月本科采用髓芯減壓、單純單純鉭棒植入與采用髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療26例(27髖)早中期股骨頭壞死患者，現(xiàn)將兩組療效對(duì)比分析如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：ONFH患者；Steinberg分期法(賓夕法尼亞大學(xué)分期法)Ⅰ、Ⅱ、ⅢA、ⅢB期；獲得患者知情同意。

排除標(biāo)準(zhǔn)：骨骼發(fā)育未成熟；ⅢC期及ⅢC期以上；應(yīng)用免疫抑制劑；有手術(shù)禁忌證。

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。本組患者26例，男19例，女7例；年齡28～56歲，中位年齡48.4歲。其中12 例(12髖)采用髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植進(jìn)行治療(觀察組)；14例(15髖)采用髓芯減壓、單純單純鉭棒植入治療(對(duì)照組)。臨床表現(xiàn)：均有髖關(guān)節(jié)疼痛、負(fù)重耐力降低、輕度跛行，部分伴有患肢肌肉萎縮、關(guān)節(jié)功能不同程度受限等癥狀。術(shù)前均行X線片檢查，部分行CT或CT聯(lián)合MRI檢查；X線片檢查顯示19例股骨頭外上區(qū)域骨小梁結(jié)構(gòu)模糊不清，有空穴樣和反應(yīng)性硬化界面帶改變，7例無改變；CT檢查顯示18例壞死區(qū)域有囊性改變，周緣有廣泛硬化骨，股骨頭無塌陷；10例MRI檢查顯示T1、T2加權(quán)股骨頭外上前方的異常信號(hào)區(qū)被一低信號(hào)帶包繞，T2加權(quán)像“雙線征”，但股骨頭軟骨下骨均無塌陷。

1.2 治療方法

1.2.1 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)方法 采用腰麻+連續(xù)硬膜外麻醉，患者取仰臥位，常規(guī)消毒。取自體骨髓干細(xì)胞：用含有0.5 mL肝素(100 U/L)的20 mL注射器，于患者髂前上棘進(jìn)行多點(diǎn)采集骨髓30 mL，立即通過傳遞窗進(jìn)行分離純化，吸取單個(gè)核細(xì)胞，用自體PRP液培養(yǎng)， 37°、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，3 d后培養(yǎng)貼壁細(xì)胞，細(xì)胞生長至底面積70%時(shí)用EDTA胰酶消化貼壁細(xì)胞后傳代培養(yǎng)。顯微鏡下觀察標(biāo)本生長情況，經(jīng)3～5代培養(yǎng)后骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可達(dá)到治療量，培養(yǎng)液更換為含有地塞米松、β-磷酸甘油、維生素C的成骨分化誘導(dǎo)液，培養(yǎng)3周，每周換液2次，分別于誘導(dǎo)的第7/14天取出部分細(xì)胞進(jìn)行爬片，取爬片細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察并進(jìn)行組織學(xué)染色。收集向成骨細(xì)胞誘導(dǎo)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)胞懸液約15～20 mL供患者使用。

1.2.2 多孔鉭金屬棒：本組采用鉭棒為美國Zimmer公司設(shè)計(jì)的孔徑為430 μm、直徑為10 mm的圓柱形結(jié)構(gòu)，長70～130 mm(5 mm遞增)，螺紋部分長25 mm，頂部為半球形。

1.2.3 手術(shù)方法 患者取平臥位，患側(cè)髖部墊高5 cm，術(shù)前透視下定位，取外側(cè)直切口，長約3 cm，依次切開皮膚、皮下組織及闊筋膜張肌，暴露股外側(cè)肌，縱行劈開股外側(cè)肌，顯露股骨近端側(cè)面，在C型臂X線機(jī)透視引導(dǎo)下將導(dǎo)針置于股骨頭最大壞死區(qū)中心，達(dá)軟骨面下3～4 mm。分別用 8、9、10 mm空心鉆進(jìn)行股骨頭髓內(nèi)減壓，到達(dá)股骨頭軟骨下骨，關(guān)節(jié)面下5 mm，在不破壞股骨外側(cè)尾釘擰入處的前提下，根據(jù)術(shù)前CT或MR定位，用克氏針分別鉆孔至壞死區(qū)，透視下滿意后，導(dǎo)引空心鉆行股骨頭髓內(nèi)減壓，盡可能地把全部壞死區(qū)做到髓內(nèi)減壓后，再用長柄刮匙最大限度地清除壞死骨，將取得的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞浸泡鉭金屬棒，經(jīng)隧道將之送至股骨頭充填髓腔，并擰緊，沖洗縫合。

1.2.4 術(shù)后處理 術(shù)后6 h常規(guī)使用Nsaids止痛藥，術(shù)后第一天即可進(jìn)行床上 CPM機(jī)持續(xù)行膝、髖關(guān)節(jié)被動(dòng)功能鍛練；術(shù)后1周可扶雙拐患肢不負(fù)重活動(dòng)，患肢禁止負(fù)重12～24周，然后逐步完全負(fù)重。單髖手術(shù)患者術(shù)后2周時(shí)可扶雙拐患肢不負(fù)重活動(dòng)，術(shù)后3個(gè)月可扶單拐逐漸負(fù)重行走，部分患者扶拐需6個(gè)月。雙髖手術(shù)患者負(fù)重和行走視病變的程度而定，負(fù)重和開始行走的時(shí)間要適當(dāng)推遲。

1.3 隨訪方法

術(shù)后6個(gè)月內(nèi)每月隨訪1次，6～24個(gè)月每2個(gè)月隨訪1次。定期拍X線和CT片，復(fù)查關(guān)節(jié)疼痛、活動(dòng)功能，X線表現(xiàn)指數(shù)：3分，股骨頭密度與高度接近正常，頭臼關(guān)系好；2分，股骨頭弧度尚好，輕度扁平，頭接臼略淺；1分，股骨頭弧度變差、扁平；0分，股骨頭弧度消失、嚴(yán)重扁平或呈雙角畸形。術(shù)后3、6、12個(gè)月采用髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分進(jìn)行評(píng)價(jià)：疼痛程度得分(44分)；生活能力項(xiàng)目得分(13分)；行走能力項(xiàng)目得分(33分)；關(guān)節(jié)畸形與活動(dòng)度得分(9分)；滿分為100分，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為可，<70分為差。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù) ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料的比較采用卡方檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

本組26例患者均獲得隨訪，隨訪時(shí)間5～14個(gè)月(平均6.8個(gè)月)。Harris評(píng)分：觀察組術(shù)后優(yōu)3髖、良7髖、可2髖、差0髖，對(duì)照組優(yōu)2髖、良8髖、可3髖、差2髖，各組治療前后比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩組治療后比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。X線表現(xiàn)指數(shù)：觀察組3分3髖、2分7髖、1分2髖，對(duì)照組3分2髖、2分8髖、1分3髖、0分2髖，兩組治療后比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組治療后均未見不良反應(yīng)發(fā)生。

3 討 論

ONFH是一種漸進(jìn)性、多病因疾病，對(duì)于Streinberg Ⅳ、Ⅴ期而言，只能選擇截骨術(shù)、股骨頭表面置換及人工關(guān)節(jié)置換術(shù)。對(duì)于StreinbergⅠ、Ⅱ、ⅢA、ⅢB期的病例，保留股骨頭是首選的治療目標(biāo)。因此，對(duì)于早、中期非創(chuàng)傷性O(shè)NFH，治療原則包括：①股骨頭減壓、病灶清除；②尋求力學(xué)支撐、防止塌陷；③加速壞死區(qū)再骨化。

目前髓芯減壓術(shù)使用最為廣泛，其原理是基于骨組織具有腔室的性質(zhì)，髓腔內(nèi)壓越高，骨內(nèi)血液循環(huán)的阻力越大，血液供應(yīng)減少而發(fā)生了骨細(xì)胞及骨髓細(xì)胞的死亡。髓芯減壓既清除了壞死骨又降低了骨內(nèi)壓，死骨的清除有利于股骨頭的修復(fù)。經(jīng)過減壓，封閉的骨髓腔被打開，骨內(nèi)壓因缺血造成的高壓隨即緩解，刺激了減壓孔道周邊毛細(xì)血管的再生及骨小梁的形成，骨內(nèi)靜脈回流改善，增加血供。Ficat[6]報(bào)道髓心減壓治療早期股骨頭壞死的有效率為80%，而Mont等[7]報(bào)道髓心減壓術(shù)治療1 166例早期股骨頭壞死的有效率為64%。但也有學(xué)者指出髓心減壓可加速股骨頭的塌陷，在修復(fù)股骨頭壞死區(qū)時(shí)，隨著血運(yùn)的重建，破骨及骨吸收速度往往大于新骨形成，髓心減壓可使本已薄弱的軟骨下骨的機(jī)械支撐進(jìn)一步減弱，從而加速了股骨頭的塌陷，目前此方法已很少單獨(dú)使用，常常作為基礎(chǔ)方法聯(lián)合治療手段，以提高臨床治療效果。

多孔鉭金屬棒是具有獨(dú)特的物理和機(jī)械特點(diǎn)的生物材料。它具有高體積孔隙率(>80%)和完全相通的孔隙，允許可靠和快速的骨生長，它的彈性模量和骨相近，可降低應(yīng)力遮擋。它為結(jié)構(gòu)性材料，骨小梁鉭金屬棒彈性模量為3 GPa，與人腓骨相當(dāng)接近，具有承擔(dān)生理負(fù)荷的能力。因此，既可提供軟骨下骨結(jié)構(gòu)性支撐，又具有可靠、快速的骨生長及降低應(yīng)力遮擋、良好的生物相容性等特點(diǎn)，對(duì)于將要塌陷的股骨頭具有很好的支撐作用。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞是來源于中胚層的具有多向分化潛能的干細(xì)胞，主要存在于全身的結(jié)締組織和器官間質(zhì)中,以骨髓組織中的含量最為豐富。研究表明，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外分離培養(yǎng)后，在一定的誘導(dǎo)條件下，具有向成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞等多向分化能力[8]。通過梯度離心與貼壁篩選法可分離純化出骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞[6]，經(jīng)體外培養(yǎng)、誘導(dǎo)增殖為成骨細(xì)胞[9-10]。地塞米松、甘油磷酸鈉和維生素C無毒、無免疫原性、無致瘤性，生物安全性高，可直接應(yīng)用于人體，是常用的誘導(dǎo)BMSCs向成骨細(xì)胞分化的誘導(dǎo)劑[11]。近年來，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療ANFH取得了較大進(jìn)展，自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植很少發(fā)生移植排斥反應(yīng)，并且可結(jié)合成骨因子、組織工程材料等進(jìn)行研究。Yan等[12]在髓芯減壓的基礎(chǔ)上，經(jīng)減壓通道置入一根硬膜外導(dǎo)管，將自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞注入，能在改善骨內(nèi)高壓、骨微循環(huán)障礙等病理狀態(tài)的同時(shí)，提供股骨頭修復(fù)重建的種子細(xì)胞，為新骨生成、替代死骨創(chuàng)造良好的環(huán)境。楊新明等[13]報(bào)道非細(xì)胞型組織工程骨移植與自制鈦棒支撐治療早期股骨頭壞死的優(yōu)良率達(dá)到90%，其所使用的自體骨髓細(xì)胞未經(jīng)過體外分離培養(yǎng)，直接聯(lián)合組織工程骨。

本研究分別采用髓芯減壓、單純單純鉭棒植入與采用髓芯減壓、鉭棒植入結(jié)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療26例(27髖)早中期股骨頭壞死患者，結(jié)果顯示，髓芯減壓術(shù)聯(lián)合自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植、多孔金屬重建鉭棒可有效修復(fù)股骨頭內(nèi)的血運(yùn)、骨質(zhì)，并提供術(shù)后的即刻強(qiáng)有力的支撐作用，是一種治療ONFH確實(shí)有效的方法。

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(本文編輯:張輝)

Core decompression, tantalum rod implant with versus without autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in the treatment of femoral head osteonecrosis:a clinical study

FanZhenbo,YangZhanxiang,QiuQinye,HuHansheng,YinDelong

(DepartmentofOrthopaedics,ThirdAffiliatedHospitalofGuangzhouMedicalUniversity,Guangzhou510150,China)

Objective:To compare the clinical efficacy of core decompression and tantalum rod implant with vs without autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in the treatment of early to middle-stage femoral head osteonecrosis (FHON). Methods :A retrospective analysis was conducted on clinical data from 26 cases (27 hips) of early to middle stage FHON admitted to Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University between January 2011 and April 2014. Of these, 12 patients (12 hips) were treated with core decompression, tantalum rod implant and autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation (study group), and 14 patients (15 hips) with core decompression and tantalum rod implant only (control group). Harris hiPscore (HHS) and X-ray score was used for postoperative efficacy evaluation.Results: 26 patients were followed uPfor 5 to 14 months (mean 6.8 months). By HHS, the postoperative efficacy was excellent for 3 hips, good for 7 hips, fair for 2 hips and poor for 0 in the study group, in contrast to excellent for 2 hips, good for 8 hips, fair for 3 hips and poor for 2 hips in the control group, with statistically significant difference between groups (P<0.05). By X-ray scores, the rating was 3 points for 3 hips, 2 points for 7 hips, and 1 point for 2 hips in the study group, in contrast to 3 points for 2 hips, 2 points for 8 hips, 1 point 3 for hips, and 0 point for 2 hips in the control group, with statistically significant difference between groups (P<0.05). There were no adverse reactions after treatment in either group. Conclusion: Compared with core decompression and tantalum rod implant alone, core decompression and tantalum rod implant in combination with autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation may result in better outcome of repair for early to middle-stage FHON, especially in terms of improving and preventing collapse of the femoral head.

femoral head osteonecrosis; core decompression; autologous bone marrow; mesenchymal stem cells; tantalum

10.3969/j.issn.2095-9664.2015.05.009

廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究基金項(xiàng)目(編號(hào)：WSTJJ20111111440105197208153032)

范震波(1972-),男，碩士，主任醫(yī)師。

R681.8

2095-9664(2015)05-0036-04

2014-12-14)

研究方向：四肢關(guān)節(jié)與骨病。

*通訊作者：E-mail:18688391663@qq.com