顆粒軟骨移植技術(shù)研究進(jìn)展

陳旭旭李箭王濤康匯

1西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬紅會(huì)醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科肩肘病區(qū)（西安 710054）2四川大學(xué)華西醫(yī)院骨科運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中心（成都 610041）

顆粒軟骨移植技術(shù)研究進(jìn)展

陳旭旭1李箭2王濤1康匯1

1西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬紅會(huì)醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科肩肘病區(qū)（西安 710054）2四川大學(xué)華西醫(yī)院骨科運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中心（成都 610041）

關(guān)節(jié)軟骨缺損是一種常見(jiàn)的關(guān)節(jié)病變，對(duì)于該病的治療一直是一個(gè)臨床難題。顆粒軟骨移植技術(shù)是近期新出現(xiàn)的一種商品化的軟骨修復(fù)技術(shù)，根據(jù)軟骨來(lái)源可分為自體和同種異體軟骨移植。應(yīng)用顆粒軟骨移植技術(shù)一期手術(shù)即可完成軟骨缺損的修復(fù)。既往的基礎(chǔ)和臨床研究結(jié)果已部分顯示了該技術(shù)的有效性和安全性。然而作為一項(xiàng)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道仍較少，且仍存在一些問(wèn)題有待解決。因此，本文對(duì)該技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行歸納綜述。

軟骨缺損；軟骨移植；顆粒軟骨；軟骨修復(fù)

關(guān)節(jié)軟骨缺損是引起骨關(guān)節(jié)炎，導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛、關(guān)節(jié)功能喪失的常見(jiàn)病因，通常由外傷或其他軟骨病變所引起。由于軟骨自身修復(fù)能力較差，目前對(duì)于臨床醫(yī)師來(lái)說(shuō)關(guān)節(jié)軟骨缺損的治療仍是一大難題?，F(xiàn)有的治療方法包括骨髓刺激、自體或異體骨軟骨移植、自體或異體軟骨細(xì)胞移植、干細(xì)胞移植等，還有近期出現(xiàn)的無(wú)細(xì)胞誘導(dǎo)成軟骨技術(shù)[1]。然而每種技術(shù)都有其特有的局限性，這也決定了這些技術(shù)在臨床中不能被廣泛應(yīng)用。因此，針對(duì)這一臨床難題目前仍需要一些新的有效的技術(shù)方法出現(xiàn)。顆粒軟骨移植（particulated articular cartilage implantation，PACI）是近期新出現(xiàn)的一種商品化的軟骨修復(fù)技術(shù)[2，3]，國(guó)外已應(yīng)用于臨床，國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)報(bào)道，本文對(duì)該技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行歸納綜述。

有關(guān)顆粒軟骨應(yīng)用的報(bào)道最早見(jiàn)于1983年[4]，研究者將兔自體軟骨顆粒結(jié)合纖維粘合劑修復(fù)軟骨缺損后發(fā)現(xiàn)顯著的透明軟骨形成。此后有學(xué)者也在大鼠、山羊和馬的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得出相似的結(jié)論[5，6]。研究發(fā)現(xiàn)，將軟骨制備成1～2 mm大小的顆粒，可以有效地使軟骨細(xì)胞從細(xì)胞外基質(zhì)中釋放出來(lái)，形成新的透明軟骨樣基質(zhì)，這是該技術(shù)成功實(shí)施的關(guān)鍵和理論基礎(chǔ)[5-7]。

美國(guó)Deputy公司最先針對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，首先制造出了軟骨自體移植系統(tǒng)（cartilage autograft implantation system，CAIS）用于臨床。美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)該產(chǎn)品的一期臨床研究[8]。隨后Deputy公司又進(jìn)行了二期臨床研究，一個(gè)多中心隨機(jī)對(duì)照研究，然而由于多種原因，這一項(xiàng)目暫時(shí)擱置。在CAIS系統(tǒng)進(jìn)入臨床研究前，美國(guó)另一大醫(yī)藥公司Zimmer基于顆粒軟骨移植技術(shù)也研發(fā)出了另一套產(chǎn)品系統(tǒng)——DeNovo NT系統(tǒng)。不同于CAIS系統(tǒng)的自體軟骨移植，DeNovo NT系統(tǒng)選取0～13歲嬰幼兒或青少年作為同種異體軟骨的供體。根據(jù)美國(guó)食品藥品管理局第361號(hào)關(guān)于人體細(xì)胞、組織相關(guān)產(chǎn)品的規(guī)定，微加工的異體組織移植無(wú)需經(jīng)過(guò)繁瑣耗時(shí)的臨床前期試驗(yàn)，這也決定了DeNovo NT可以立即應(yīng)用于臨床[9]。且與自體相比，異體軟骨可以提供更多的材料來(lái)源，可以用于修復(fù)更大面積的軟骨缺損；而且研究顯示年輕的軟骨與成年軟骨相比，代謝活性更高，細(xì)胞密度更大，細(xì)胞增殖能力更強(qiáng)。因此，目前臨床研究也多是DeNovo NT系統(tǒng)的相關(guān)報(bào)道。對(duì)于該產(chǎn)品，每單個(gè)包裝的DeNovo NT軟骨來(lái)源于同一供體，一般包含30～200個(gè)顆粒，有效期為采集后45天內(nèi)。

1 適應(yīng)癥和禁忌癥

PACI的適應(yīng)癥[7，10]類似于自體骨軟骨移植，即各種典型的有癥狀的軟骨缺損；年齡應(yīng)不大于55歲；軟骨病變?cè)贗CRS（International Cartilage Repair Society）分級(jí)3級(jí)及以上，即累及軟骨厚度50%以上；對(duì)于缺損面積無(wú)明確限制，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為1～6 cm2范圍內(nèi)合適；此外為了獲得滿意治療效果，體重指數(shù)應(yīng)該低于35 kg/m2。

禁忌癥包括ICRS分級(jí)1～2級(jí)的軟骨損傷，存在較大的軟骨下骨囊性變，關(guān)節(jié)不穩(wěn)，合并有韌帶或半月板缺失，＞6 mm的軟骨下骨丟失[7]等。其他相對(duì)禁忌癥包括對(duì)吻性軟骨損傷、骨髓病變等。然而這些禁忌癥并不都是完全絕對(duì)的，因?yàn)槟壳皩?duì)所有軟骨修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用均在不斷進(jìn)步發(fā)展中，應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣，條件限制也會(huì)越來(lái)越低。

2 技術(shù)要點(diǎn)

在進(jìn)行PACI前均應(yīng)行關(guān)節(jié)鏡檢，以進(jìn)一步明確病變的性質(zhì)，以及是否存在其他合并癥等。畢竟PACI是一期手術(shù)，應(yīng)盡可能選取合適的適應(yīng)癥，保證手術(shù)的成功率。絕大多數(shù)醫(yī)師通過(guò)切開(kāi)手術(shù)完成操作，也有學(xué)者報(bào)道在全關(guān)節(jié)鏡下完成，但對(duì)技術(shù)要求較高[11]。

對(duì)于軟骨缺損區(qū)的處理類似于其他細(xì)胞治療技術(shù)。首先修整病灶邊緣，直至到達(dá)穩(wěn)定的軟骨，盡量使邊緣垂直于病灶基底。然后刮除基底的軟骨鈣化層，并盡可能不侵犯軟骨下骨。清理完成后松開(kāi)止血帶，保證創(chuàng)面沒(méi)有明顯的滲血，以防止?jié)B血將移植物排出。如果創(chuàng)面滲血較多，可考慮局部應(yīng)用腎上腺素或者在基底加壓涂一層纖維膠[7]。對(duì)于軟骨下骨缺損患者同樣需要先行松質(zhì)骨植骨后再行軟骨移植。

在植入顆粒軟骨前，CAIS系統(tǒng)首先需要采集自體軟骨，通常從關(guān)節(jié)非負(fù)重區(qū)域采集，比如膝關(guān)節(jié)髁間窩的外側(cè)壁或者滑車脊等，每次約200 mg。然后借助專門的設(shè)備將其分割成1～2 mm大小的顆粒，再將其混合纖維膠鋪在一個(gè)可降解支架上，這樣就制備成了植入物。

術(shù)后所有患者均應(yīng)佩戴關(guān)節(jié)鉸鏈支具，開(kāi)始時(shí)應(yīng)固定在中立位。根據(jù)病灶的位置決定下地負(fù)重時(shí)間，非負(fù)重面術(shù)后即可下地負(fù)重；對(duì)于負(fù)重面，移植面積較小的術(shù)后2周可下地負(fù)重，移植面積較大的需非負(fù)重6周[2，7]。關(guān)節(jié)中立位固定時(shí)間一般1～2周，然后開(kāi)始CPM機(jī)鍛煉，每日增加5～10°活動(dòng)度，6～8周內(nèi)達(dá)到正?；顒?dòng)范圍。8周后開(kāi)始步態(tài)訓(xùn)練和閉鏈鍛煉。12周后可以騎自行車、游泳等。8個(gè)月后才能開(kāi)始參加既往正常的活動(dòng)項(xiàng)目。

3 臨床結(jié)果

隨著PACI技術(shù)的不斷完善，CAIS和DeNovo NT系統(tǒng)在臨床中的應(yīng)用也越來(lái)越廣，相關(guān)報(bào)道也越來(lái)越多。CAIS系統(tǒng)的一期臨床試驗(yàn)[8]是一個(gè)隨機(jī)對(duì)照研究，研究中將該技術(shù)（20例）與微骨折技術(shù)（9例）相比較，兩組患者的年齡、體重指數(shù)、工作性質(zhì)等背景資料均無(wú)顯著差異，癥狀的持續(xù)時(shí)間，軟骨病變的分級(jí)、大小、深度亦無(wú)顯著差異；所有患者的病變均較?。–AIS組275 ±15 mm2，微骨折組348±12 mm2）。研究結(jié)果顯示，在隨訪2年時(shí)，兩組患者的SF-36身體健康評(píng)分較術(shù)前均有明顯改善，但兩組間無(wú)顯著差異；CAIS組患者的膝關(guān)節(jié)IKDC（the International Knee Documentation Committee）和KOOS（the Knee Injury And Osteoarthritis Score）評(píng)分均較微骨折組顯著提高；MRI定性分析兩組間無(wú)顯著差異，不良事件發(fā)生率兩組也無(wú)顯著差異[8]，但是微骨折組在術(shù)后12個(gè)月內(nèi)病灶內(nèi)骨贅的形成率顯著高于CAIS組。Christensen等[12]結(jié)合CAIS系統(tǒng)和自體骨移植治療8例膝關(guān)節(jié)剝脫性骨軟骨炎患者。研究者首先從脛骨近端取松質(zhì)骨填充骨缺損，然后借助CAIS系統(tǒng)完成自體顆粒軟骨移植?；颊咂骄挲g32歲，病損平均大小3.1 cm2。術(shù)后1年時(shí)患者膝關(guān)節(jié)IKDC評(píng)分、KOOS評(píng)分、Tegner評(píng)分均顯著改善。此外修復(fù)軟骨組織核磁共振評(píng)分也顯著改善，病損的填充率為80%。由于CAIS系統(tǒng)進(jìn)入臨床應(yīng)用中需要嚴(yán)格的生物產(chǎn)品安全審批，故其臨床應(yīng)用有限，相關(guān)研究報(bào)道也較少。

DeNovo NT系統(tǒng)的臨床應(yīng)用報(bào)道相對(duì)較多。Farr等[13]報(bào)道了目前唯一的一項(xiàng)前瞻性多中心單臂臨床研究，隨訪觀察了術(shù)后2年時(shí)患者的臨床、影像學(xué)及組織學(xué)變化。研究納入25例患者的29處病灶（18處股骨髁，11處滑車）。男性占72%，平均年齡37歲，平均體重指數(shù)25.6 kg/m2。所有患者軟骨損傷ICRS分級(jí)均為3級(jí)及以上，平均病灶大小2.7 cm2。術(shù)后3～24個(gè)月期間各時(shí)間點(diǎn)患者膝關(guān)節(jié)IKDC評(píng)分、KOOS評(píng)分及VAS（Visual Analogue Scale）疼痛評(píng)分均有顯著改善。行MRI檢查發(fā)現(xiàn)，軟骨缺損處的填充率從術(shù)后3個(gè)月時(shí)的43%增加到2年時(shí)的109%，且術(shù)后2年時(shí)有40%新生軟骨與正常軟骨信號(hào)一致。有11例患者在術(shù)后2年時(shí)行二次鏡檢，其中9例患者ICRS修復(fù)等級(jí)接近正常，1例存在部分分層改變。此外研究還對(duì)其中8例患者采樣行組織學(xué)檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)新生軟骨為透明軟骨和纖維軟骨混合體，軟骨纖維化水平和軟骨細(xì)胞壞死比例均較低。其中報(bào)道的最常見(jiàn)的不良事件為膝關(guān)節(jié)腫脹和僵直。Tomplins等[14]報(bào)道了一項(xiàng)15例ICRS分級(jí)4級(jí)軟骨缺損患者的回顧性研究，平均隨訪時(shí)間28個(gè)月?；颊咂骄挲g26.4歲，病損平均大小2. 4 cm2。MRI檢查見(jiàn)73%患者軟骨修復(fù)基本正?；蚪咏＃?例患者出現(xiàn)輕度的移植物增生，2例出現(xiàn)嚴(yán)重的移植物增生。MRI顯示的平均填充率為89%。Buckwalter等[15]報(bào)道了一項(xiàng)類似的回顧性研究，共13例髕骨軟骨缺損的患者，平均年齡22.4歲，病損平均大小2.3 cm2，但是平均隨訪時(shí)間僅8個(gè)月。術(shù)后KOOS總體評(píng)分較術(shù)前顯著改善，但是KOOS單項(xiàng)評(píng)分和WOMAC（The Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index）評(píng)分均無(wú)顯著改變。這可能與該研究局限于髕骨軟骨病變，且樣本量較小，隨訪時(shí)間較短有關(guān)。綜合以上研究結(jié)果，我們可以看出DeNovo NT系統(tǒng)是一項(xiàng)有效的修復(fù)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的方法，但是既往的研究?jī)H局限于軟骨缺損較小（＜3.5 cm2）的患者，且與現(xiàn)有的其他軟骨修復(fù)方式無(wú)對(duì)照研究，這也是將來(lái)需要進(jìn)一步研究的方向。

DeNovo NT系統(tǒng)除了應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)軟骨病變外，近期還有在踝關(guān)節(jié)應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道[11，16，17]，均顯示較好治療效果。Coetzee等[18]回顧性研究了23例接受PACI治療的踝關(guān)節(jié)軟骨缺損患者，平均年齡35歲，病損平均大小1.25 cm2。隨訪16.2個(gè)月后，美國(guó)足踝外科協(xié)會(huì)的踝-后足評(píng)分（Ankle-Hindfoot Scale）平均85分，優(yōu)良率78%。

4 小結(jié)與展望

總體上，PACI技術(shù)是一項(xiàng)有效的治療關(guān)節(jié)軟骨病變的方法。與微骨折技術(shù)相比，PACI可以實(shí)現(xiàn)透明樣軟骨的再生修復(fù)，遠(yuǎn)期效果較好；與既往的馬賽克骨軟骨移植相比，PACI理論上所需的供體軟骨相對(duì)較少，對(duì)供體處的影響相對(duì)較??；與軟骨細(xì)胞移植技術(shù)相比，PACI無(wú)需任何載體支架，僅用粘合劑即可；且不管是自體還是異體顆粒軟骨移植均能一期手術(shù)完成；而且，目前PACI已有比較成熟的產(chǎn)品供臨床使用，相對(duì)簡(jiǎn)化了技術(shù)操作。盡管如此，PACI也有一些不足之處，比如花費(fèi)較高，臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)有限，異體軟骨移植帶來(lái)的排異、感染、疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)等。除此之外，既往的研究報(bào)道病損均較?。ǎ?.5 cm2），對(duì)于較大病灶效果如何不得而知；而且絕大多數(shù)觀察時(shí)間亦較短，中長(zhǎng)期效果如何？與微骨折、軟骨細(xì)胞移植等已長(zhǎng)期應(yīng)用的技術(shù)相比是否存在明顯的優(yōu)越性？該技術(shù)的性價(jià)比如何？這些問(wèn)題均有待解決。在這些問(wèn)題得到答案前，該技術(shù)很難在臨床中廣泛應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，在美國(guó)每年大約有1000例患者行PACI治療，然而大多數(shù)病例未得到良好的隨訪觀察。因此將來(lái)應(yīng)將重點(diǎn)放在PACI技術(shù)與其他成熟軟骨修復(fù)技術(shù)的多中心隨機(jī)對(duì)照研究上。

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2016.01.04

康匯，Email：dockanghui@126.com