髓芯减压植骨联合骨髓间充质干细胞治疗早期股骨头坏死疗效观察

王金星 陈勇忠 卫秀洋

•论著•

髓芯减压植骨联合骨髓间充质干细胞治疗早期股骨头坏死疗效观察

王金星 陈勇忠 卫秀洋

目的 探讨髓芯减压植骨、联合干细胞治疗股骨头坏死（ONFH）的疗效，及该病新的保髋治疗方法。方法收集2009年8月至2011年7月在福州总医院四七六临床部收治的股骨头缺血性坏死患者56例（78髋），分为实验组：髓芯减压植骨+干细胞组，对照组：髓芯减压植骨组，采用Harris髋关节功能评分标准，对治疗前后髋关节功能进行评价；统计所收集患者的股骨头塌陷情况，比较随访1年时各组股骨头塌陷率，MRI股骨头坏死面积。对治疗组和对照组治疗前、随访时Harris评分分别进行t检验。结果髓芯减压植骨联合干细胞组治疗ONFH在Harris评分为87.98 ± 7.83，明显优于髓芯减压植骨组的82.15 ± 9.16,（t = 3.56，P = 0.001）。实验组1年时MRI股骨头坏死面积变化值为（1.43 ± 0.25）cm2，明显高于对照组的（0.86 ± 0.27）cm2，（t = 5.42，P = 0.000）。结论髓芯减压植骨联合干细胞是早期ONFH保髋治疗的理想方法之一。

减压； 骨髓； 间质干细胞； 股骨头坏死

股 骨 头 坏 死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是由于不同病因破坏股骨头的血液循环，最终导致股骨头软骨坏死，股骨头塌陷、髋关节功能障碍的一种慢性、致残性疾病。髓芯减压术是目前认为有效的保髋方法，髓芯减压术使股骨头内高压解除，能够较好解决髋关节疼痛，但是新骨生成效果不太理想，晚期股骨头塌陷率仍然较高[1]。骨髓间充质干细胞（bone marrow stem cell，BMSC）具有多向分化和自我增殖的潜能，可诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、血管内皮细胞、脂肪细胞及肌细胞等多种细胞。BMSC已成为现代组织工程学中理想的种子细胞，为组织器官的修复、替代提供了一个广泛的应用前景。BMSC移植在骨坏死的治疗领域中得到应用。BMSC治疗骨不连以及股骨头缺血坏死，国内已见文献报道[2-3]。BMSC为新骨生成提供种子细胞，有较好的成骨效应，弥补单纯髓芯减压治疗ONFH不足，以期达到降低股骨头塌陷率目的。2009年8月至2011年7月收集我院骨科就诊的ONFH患者56例（78髋），采用髓芯减压植骨联合BMSC治疗早期非创伤性ONFH，取得较好临床疗效。现报道如下。

资料和方法

一、临床资料

入选标准：按照国际骨循环研究会（association research circulation osseous，ARCO）分类的ONFH病变Ⅰ、Ⅱ期患者。排除标准：Ⅲ、Ⅳ期ONFH、关节面塌陷＞15﹪，骨骼发育未成熟、创伤性、应用激素或免疫抑制剂、行过髋部手术患者。

二、研究方法

1.分组：本组56例，男性32例，女性24例，年龄29 ～ 48岁，中位年龄36 ± 3.84岁。共78髋，左侧38髋，右侧40髋。病程10 ～ 24个月，平均（16 ± 2.32）个月。实验组：髓芯减压植骨联合干细胞组（42髋） ；对照组：髓芯减压植骨（36髋）（表1）。2.实验方法：实验组于粗隆下2 cm于股外侧粗隆下2.0 cm作5 cm切口暴露侧方骨皮质，小粗隆稍上方为进针点，保持髋部内旋15°，透视下3.0 mm导针顺股骨颈插入股骨头软骨下坏死区中央距关节面5 ～ 10 mm处。从直径5 mm空心钻顺导针依次扩髓8 ～ 10 mm减压，刮匙彻底刮除坏死骨质，盐水冲洗，使用骨冻干松质骨条混合干细胞悬液搅拌后植入，填塞严实，逐层关创。术后常规下肢牵引2周，3个月内禁止负重行走。骨髓干细胞由福州总医院提供，每个坏死的股骨头注入2 × 109个。同种异体骨冻干松质骨条由上海安久生物科技有限公司生产，规格5 cm3。对照组治疗方法仅比实验组少干细胞植入，其余完全相同。

四、评定指标

1.根据Harris评分对治疗前后髋关节功能进行评价，功能采用髋关节Harris评分，对疼痛（44分）、功能（51分）及活动范围（5分）进行评分。评分≥90为优，80 ～ 89为良好，70 ～ 79为可，＜ 70为差[4]。

2.根据治疗前后髋关节X线，MRI观察股骨头塌陷及坏死情况，以塌陷大于4 mm为临床终点，统计最终的股骨头塌陷数，计算术后1年时的股骨头塌陷率。3. MRI坏死面积评价：MRI行髋关节检查，测量出最大冠状面坏死角度和股骨头所对应的圆心角度，分别计算出治疗前、随访时MRI图像上的坏死面积变化数值△S。

表1 术前患者基本情况

五、统计学分析方法

采用SPSS 13.0软件进行数据处理，术前、术后评分、及坏死面积以± s表示，对治疗组和对照组治疗前、随访时Harris评分分别进行t检验，以P ＜ 0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、髋关节Harris评分

所有患者在术后1年时进行疗效评估：实验组Harris评分由术前（64.06 ± 8.52）分提高到术后随访时（87.98 ± 7.83）分（P ＜ 0.05）；根据Harris评分，优14髋，良22髋，可5髋，差1髋，优良率为85.71﹪。

对照组Harris评分由术前（65.78 ± 7.53）分提高到术后（82.15 ± 9.16）分（P = 0.001）；根据Harris评分，优7髋，良19髋，可8髋，差2髋，优良率为72.22﹪。说明术前、随访时治疗组和对照组患者髋关节功能均有改善。

再将实验组和对照组术前、术后随访时Harris评分提高数值进行两样本t检验，得到t = 3.56，P ＜ 0.05，差异有统计学意义。说明髓芯减压植骨联合干细胞组疗法优于单纯髓芯减压植骨组，患者髋关节功能改善更明显。

二、股骨头塌陷率

根据治疗前、术后随访时髋关节MRI检查观察股骨头塌陷及坏死情况，治疗组42髋，1年时股骨头塌陷5髋，塌陷率11.90﹪；对照组36髋，股骨头塌陷9髋，塌陷率为25.00﹪。

三、MRI坏死面积评价

测量计算治疗前、随访时MRI坏死面积变化数值△S。实验组和对照组术前、术后随访时MRI坏死面积变化数值△S均数分别为1.43 ± 0.25、0.86 ± 0.27（t = 5.42，P = 0.000），可见实验组疗法优于对照组，髓芯减压植骨联合干细胞治疗股骨头坏死新骨生成明显，股骨头坏面积缩小显著。

讨 论

髓芯减压打断骨内高压、组织水肿、骨内高压的恶性循环，打通阻碍坏死修复的硬化带，改善坏死区血供[5]。BMSC具有分化为成骨细胞、软骨细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等细胞潜能。一方面BMSC提供成骨细胞，为骨修复的必备条件；另一方面BMSC分泌促进血管生成的细胞因子，有利血管生成增加。在髓芯减压植骨基础上进行MSC移植术，可以提供促进股骨头修复重建的种子细胞，有利于加速新生骨的重建与爬行替代。

Hernigou等[6]采用髓芯减压加自体骨髓移植（髂前上棘骨髓血）治疗股骨头坏死116例189髋。术后平均随访7年，在塌陷前期（Ⅰ～Ⅱ期）进行治疗的145髋，只有9髋需要再次手术行关节置换，而在塌陷后期（Ⅲ～Ⅳ期）治疗的44髋，需要再次手术行关节置换有25髋。孙伟等[7]回顾性总结分析髓芯减压联合自体MSC移植治疗早期股骨头坏死的疗效。术后随访12个月。研究认为髓芯减压联合自体MSC移植是治疗ARCOⅠ～Ⅱ期股骨头坏死安全有效的方法，临床Harris评分和病理影像学观察均优于单纯髓芯减压术式。

本组病例回顾发现，髓芯减压植骨、联合BMSC治疗早期股骨头坏死，保守治疗效果明显优与对照组。从手术前后髋关节Harris评分分析可以看出，治疗组对髋关节的功能改善优于对照组，能够明显缓解髋关节疼痛、改善髋关节功能及活动情况。从手术前后股骨头塌陷率分析可以看出，治疗组能够明显降低股骨头塌陷率，推迟髋关节置换的时间。

该治疗方案作为股骨头坏死保守治疗的方法之一，需要在严格的病例入选标准，掌握好手术适应证的条件下，才能取得较好的临床效果。病例纳入标准：髓芯减压植骨联合BMSC移植治疗ONFH，适用于ARCO分期中的Ⅰ期、Ⅱ期，未出现塌陷的患者。禁忌症：塌陷后期(Ⅲ～Ⅳ期)、坏死面积较大，治疗效果相对较差。治疗组42髋经1年后随访，Harris评分高于对照组，仅5髋塌陷，股骨头塌陷率11.90﹪低于对照组，取得较好的效果，也是在掌握严格的手术适应证及病例纳入标准的要求下。

该方案的优点体现在：（1）髓芯减压植骨、联合BMSC优势联合起来，能够达到延缓股骨头坏死的目的，可以达到治愈或阻止、延缓病情进展，最终避免或推迟行人工关节置换时间[8]，而且不影响将来的关节置换手术；（2）充分的骨髓芯减压，减轻股骨头内的高压，改善局部血运，利于股骨头成骨和血管生成，同时病灶清理，将含有骨形态发生蛋白同种异体骨的植入，为骨组织坏死局部创造一成骨微环境，使BMSC移行至坏死部位进而增值和向成骨细胞分化[9]，而且由骨形态发生蛋白诱导的MSC主要分化为成骨细胞和成软骨细胞，成骨过程主要是软骨内成骨[10]；（3）具有多向分化能力的BMSC一方面可以分化成毛细血管，改善股骨头坏死的区域的血液供应，促进血管内皮细胞修复、再生及血管增生的作用，消除缺血性股骨头坏死的病因；另一方面分化成骨细胞，修复破坏的骨小梁，为骨修复提供种子细胞；（4）微创，手术时间较快，住院时间短，术后恢复快，安全有效，简单方便，几乎无并发症，不存在伦理问题和排异问题。缺点：（1）骨髓干细胞提取，分离、鉴别要求较高；（2）手术费用稍贵，部分患者不能承受；（3）部分病例可能仍需行二次关节置换术。

然而国外有学者提出，对于坏死区域较大，有部分塌陷，又不适合人工关节置换的患者，自体BMSC移植联合钽棒治疗[11]，既可以提供股骨头软骨下骨结构性支撑，有利骨长入，促进股骨头修复，延缓股骨头塌陷，延迟关节置换时间。在理论上弥补单纯髓芯减压加自体BMSC移植治疗早期ONFH的不足，有待进一步研究。

本组采用髓芯减压植骨、联合BMSC移植的方法治疗ONFH，能够明显缓解髋关节疼痛、改善髋关节功能及活动情况，防止或延缓股骨头的塌陷，达到保守治疗的目的。总之，髓芯减压植骨、联合干细胞治疗早中期ONFH是一种有效可行的保守治疗方法。

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7 孙伟,李子荣,王佰亮,等. 髓芯减压加自体骨髓干细胞移植治疗股骨头坏死的早期随访结果[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2008, 12(12):2231-2234.

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10 丁勇,范德刚,单乐群,等. ShRNA表达载体干涉Cyclin D1分子抑制骨肉瘤细胞系SOSP-9607的增值[J].细胞与分子免疫学杂志, 2009, 25(12):1155-1157.

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Effects of core decompression combined with transplantation of bmscs for treatment of advanced osteonecrosis of the femoral head

WANG Jin-xing, CHEN Yong-zhong, WEI Xiu-yang. The Department of Orthopaedics, 476 Hospital, Fuzhou General Hospital, Fuzhou 350002, China

WANG Jin-xing, Email：wjxing1005@126.com

Objective To evaluate the therapeutic effects of core decompression and transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells in the treatment of early osteonecrosis of the femoral head (ONFH).Methods56 patients (78 hips) with ONFH were enrolled from August 2009 to June 2011. The patients were divided into two groups. Patients in the treatment group received core decompression and bone marrow mesenchymal stem cell transplantation. Patients in the control group underwent only core decompression. Harris score was used to evaluate hip function. The collapse rates and necrosis area of femoral head were compared among the two groups.ResultsHarris score in the treatment group ( 87.98 ± 7.83) was significantly better than the control group[ ( 82.15 ± 9.16), t =3.56, P = 0.001]. Patients in the treatment group[(1.43 ± 0.25)cm2] had bigger necrosis area as indicated by magnetic resonance images at one-year follow-up compared with the control groups[(0.86 ± 0.27)cm2, t = 5.42, P = 0.000].ConclusionsCore decompression combined with transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells is an effective method to treat femoral head osteonecrosis.

Decompression； Bone marrow； Mesenchymal stem cell； Osteonec rosis； Femoral head necrosis

2012-04-19)

(本文编辑：陈媛媛)

10.3877/cma.j.issn.2095-1221.2013.02.006

350002，南京军区福州总医院四七六临床部骨科

王金星，Email：wjxing1005@126.com

王金星，陈勇忠，卫秀洋. 髓芯减压植骨联合BMSCs治疗早期股骨头坏死疗效观察[J/CD].中华细胞与干细胞杂志：电子版, 2013, 3(2):83-86.