自体外周血干细胞移植联合髓芯减压治疗早中期股骨头缺血性坏死的临床研究

余莲 邱永荣 陈隆天 吴福春 赖勤 黄建清 邱汉民 黄锦芳 林祺

股骨头缺血性坏死（avascular necrosis of the femoral head，ANFH）因其发病隐匿，病程过程复杂，病因及发病机理尚未完全明了，致残率高而越来越引起医学界的高度重视。治疗ANFH关键是如何防止疾病的进一步发展，保护股骨头，延缓髋关节置换的手术时间。近年来随着干细胞技术的兴起和对股骨头坏死的发病机制的深入认识，干细胞移植治疗ANFH呈现了良好的发展前景。本研究采用自体外周血干细胞移植联合髓芯减压治疗ANFH 56例，并与同期采用单纯髓芯减压治疗34例对照研究，现报告如下。

资料与方法

一、一般资料

1.研究对象：选择2004年10月至2012年3月住院的ANFH患者90例，所有患者均有关节疼痛，功能障碍等症状，并经X射线平片及MRI或CT检查确诊。A组采用单纯髓芯减压，共34例，男22例，女12例，年龄22～57岁（中位年龄41.5岁）。单侧18例，双侧16例，共计50髋。病程最短4个月，最长57个月，平均33.5个月。B组采用自体外周血干细胞移植联合髓芯减压术56例，男35例，女21例，年龄21～62岁（中位年龄39岁）。单侧23例，双侧33例，共计89髋。病程最短2个月，最长59个月，平均34个月。所有研究对象排除其他髋关节疾病、髋关节周围皮肤损害、感染性疾病活动期、凝血功能障碍、贫血和白细胞减少。患者均知情同意并签署知情同意书。

2.分期标准：根据世界骨循环研究学会（ARCO）国际骨坏死标准，Ⅳ期排除在外。A组34例（50髋），其中Ⅰ期7例（7髋），Ⅱ期17例（26髋），Ⅲ期10例（17髋）。B组56例（89髋），其中Ⅰ期10例（10髋），Ⅱ期29例（50髋），Ⅲ期17例（29髋）。

二、治疗方法

1.A组：在手术室内严格无菌操作，采用硬膜外麻醉，取平卧牵引体位，于大腿外侧作长约5 cm纵行切口。C臂X线引导下在大转子顶点下2.0～3.0 cm处向股骨头中心钻入导针，尖端达软骨下骨3.0～4.0 cm，用直径1.0 cm环钻沿导针钻孔。当钻至坏死区域时（环钻进有阻力及坚硬感），稍加手力钻入钻透坏死中心区，取出髓芯可见白色质硬的坏死骨组织送病检，用小角度舌匙伸入髓芯减压孔道内刮除坏死组织，此时出血较多，说明舌匙已透过股骨头坏死区屏障达新鲜骨组织。

2.B组：（1）自体外周血干细胞的动员、采集：用rhG-CSF（厦门特宝生物工程有限公司）300 ug皮下注射，每日2次，连用4 d，进行外周血干细胞动员；第5天用MCS®+（美国血液技术公司）血细胞分离机，选择外周血干细胞分离程序，全血流速50～55ml/min，根据患者在骨髓动员后外周血中的CD34阳性细胞数，一般摄定处理外周血6500ml，分离后血袋中的APBSC混悬液约50ml供移植用；（2）首先参照A组方法行股骨头髓芯减压，再取自体外周血干细胞混液约10～15ml，沿减压隧道注入股骨头关节软骨下3.0～4.0mm，移植单个核细胞数量（76.41～83.83）×109/L。最后再注射医用生物蛋白胶封闭减压隧道口，以防自体外周造血干细胞液渗漏。剩余干细胞混悬液生理盐水100ml稀释后，由静脉管自体回输。

3.术后处理：为预防感染，静脉点滴抗生素1～3 d，绝对避免患者负重，3个月内下床行走时均应拄拐，单侧拄单拐，双侧拄双拐，并辅以功能锻炼，3个月后可完全负重。

三、观察指标

髋关节疼痛程度观察与髋关节功能评价：A、B两组术后第3、6、12个月采用Harris评分和疼痛视觉模拟（VAS）评分，并采用X线片、CT、和MRI检查低信号区所占股骨头体积的百分比，观察有无塌陷及坏死面积变化情况。

四、统计学分析方法

采用SPSS 17.0统计软件包进行分析。术前、术后第3、6、12个月的A、B两组的Harris评分和疼痛视觉模拟（VAS）评分以表示，术前、术后第3、6、12个月的A、B两组间的Harris评分和疼痛视觉模拟（VAS）评分比较分别采用成组t检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、一般情况

两组患者术后切口均Ⅰ期愈合，术后无感染、出血等手术并发症，术后两周复查血液分析、肝肾功能等实验室指标均正常。两组90例，除B组5例失访，2例术后随访不足12个月剔除外，共计A组34例，B组49例随访13～89个月，平均38.5个月。A组有11髋需行髋关节置换，B组仅有5髋需行髋关节置换术。

二、临床功能

1.Harris评分：术前、术后3个月两时间点A、B组间的Harris评分比较，差异无统计学意义（t=0.342、0.628，P=0.781、0.516）；术后 6、12个月两时间点的A、B组间的比较，差异均有统计学意义（t=2.991、7.753，P=0.009、0.001，表 1）。

2.VAS评分：术前及术后3、6个月3个时间点的A、B组间VAS评分比较，差异均无统计学意义（t=1.179、1.428、0.407，P=0.0.265、0.153、0.682）；术后12个月的A、B组间的比较，差异有统计学意义（t=10.73，P=0.001，表 2）。

3.影像学观察：X线片检查显示，除A组3髋Ⅲ期术后12个月发生股骨头塌陷外，其余患者各时间点均未见坏死区扩大及塌陷发生。术后12个月A组13例，B组22例，MRI检查示A、B两组MRI T1信号区所占股骨头体积的百分比分别为17.24﹪±3.71﹪和12.11﹪±3.14﹪，差异有统计学意义（t=4.360，P=0.001）；B组与术前(19.18﹪±2.89﹪)比较差异有统计学意义（t=7.786，P=0.001），A组与术前 (18.86﹪±3.21﹪)比较差异无统计学意义（t=1.192，P=0.265）（图 1，2）。

表1 各时间点A、B组Harris评分结果（）

表1 各时间点A、B组Harris评分结果（）

注：a与术前比较P < 0.01

组别 例数 术前 术后3个月 术后6个月 术后12个月A组 34 54.83±7.10 61.17±4.07a 79.05±6.51a 73.24±6.07a B组 49 55.44±8.65 61.83±5.19a 82.91±5.33a 86.11±8.35a t值 0.342 0.628 2.991 7.753 P值 0.781 0.516 0.009 0.001

表2 各时间点A、B组间的VAS评分（）

注：a与术前比较P < 0.01

组别 例数 术前 术后3个月 术后6个月 术后12个月A组 34 6.38±0.83 4.15±0.40a 3.55±0.69a 4.47±1.26a B组 49 6.61±0.92 3.98±0.62a 3.48±0.84a 2.41±0.43a t值 1.179 1.428 0.407 10.73 P值 0.265 0.153 0.682 0.001

讨 论

图1 股骨头缺血性坏死患者甲自体外周血干细胞移植联合髓芯减压术前后影像学比较

图2 股骨头缺血性坏死患者乙自体外周血干细胞移植联合髓芯减压术前后影像学比较

ANFH的病因和病理变化较为复杂，目前多数学者认为与应用激素、饮酒和创伤、结缔组织病等因素有关。创伤性股骨头缺血性坏死是因为股骨头血液循环破坏而发生；非创伤性股骨头缺血性坏死一般认为是骨质与骨髓内血管腔被栓塞所致。近期研究发现股骨头坏死的发病可能与成骨细胞及骨髓基质细胞的功能下降有关[1-2]。在股骨头坏死后均可见骨髓内前体细胞数量减少，活性受到抑制。因此可以将骨坏死疾病认为是一种骨细胞和（或）干细胞的疾病[3-4]。

ANFH多见于青壮年患者，如果不进行早期治疗，85﹪以上有临床症状的FacitⅠ期和Ⅱ期患者在2年内会因为关节面塌陷而需要进行股骨头置换[5]。但人工关节的使用年限不能满足预期使用寿命，保留髋关节的手术治疗成为目前研究的主要方向。ANFH理想的治疗时间应在病变早期，尤其在X射线检查发现之前，积极采取措施可防止股骨头塌陷，保存关节功能。对于早期ANFH的治疗，国内外采用了许多方法，目前尚无一种方法能取得满意的效果。临床手术治疗早、中期ANFH的方法很多，基本原理都在于股骨头血流供应，降低股骨头髓内压力，促进坏死组织修复[6]。

1964年，Ficat和Arlet[7]进行骨功能探查时发现，髓芯减压术后患者常可立刻缓解疼痛。其理论依据是骨坏死患者股骨头内血流减少且常伴骨内压增高，髓芯减压能降低髓腔内压力，刺激血管新生。Wang等[8]于1985年采用放射性微球技术证实髓芯减压术确实能改善股骨头的血液循环。然而髓芯减压虽然可以有效地缓解早期骨坏死的自然过程，但没有彻底解决股骨头的修复问题，骨内压升高的恶性循环若继续出现则会不断降低股骨头生物强度，最终导致股骨头塌陷。

外周血干细胞来源于中胚层，具有多向分化潜能，在特定的理化条件与细胞因子的诱导下，可定向地向成骨细胞、血管内皮细胞等方向分化[9-10]。干细胞有引导组织修复的潜能，种植的干细胞及CD34片段能够分泌多种血管生成相关的细胞因子，从而促进了坏死区内的血管生成，促进股骨头坏死的修复[11]。骨髓干细胞动脉灌注在兔股骨头坏死实验研究结果表明，骨髓干细胞可疏通发生病变的股骨头内血管，改善股骨头坏死区及周围组织血液循环，促进血管再生[12]。随着干细胞技术的发展，国内外部分学者进行了干细胞注射移植治疗股骨头坏死尝试，获得较满意结果[13-14]。Gangji等[15]报道在髓芯减压术后经环钻注入干细胞悬液，结果提示髓芯减压术后加骨髓干细胞移植治疗早期股骨头坏死的疗效明显优于单纯髓芯减压术。

本研究在髓芯减压治疗基础上，沿减压通道注入外周血干细胞，既能改善骨内高压、骨微循环障碍等病理状态，又能提供股骨头修复重建的种子细胞，为新骨头生成、替代死骨创造良好的环境，刺激新骨形成，从而有效地防止了股骨头进一步塌陷，并获得了较好的临床效果。

本研究结果表明：术后3、6、12个月的Harris评分与术前比较有提高，术后3个月A、B组Harris评分比较差异无统计学意义，但随着时间推移，术后6、12个月B组Harris评分显著优于A组，且MRI显示股骨头坏死区显著小于A组。提示自体外周血干细胞移植联合髓芯减压术治疗早中期股骨头坏死可显著减轻关节疼痛、有效恢复关节功能、加速病灶区骨组织修复，疗效明显优于单纯髓芯减压术。因此采用自体外周血干细胞移植联合髓芯减压术是对早中期股骨头缺血性坏死的一种有效治疗方法，值得进一步推广应用。

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