自体骨软骨移植治疗股骨髁软骨缺损*

鲁 锐， 潘其勇， 李文凯， 袁雪峰， 尚小斌， 王鹏程， 毛泽楷， 黄小建， 游洪波

华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科，武汉 430030



临床研究

自体骨软骨移植治疗股骨髁软骨缺损*

鲁 锐， 潘其勇， 李文凯， 袁雪峰， 尚小斌， 王鹏程， 毛泽楷， 黄小建， 游洪波△

华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科，武汉 430030

目的 探讨自体骨软骨移植技术治疗股骨髁软骨缺损的临床疗效。方法 选取同济医院2011年9月至2014年3月收治的股骨髁负重区软骨缺损患者的患膝，共19例，均经膝关节MRI及手术过程中获得确认，其软骨缺损面积在0.64～4.15 cm2。于软骨缺损处制备合适的骨床后，在同侧股骨髁非负重区截取不同直径及深度的骨软骨柱(包含软骨及软骨下松质骨)植入到软骨缺损处，并保证移植的骨软骨柱高于正常软骨面1 mm左右，同时将凝血块覆盖骨软骨柱。术后1周内即在床上行患肢股四头肌及膝关节不负重屈伸功能锻炼，术后2～8周拄拐患肢不负重行走，8周后部分负重行走，3个月后恢复正常行走。结果 所有患者均获得随访，时间25～46个月，平均33个月，Lysholm评分由术前的(57.63±10.33)分提升至末次随访时的(86.31±11.61)分(P<0.05)，术后优良率占78.95%。VAS评分由术前的(5.95±1.26)分下降至术后的(0.74±1.15)分，疼痛明显缓解。术后症状均有所改善，无感染、血栓、移植物脱出等并发症，所有患者对术后效果表示满意。结论 对于年轻患者，骨软骨移植技术治疗股骨髁局部软骨缺损短期疗效显著，费用较低，可在临床推广应用。

骨软骨移植； 软骨缺损； 股骨髁； 临床疗效

膝关节是人体的主要负重关节，而关节软骨在人体的承重过程中发挥着重要的作用，其光滑、有弹性，能够最大限度地吸收、缓冲应力，当关节软骨损伤后其对力的吸收作用降低，因而会导致关节的损伤、退变进行性加重。由于关节腔内无血管和淋巴组织，营养物质主要通过弥散方式抵达，使得受损的关节软骨自身修复能力有限。随着人们生活节奏的加快，交通及创伤导致的软骨损伤病例增多，由关节软骨损伤导致的创伤性膝骨关节炎的数量也在增加，软骨损伤给患者生活质量带来了较大影响，也加剧了社会经济负担，为此国内外学者一直在进行有益的探索以寻求软骨缺损的治疗方法。目前，临床上修复关节软骨的措施主要有微骨折术、软骨下骨板钻孔术、自体软骨细胞移植术、自体骨软骨移植、异体骨软骨移植等，这些方法临床效果报道不一。本文就自体骨软骨移植技术在股骨髁软骨缺损方面的疗效作一汇报。

1 资料与方法

1.1 临床资料

所选病例均满足：术前疼痛不适症状明显，膝关节X线显示无明显骨性关节炎表现，膝关节MRI提示股骨髁负重区软骨损伤，不伴交叉韧带断裂及半月板损伤，年龄小于50岁者，既往无膝关节手术病史。符合入选标准的病例17人，其中男性12人，女性5人，年龄18～47岁。双患膝者2人，总患膝数19例，其中左膝9例，右膝10例。12人为创伤所致，余5人(其中2人为双患膝)损伤原因不明。股骨内侧髁8例，外侧髁11例。缺损面积大小在0.64～4.15 cm2且缺损深度均未超过软骨下1.5 cm，其中≤2 cm2的患膝11例，>2cm2且<3 cm2患膝6例，≥3 cm2者2例。所有患者以膝关节疼痛为主要不适，活动后加重，部分患者伴关节肿胀、积液及交锁别卡感，2位双患膝者术中发现关节腔游离体。术中依据国际软骨修复协会软骨损伤分级标准(international cartilage repair society，ICRS)进行分级[1-2]，其中Ⅳ级10例，为软骨全层撕裂或剥脱并暴露软骨下骨，部分为局限性软骨剥脱；Ⅲ级者9例，为软骨软化，未达软骨下骨；Ⅰ级(软骨表浅的开裂)和Ⅱ级(软骨损伤<软骨厚度的1/2)软骨损伤未纳入修复标准。

1.2 手术方法

全部病例均选择患肢神经阻滞麻醉，平卧位。依据术前患膝MRI选择膝前内或前外侧入路，逐层切开皮肤、皮下组织、筋膜，沿髌骨内或外侧支持带切开并钝性分离股四头肌远端肌肉，切开关节囊，将髌骨推至侧方，完全暴露关节腔，证实软骨缺损存在，并测量软骨缺损区面积大小及深度。所用骨软骨移植器械为Smith & Nephew公司生产。具体手术方法如下。

1.2.1 制备骨软骨柱移植床 用骨软骨柱专用制备器械刮除软骨下骨表面附着的瘢痕组织，修整软骨缺损区，取出软骨缺损区的软骨下骨质至软骨下15 mm或20 mm，取出的软骨下松质骨柱留待后用。测量软骨缺损面积并设计合适孔径大小的空心圆柱状骨软骨柱受体区(取骨软骨柱的环锯直径规格有2.7、3.5、4.5、6.5、8.5 mm，本研究中根据需要仅采用了前面3种规格的环锯)，若测量需植入多个骨软骨柱，所制备的各相邻骨软骨移植床之间最好保留1～2 mm的软骨下骨质，以保证移植后的骨软骨柱的稳定性利于生长愈合。对剥脱性骨软骨炎患者，应明确潜在的软骨剥脱区，如按压成囊性感或乒乓球感，并根据剥脱程度决定潜在剥脱软骨的去留。

1.2.2 制备骨软骨柱供体 在股骨髁非负重区选取与软骨缺损处关节面曲率一致或接近一致的部位做好标记，用骨软骨柱环锯(所选环锯直径及设定深度应与预先制备好的骨软骨移植床孔径及深度一致)制备与骨软骨床相匹配的骨软骨柱，取出过程中应小心操作，避免左右摇摆，以免取出的骨软骨柱断裂。

1.2.3 植入骨软骨柱供体 用配套骨软骨柱移植管芯打压器将制备好的骨软骨柱打压至相应的骨软骨柱移植床中，并将制备骨软骨柱移植床取出的软骨下松质骨柱植入到股骨髁骨软骨柱供体区。

1.2.4 移植物稳定性的检查 复位髌骨，反复屈伸活动膝关节检查移植的骨软骨柱是否稳定，如不稳定可选择松质骨填塞或重新制备合适的骨软骨柱供体。稳定后逐层缝合各层组织。

1.3 术后功能锻炼与康复

术后1周内即在床上行患肢股四头肌及膝关节不负重屈伸功能锻炼，术后2～8周拄拐患肢不负重行走，8周后部分负重行走，3个月后恢复正常行走。

1.4 术后随访和评价指标

术后定期进行电话和门诊随访，记录手术前后的膝关节X线、MRI表现、Lysholm评分(按>94分为“优”、84～分为“良”、60～分为“中”、<60分为“差”分级)、VAS评分及术后并发症等，以此对术后疗效进行评估。

1.5 统计学方法

应用SPSS 20.0统计学软件，组间比较采用配对样本t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者(19例膝)均获随访，时间25～46个月，平均33个月，术前Lysholm评分(57.63±10.33)分，术后末次随访Lysholm评分(86.31±11.61)分，相比术前其评分明显提高(28.68±9.51)分，差异有统计学意义(t=13.15，P<0.05)，见图1、2。其中“优”5例(26.32%)，“良”10例(52.63%)，“中”2例(10.52%)，“差”2例(10.52%)，优良率占78.95%。术后症状均有所改善，无感染、血栓、移植物脱出等并发症。患者的VAS疼痛评分由术前的(5.95±1.26)分降为术后的(0.74±1.15)分，患者疼痛较前缓解，其中患膝完全无疼痛者有11例。术后随访复查患膝X线片及MRI未见明显关节炎表现，MRI显示移植的骨软骨柱的软骨面与正常软骨的厚度相当，软骨面基本得到连接愈合，部分患者软骨下骨部位有少许骨髓水肿信号(图3)。

图1 各例患膝手术前后膝关节Lysholm评分柱状图Fig.1 Histogram of preoperative and postoperative Lysholm score of knee joint

图2 手术前后膝关节Lysholm评分比较Fig.2 Comparison of preoperative and postoperative Lysholm score of knee joint

a：术前左膝X线正、侧位，无明显骨性关节炎改变，侧位片红色箭头处示负重区塌陷；b：术前MRI示股骨外侧髁软骨病变；c：术中示股骨外侧髁负重区软骨缺损，获取非负重区骨软骨柱并将其移植至负重区软骨缺损处；d：术后1个月见骨软骨缺损区移植的骨软骨柱；e：侧位及轴位骨软骨柱供体区呈中高信号改变；f：术后18月复查左膝X线，术前塌陷处生长愈合可、骨皮质连续；g：术后18月移植区可见软骨的连续性低信号，骨软骨愈合可，软骨面平整连续，骨髓水肿消失。图3 某44岁男性患者外伤后左膝股骨外侧髁软骨缺损的自体骨软骨移植治疗Fig.3 Pictures illustrate a 44-year-old man with lateral femoral condylar cartilage injury of left knee

3 讨论

3.1 软骨缺损治疗现状

关节软骨是构成关节的最表面部分，附着在骨性关节的表面，光滑富有弹性，起着吸收振荡、缓冲应力及利于关节活动的作用。其多为透明软骨，组织结构分为4层，由表及里分别为表层、过渡层、深层和钙化层。其中表层结构最为重要，它最薄且富含软骨细胞，又分为平行排列的胶原层和垂直于关节面的胶原层，二者共同构成屏障系统防止滑液中的抗体等大分子进入软骨，使其免受免疫系统的影响。所以当关节软骨损伤后，其表层破坏不仅影响力学性能，也使其屏障作用丧失，继而发生免疫反应及炎症反应而继发骨关节炎。随着人们生活节奏的加快，由创伤、剥脱性骨软骨炎等造成的股骨髁软骨缺损的人数在递增，而且发病人群多较年轻，故而降低因关节软骨缺损继发骨性关节炎发生率显得尤为重要。

国内外学者对软骨缺损治疗进行了不懈的探索，微骨折术、软骨下骨板钻孔术、自体软骨细胞移植术等方法均应用于临床，这些修复方法各有其优缺点，但是这些治疗方法所形成的软骨主要为纤维软骨，其组织学及力学性能不及正常的透明软骨，最终无法遏制关节退变的发生发展。

骨软骨移植作为一门新技术，它包括自体骨软骨移植、同种异体骨软骨移植及生物型异种骨软骨移植[3]。自体骨软骨移植技术一直是国内外学者的研究热点，Mithoefer等[4-6]经动物实验研究认为自体骨软骨移植技术相比其他软骨缺损治疗方法疗效肯定，有其优越性。Hangody等[7]采用前瞻性临床研究对患者进行了二次关节镜探查，证实移植部位的软骨面光滑，愈合良好，组织学显示移植的骨软骨柱完成成活，骨软骨柱供体区由纤维软骨填充，为临床的广泛应用提供了理论支撑。随后，国外诸多报道证实该技术在治疗发生率较小的创伤后桡骨远端关节软骨、髌骨及距骨等处的软骨缺损疗效显著[8-10]，另有报道在髋膝关节镜下逆行自体骨软骨移植治疗股骨头软骨缺损及膝关节胫骨平台软骨缺损，也取得了满意的临床疗效[11-12]，对该技术治疗膝关节软骨缺损进行了长达9年以上的随访研究显示效果明确[13-14]。国内也有学者[15]对100例股骨髁软骨缺损进行了关节镜下自体镶嵌式骨软骨移植，术后患者病情明显好转，膝关节不适症状消失，关节活动度正常，MRI显示移植骨软骨位置良好，原软骨缺损区表面平整。张洪美等[16]通过自体镶嵌式骨软骨移植技术治疗19例膝骨关节炎伴局灶性软骨缺损，术后随访12～34个月(平均24个月)，患者疼痛基本消失，功能恢复，改良Lysholm评分改善，术后复查MRI示原软骨缺损区表面光滑，移植的软骨下骨愈合良好，总有效率94.8%。曹飞等[17]认为骨软骨柱移植技术是治疗股骨髁Ⅲ～Ⅳ级软骨损伤安全有效的临床治疗方法，对关节负重面局灶性软骨缺损有确切的治疗效果。

3.2 本研究治疗软骨缺损的经验

目前自体骨软骨移植治疗膝关节股骨髁软骨缺损的方式有膝关节镜下及开放下操作2种术式，二者各有利弊。膝关节镜下操作手术创伤小，但镜下制备骨软骨柱受体区及供体相对困难，容易出现视觉差，移植物容易滑脱，操作精度不高，容易发生供体制备失败及因供体失败需再次取骨软骨柱造成供体区创伤增大，而且手术费用相对较高；而开放下进行此项技术，可以在直视下进行，易于操作，精准度高，取得植入骨软骨柱成功率明显增高，可减少对供体区的损伤，利于术后康复，唯一弊端即手术切口偏大。考虑到关节镜的普及度、学习曲线和软骨对关节功能的极大重要性及因软骨移植失败带来的负面影响，本研究认为不能单纯强调微创，提高软骨的修复率对患者日后膝关节功能更为重要，故本组采取在开放直视下进行此项手术。

自体骨软骨移植的技术要点在于骨软骨柱移植床的制备、骨软骨柱供体的制备及供体的植入，其手术成功的关键在于如何使移植的骨软骨柱与软骨缺损区更紧密地结合，达到更好地匹配，防止植入物滑脱导致的失败，所以在手术过程中所截取的骨软骨柱直径及深度应严格与钻孔制备的骨软骨柱移植床的孔径大小及深度保持一致，这些操作在开放下进行会使手术更加精细准确。骨软骨柱供体区的选择同样关系到骨软骨柱软骨面弧度与缺损区的匹配，Nishizawa等[18]推荐股骨髁前部的骨软骨缺损将股骨滑车中心部位作为供区，股骨髁后部的骨软骨缺损则选择滑车周围区域，本研究在直视下制取骨软骨柱，无关节镜下的视觉差，对缺损区的软骨面弧度有一定的判断，为避免滑车软骨面的缺损所致的髌股关节炎，遂选择股骨髁外围非负重区且与缺损区软骨面弧度匹配度最高的区域作为供体区。另外，对形态不规则的软骨缺损区域可选取多个不同直径的骨软骨柱进行填充，以减小多个骨软骨柱之间的间隙，这样可以减少为填充骨软骨柱之间的间隙而形成的纤维软骨的面积，使软骨缺损区移植后正常透明软骨占的比例更大。对于形态规则的软骨缺损区域可选用单个最为匹配的骨软骨柱进行移植，因为直径较大的骨软骨柱可以获得更好的初始稳定性，而且其稳定性会随骨软骨柱数量的增加而有所下降，Kordas等[19]的力学实验也证实了这一点。植入时，保证移植的骨软骨柱高于正常软骨面1 mm左右，以预防术后功能锻炼过程中骨软骨柱的塌陷。另外，在移植物制备的敲出过程中，需要助手做防护性阻挡及减小冲击力，防止所制备的骨软骨移植柱的弹出污染及断裂，如不慎污染而又供体有限，可用0.5%碘伏浸泡消毒5 min后，用生理盐水冲洗1 min再植入，防止术后感染。另外，对于症状明显、膝关节MRI明确提示软骨损伤而不伴半月板、交叉韧带损伤，但在暴露关节腔后软骨覆盖完整的病例，需要结合患者不适症状的具体部位和影像学资料，仔细观察软骨表面，对于细微的凹陷和凸出以及按压呈囊性或明显的乒乓球感，考虑软骨出现分层或即将剥离或已经与软骨下骨剥离但未掉落，应对该区域的软骨进一步检查，以免漏诊引起软骨的进一步损伤。

对于自体骨软骨移植术适用的软骨缺损范围，普遍认为该技术适用于软骨缺损面积小于3 cm2的病例，Lynch等[20]对膝关节软骨缺损自体骨软骨移植进行了系统评价，评价手术效果令人满意，并认为该项技术最佳适用软骨缺损范围在≤2 cm2，虽然如此，但本文中部分患者的软骨缺损面积大于此值而术后效果仍相当令人满意。另外，本文所报道的19例患膝有外伤导致的软骨缺损、不明原因的软骨剥脱，但笔者认为该项技术同样适用于一些局限性的良性病变(如良性肿瘤)所导致的软骨缺损，比如Adachi等[21]报道了1例骨样骨瘤所导致胫骨平台处软骨缺损，通过逆行自体骨软骨移植技术，术后随访18个月，患者疼痛完全消失、效果满意。笔者认为，自体骨软骨移植适应证选择的关键在于保证软骨缺损区临近关节软骨及软骨下骨的正常性，通过正常软骨下骨的支撑、血供营养和正常软骨组织、骨髓间充质干细胞、滑膜源性的间充质细胞的转化生长作用，而与移植的自体骨软骨柱镶嵌并达到修复效果。这就要求术者在制备骨软骨柱移植床的过程中，在做到最小的骨和软骨损伤的同时要保证骨软骨移植床的正常性。此外，我们认为，年龄越小软骨的生长愈合能力越强，Kanto等[22]对一6岁的膝关节剥脱性软骨炎实施自体骨软骨移植技术，术后6个月复查缺损软骨即得到了愈合，效果满意，目前此技术也仅应用于中青年患者，未见老年病例的报道。

自体骨软骨移植术后的效果评估最直接方式是通过直视下观察软骨的愈合情况来判定。本研究术后所有病例的不适症状均得到了明显缓解，鉴于患者术后效果良好，本研究术后软骨愈合情况均未采用二次关节镜或切开探查，而是采取间接的方式即复查患膝磁共振(MRI)。在无法直视下观察软骨时，MRI是目前间接评估软骨损伤程度和范围最有价值的无创检查方法，它具有较高的组织对比度和分辨率，对水肿性改变非常敏感，能清晰显示软骨的形态和信号改变[23]。术前软骨缺损区通常均会由关节液填充，在MRI上表现为不同于正常关节软骨的高信号改变或软骨弧度的中断，另外软骨损伤者多伴有软骨下骨的骨水肿或囊性改变。术后1个月复查患膝MRI时，仍可见移植区域内的高信号骨水肿改变，可见移植的软骨与正常关节软骨相连，曲度正常，其间可见线性高信号。继续复查后可见软骨下骨高信号范围缩小或消失，移植的软骨和正常的关节软骨间连接平滑，线性高信号降低或消失，并认为此表现为移植软骨与正常软骨达到镶嵌愈合的征象。此外，患者膝关节不适症状和体征的明显改善也是间接评估软骨愈合的重要指标之一。

本文中自体骨软骨移植技术取得了很好的临床疗效，手术一期完成，成本低，无免疫反应及传播疾病等风险，但手术精细度要求很高，如骨软骨柱移植床的制备、骨软骨柱的制备，另外对供区造成医源性损伤且供体有限、不适合大面积软骨缺损的治疗。而异体骨软骨易获取、避免供区软骨损伤，取材时选择空间更大，能根据需要制成大小、形状与缺损区一致的骨软骨移植物，有利于受区的有效愈合，故而部分国内外学者将目光转向了异体骨软骨移植，如同种异体骨软骨或生物型异种骨软骨移植材料。目前的研究将同种异体骨软骨移植主要应用在膝关节软骨缺损上，长期随访已证实同种异体骨软骨移植是一种更为有效的治疗软骨缺损的方法[24]。但同种异体骨软骨移植存在排斥反应、传播疾病、费用较高等弊端，其应用受到一定的限制。相信随着同种异体骨软骨保存方法的改进，排斥反应及传播疾病等风险的降低，同种异体骨软骨移植技术会有更大的应用空间。而生物型异种骨软骨移植还需进一步的探索与实践。

总之，自体骨软骨移植技术治疗膝关节股骨髁软骨缺损短期疗效显著，不失为一个很好的治疗方法。但本研究仍有一些弊端，如随访时间较短，缺乏患膝软骨面直视下的观察及相关病理组织检查，供区和受区是否能长期维持正常或接近正常的结构和功能及长久疗效还需进一步随访和研究。

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(2016-07-20 收稿)

Cartilage Defects of Femoral Condyle Treated with Autogenous Osteochondral Grafting

Lu Rui，Pan Qiyong，Li Wenkaietal

DepartmentofOrthopaedics，TongjiHospital，TongjiMedicalCollege，HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430030，China

Objective To evaluate the efficacy of autogenous osteochondral graft for treating cartilage defects of femoral condyle.Methods Nineteen knees with cartilage defects on the femoral weight-bearing surface were chosen from September 2011 to March 2014 in our hospital，the defect areas were 0.64-4.15 cm2，and all were confirmed by MRI and knee surgery.After finishing preparation of suitable bone bed in the cartilage defect，the osteochondral cylinders with different diameters and depths，including subchondral cancellous bone and cartilage，which were got from the non-weight-bearing area of ipsilateral femoral condyle，were implanted into the cartilage defect，ensuring that implants were higher than normal cartilage around 1 mm and covered with blood clot.One week after the surgery，exercise of flexion and extension without weight-bearing was performed in quadriceps and knee of affected side；2 to 8 weeks after the surgery，the patients could walk without weight-bearing with the help of crutches；8 weeks after the surgery，they could walk with weight-bearing；3 months later，they recovered the ability to walk normally.Results All patients were followed up for 25 to 46 months(an average of 33 months).At the time of the latest follow-up，Lysholm knee score improved from(57.63±10.33)of pre-operation to(86.31±11.61)of post-operation，and the difference was statistically significant(P<0.05).Also the VAS score decreased from(5.95±1.26)before the operation to(0.74±1.15)of postoperation，the pain was relieved obviously.The excellence rate accounted for 78.95%.The knee X-ray and MRI showed no arthritis after the operation，also the MRI showed the implanted osteochondral cylinders got healed smoothly.No infection，deep venous thrombosis and graft loosening were found.All patients expressed satisfaction with postoperative results.Conclusion For younger patients，autogenous osteochondral graft is an effective way for treating local cartilage defects on femoral condyle，which has good short-term effect significantly and low cost，and can be widely applied.

osteochondral graft； cartilage defect； femoral condyle； clinical efficacy

*国家自然科学基金资助项目(No.81541020)；武汉市科技攻关计划资助项目(No.2014060101010048)

R687.3

10.3870/j.issn.1672-0741.2016.06.011

鲁 锐，男，1989年生，硕士研究生，E-mail：hblurui2008@126.com

△通讯作者，Corresponding author，E-mail：hbyouwh@aliyun.com