【微骨折技术在治疗膝关节软骨缺损中的应用进展】 膝关节软骨缺损

　　　　软骨缺损是一种膝关节常见损伤且很难自愈1，2，治疗方法包括微骨折术、自体软骨细胞移植、自体软骨移植、同种异体软骨移植、软骨成形术、关节置换术以及保守治疗等，目前还没有一种治疗的金标准。微骨折技术是一种利用骨面钻孔使得含有间质干细胞的骨髓血渗出从而修复软骨的技术。此技术一出现便很快应用于治疗膝关节软骨缺损。其费用低廉、创伤较小、操作简单、疗效可靠3，4，经过近30年的不断探索和改良，已经广泛应用于治疗髋关节、踝关节、肘关节及肩关节的软骨缺损5～8。在美国，微骨折手术一度成为治疗单纯膝关节软骨缺损的一线手术方法9，10。现就将其在治疗膝关节软骨缺损中的应用进展做一综述。
　　适应证和禁忌证
　　急性膝关节损伤导致的软骨全层缺损应早期治疗。而慢性损伤或退变导致的软骨缺损需首先保守治疗，12周保守治疗无效可考虑行微骨折术。保守治疗包括改变生活习惯、物理疗法、关节内药物注射等。
　　对于膝关节，微骨折术最主要的适应证为11。Steadman等报道使用微骨折技术治疗4cm2的缺损12，但结果无统计学差异。其次是胫骨股骨之间负重区域及髌骨股骨接触区域的全层软骨缺损13，延伸至软骨下骨的不稳定性软骨损伤也可行微骨折术。
　　术后无法进行康复训练者为禁忌证。术后康复训练是微骨折术非常重要的一环，即使手术非常成功，如果术后无法严格遵循康复计划，疗效也会变得很差。故同意并有能力进行术后康复训练才可行微骨折术。力线不良是该手术的禁忌证，术后早期软骨承重能力很差，力线不良会使得此时再生软骨区域承受过度的压力负荷，但术前得到纠正者仍然可以酌情实施手术14。体重指数>30，缺损面积>4cm2、年龄>40岁的患者疗效不佳。老年人和肥胖是该手术的相对禁忌证，因为年龄是影响术后软骨恢复的因素之一，有些患者甚至因为年龄因素无法完成术后康复训练15，而肥胖则会严重增加修复组织早期的压力负荷。全身退变性疾病、炎症性关节炎和膝关节不稳定也是相对禁忌证。以上没有一项是绝对禁忌证，在保证良好术中操作的前提下可因人而异，根据具体情况酌情放宽指证，但是术前必须给患者树立恰当的期望值16，17。
　　手术技术和改良
　　此技术最初就只是在软骨上钻孔，刺激骨髓。后来的改良包括祛除钙化软骨层，再生软骨床的准备，生物材料的联用、个体化的术后康复方案等18，19。
　　现代理念的基本操作和要点：微骨折术可采用标准的膝关节镜入路。确定损伤位置后，刨刀或刮匙清除松动变性的软骨，需注意不可损伤正常、稳定的软骨结构。下一步是祛除钙化软骨层，可使用刮匙进行操作，也可加用刨刀。此步骤应注意，过度的清除会损伤软骨下骨板，造成软骨下骨的不稳定或软骨形态的改变；但清除不充分亦会不利于修复组织的再生过程从而影响预后，所以钙化软骨层的清除要把握好度。软骨下骨要尽量保持完整，但不能过于光滑，否则骨髓凝块不易于黏附。接下来要准备再生软骨床，打造一个具有稳定全层软骨边缘的区域，使其可以限制渗出的骨髓凝块、保护再生组织。而后镜下进行缺损区域的钻孔，为避免局部的热损伤，应使用微骨折钻孔专用的镜下钻孔锥，钻孔锥有很多角度，以使得各个位置的钻孔与骨面垂直。钻孔顺序应由四周至中央，在不影响各个孔完整性的情况下，各个孔的距离越近越好，约3～4mm。此时适当降低关节镜下压力和止血带，如有骨髓血液或脂肪微滴渗出则孔的深度合适，若没有，则需再深一些。有研究提示钻孔区的低能量震动刺激可能会提高再生组织中透明软骨的含量，但该技术仍处于动物实验阶段20。术后应尽量避免使用关节引流甚至负压引流，否则会不利于骨髓凝块的形成。术后评估对于微骨折术很关键，可起到监测、随访的作用，其中最重要的一项手段就是磁共振，磁共振是一项可以定量分析再生软骨情况的最有效的非侵袭性手段21～23。
　　生物材料或其他技术的联合使用：微骨折技术的关键环节在于含有间质干细胞的血凝块的填充。而修复组织的成熟需要一定时间，在形成早期比较脆弱，所以要避免负重和大幅度活动对它的影响。生物材料可以起到支架作用，使细胞保持在一定的位置上，从而增强血凝块的早期机械稳定性，易于生长，减少流失24。修复组织成熟后，生物支架可自行吸收。目前已有很多材料被研究用于此功能，包括自体纤维块、外源性纤维胶体、藻酸盐、琼脂糖、胶原蛋白、透明质酸、聚氨基葡糖以及一些人工聚合物。此外，生物活性材料可以提升和改善细胞增殖、分化、基质生成，起到生物活性补体的作用，从而产生更多的透明软骨。这是一个十分复杂的过程，如何精确调控定向软骨分化而非成骨分化仍需进一步研究。
　　生物活性因子是一些可以增进或抑制细胞分化、增殖、基质生成的蛋白质类。间质干细胞需要向软骨分化而非成骨，将生物活性因子注入钻孔中可以通过其生物学作用增加透明软骨的生成量。但是因子的选择、关节内停留时间、定向分化的调控、注射的时机等问题仍有待进一步研究。动物实验表明，骨形态发生蛋白的与微骨折术的联用可增加术后透明软骨的生成量25。
　　最近有动物实验表明微骨折联合软骨移植比单纯微骨折效果好，恢复快，这为理想治愈大面积软骨缺损提供了一种新方法26，27。
　　康复训练方案的选择
　　微骨折后的康复训练是微骨折治疗体系中十分重要的一步，其最终目的为骨髓液中间质干细胞的分化和细胞外基质的产生提供理想的微环境，对于患者的预后至关重要。一般来说，术后前8周是为了恢复膝关节活动度；术后6～9个月内不可进行剧烈运动。术后康复方案应该个体化，根据手术区域是否为负重区域，大体可分为两种。 　　负重区域患者：负重区域患者术后可立即在CPM机引导下开始被动运动。最初的关节活动度30°～70°，然后以10°或20°的速度逐渐增加至正常范围，增加的速度以患者的最大耐受量为标准。CPM机的训练速度一般为1分钟1个关节活动周期，也可根据患者的耐受情况进行调整。对于白天不能耐受训练者，也可晚上进行CPM机训练，保证每24小时锻炼6～8小时即可。如果无CPM机器或因为其他原因无法使用CPM的，可人工辅助患者进被动膝关节活动，3次/日，一次约500个屈伸运动，使其越快恢复完全的关节活动度越好。负重区域患者术后还应进行6～8周的拐杖辅助下的足趾点地负重训练。缺损面积小者可以将此训练的持续时间进行微调。早期一般不使用支具，但是当术后初期过后，患者开始增加训练强度时，可以使用支具以减轻手术区域的负重。患者在术后1～2周后开始无阻力的脚踏车训练和水下训练。水下训练的内容为使用木板和救生背心进行深水跑步。8周后患者能完全负重后，可以加大关节的运动强度，开始关节周围肌肉的强化练习。此后才开始允许患者进行各种负重训练，但负重训练需间歇进行。
　　非负重区域患者：对于非负重区域的患者，术后需给予可限制关节活动角度的支具至少8周。限制角度约为屈曲20°。目的是消除手术区域的剪切力，避免修复组织的损伤。因为步行时随着股四头肌的活动，膝关节屈曲角度越大，剪切力越大。在CPM训练时可解锁或祛除支具，这些患者尽管有支具锁定，但在CPM机辅助的被动活动下，也可很快恢复至正常活动度。前8周的负重均应在支具内完成，当恢复至完全关节活动度后约1周，可将其拆除。拆除支具后患者开始强化训练，但术后4个月内应避免涉及到软骨缺损处的强化训练。
　　然而，值得一提的是，尽管有很多基础研究支持CPM为术后的常规锻炼模式，一些临床报道也都遵循这一训练模式，但是术后CPM机的使用仍然没有循证医学的临床依据。
　　微骨折技术的临床评估
　　微骨折技术的优点：除了微骨折手术，治疗膝关节软骨缺损的方法有自体软骨细胞种植、自体软骨移植、同种异体软骨移植、简单的无需微骨折的骨软骨成形术、关节置换术、持续的保守治疗等。选择何种手术取决于患者的具体情况和损伤特点。但相比而言，微骨折术有很多优点：首先，其术后的疗效比较可靠；其次，技术和操作相对于自体移植、自体细胞植入或异体移植相对简单；再者，微骨折无需关节切开，也没有繁琐复杂的操作步骤，且治疗费用低廉。而单纯的软骨成形术或关节内清扫治疗软骨缺损则疗效不佳。
　　并发症：微骨折并发症比较少见，且一般不严重，易于处理。患者微骨折术后会偶感疼痛，但一般较轻。骨赘、软骨下硬化、囊肿、关节异响、砂样感觉、局部肿胀也会在微骨折术后偶有出现。这些症状一般比较短暂，并且不伴有疼痛症状，多有自限性，无需处理。严格来说，导致微骨折二次手术的原因一般不是并发症，而是后期再生软骨的退化、病情的反复，微骨折术的二次手术率约7%～20%，其中大多归咎于不充分、不恰当的术后康复训练。
　　临床疗效评估：与软骨移植术比较：Crawford的随机对照研究结果显示，最新的软骨移植术NeoCart的两年临床随访临床疗效要优于微骨折术。Krych等的回顾性对照研究表明对于膝关节软骨缺损，软骨移植术后和微骨折术后的中期临床随访结果无统计学差异，但软骨移植术后的患者运动水平要优于微骨折。与软骨细胞移植术比较：Basad和Saris等的随机对照研究均表明，软骨细胞移植技术短期随访疗效要优于微骨折技术。而Kon等指出，微骨折技术可获得更好更快的短期临床疗效，但长期随访结果却不及软骨细胞移植术。另有随机对照实验认为：2～5年的随访研究临床疗结效果两种方法相当。有一项随机对照研究结果显示，和自体软骨细胞移植术比较，患者随访时的Lysholm评分、疼痛评分及组织学评估均没差异有显著性，但是微骨折术后的躯体功能评分较高。
　　由此看来，微骨折技术与另外两项较为有效的技术软骨移植术和软骨细胞移植术比较而言，操作和费用上有优势，但中远期随访效果则持平或稍差。
　　宏观来看，这些结果受到各个手术医师的手术水平、操作习惯、器械好坏的影响。当然也与近年来层出不穷的新技术和患者的个体因素有关。吸烟、年龄、手术部位等都会影响微骨折的疗效。股骨髁处微骨折术的效果好，年龄大、吸烟者的效果差，术中的其他操作如半月板切除、韧带修复等也或多或少地对微骨折术术后疗效产生一定影响。
　　从微观的角度，微骨折术后重建软骨大多为纤维软骨，而非透明软骨。有学者提出，微骨折术后的再生软骨纤维软骨含量太高，其生物学作用远远不及膝关节生理性的或移植而来的自体透明软骨。虽然有基础实验表明微骨折后的再生组织可以有效的代替原有组织。但临床研究的结果表明含量过高的纤维软骨还是降低了修复组织的正常生理作用。
　　进一步研究方向
　　对于治疗膝关节软骨缺损，微骨折技术简单有效，但长期随访结果差强人意，易发生功能退变。进一步研究方向包括：①如何调控间质干细胞的增殖、分化；②如何利用生物材料、活性因子或损伤周围组织液中的多能干细胞提高修复组织中透明软骨的含量，改善微骨折术后的疗效；③开展微骨折术与其他技术如软骨移植的联合应用研究；④如何在保证疗效的前提下扩大适应证；⑤进一步进行大样本的长期随访研究、随机对照研究和统计学研究。
　　参考文献
　　1Hjelle K，Solheim E，Strand T，Muri R，Brittberg M.Articular cartilage defects in 1，000 knee arthroscopies.Arthroscopy，2002，18（7）：730-734.
　　2Buckwalter JA.Articular cartilage：injuries and potential for healing.J Orthop Sports Phys Ther，1998，28（4）：192-202. 　　3Riyami M，Rolf C.Evaluation of microfracture of traumatic chondral injuries to the knee in professional football and rugby players.J Orthop Surg Res，2009，4：13.
　　4Negrin L，Kutscha-Lissberg F，Gartlehner G，Vecsei V.Clinical outcome after microfracture of the knee：a meta-analysis of before/after-data of controlled studies.Int Orthop，2012，36（1）：43-50.
　　5Byrd JW，Jones KS.Osteoarthritis caused by an inverted acetabular labrum：radiographic diagnosis and arthroscopic treatment.Arthroscopy，2002，18（7）：741-747.
　　6Navid DO，Myerson MS.Approach alternatives for treatment of osteochondral lesions of the talus.Foot Ankle Clin，2002，7（3）：635-649.
　　7Bradley JP，Petrie RS.Osteochondritis dissecans of the humeral capitellum.Diagnosis and treatment.Clin Sports Med，2001，20（3）：565-590.
　　8Siebold R，Lichtenberg S，Habermeyer P.Combination of microfracture and periostal-flap for the treatment of focal full thickness articular cartilage lesions of the shoulder：a prospective study.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2003，11（3）：183-189.
　　9Alford JW，Cole BJ.Cartilage restoration，part 2：techniques，outcomes，and future directions.Am J Sports Med，2005，33（3）：443-460.
　　10Cole BJ，Pascual-Garrido C，Grumet RC.Surgical management of articular cartilage defects in the knee.J Bone Joint Surg Am，2009，91（7）：1778-1790.
　　11Gomoll A H. Microfracture and augments. J Knee Surg，2012，25（1）：9-15.
　　12Steadman JR RWG，Briggs KK.Microfracture chondroplasty：indications，techniques，and outcomes.Sports Med Arthrosc Rev，2003，11（4）：236-244.
　　13Steadman JR，Briggs KK，Rodrigo JJ，Kocher MS，Gill TJ，Rodkey WG.Outcomes of microfracture for traumatic chondral defects of the knee：average 11-year follow-up.Arthroscopy，2003，19（5）：477-484.
　　14Frisbie DD，Oxford JT，Southwood L，et al.Early events in cartilage repair after subchondral bone microfracture.Clin Orthop Relat Res，2003，407：215-227.
　　15Knutsen G，Engebretsen L，Ludvigsen TC，et al.Autologous chondrocyte implantation compared with microfracture in the knee.A randomized trial.J Bone Joint Surg Am，2004，86（3）：455-464.
　　16Steadman JR，Rodkey WG，Briggs KK.Microfracture to treat full-thickness chondral defects：surgical technique，rehabilitation，and outcomes.J Knee Surg，2002，15（3）：170-176.
　　17Steadman JR，Miller BS，Karas SG，Schlegel TF，Briggs KK，Hawkins RJ.The microfracture technique in the treatment of full-thickness chondral lesions of the knee in National Football League players.J Knee Surg，2003，16（2）：83-86.
　　18Frisbie DD，Trotter GW，Powers BE，et al.Arthroscopic subchondral bone plate microfracture technique augments healing of large chondral defects in the radial carpal bone and medial femoral condyle of horses.Vet Surg，1999，28（4）：242-255. 　　19Zantop T，Petersen W.Arthroscopic implantation of a matrix to cover large chondral defect during microfracture.Arthroscopy，2009，25（11）：1354-1360.
　　20Wang Q，Li ZL，Fu YM，et al.Effect of low-energy shock waves in microfracture holes in the repair of articular cartilage defects in a rabbit model.Chin Med J（Engl），2011，124（9）：1386-1394.
　　21Theologis AA，Schairer WW，Carballido-Gamio J，Majumdar S，Li X，Ma CB.Longitudinal analysis of T（1rho） and T（2）quantitative MRI of knee cartilage laminar organization following microfracture surgery.Knee，2011.
　　22Von Keudell A，Atzwanger J，Forstner R，Resch H，Hoffelner T，Mayer M.Radiological evaluation of cartilage after microfracture treatment：A long-term follow-up study.Eur J Radiol，2012，81（7）：1618-1624.
　　23Watanabe A ，Boesch C ，Anderson SE， Brehm W，Mainil VP.Ability of dGEMRIC and T2 mapping to evaluate cartilage repair after microfracture：a goat study.Osteoarthritis Cartilage，2009，17（10）：1341-1349.
　　24Dhollander AA，Verdonk PC，Lambrecht S，et al.The combination of microfracture and a cell-free polymer-based implant immersed with autologous serum for cartilage defect coverage.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2011.
　　25Yang HS， La WG， Bhang SH，et al. Hyaline cartilage regeneration by combined therapy of microfracture and long-term bone morphogenetic protein-2 delivery.Tissue Eng Part A，2011，17（13-14）：1809-1818.
　　26Xing L ，Jiang Y ，Gui J ，et al.Microfracture combined with osteochondral paste implantation was more effective than microfracture alone for full-thickness cartilage repair.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2012.
　　27Lane JG， Healey RM， Chen AC，Sah RL， Amiel D.Can osteochondral grafting be augmented with microfracture in an extended-size lesion of articular cartilage.Am J Sports Med，2010，38（7）：1316-1323.

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