关节镜下自体骨软骨移植术治疗青年与中年膝关节软骨损伤的疗效比较

Abstract

目的

比较关节镜下自体骨软骨移植术（osteochondral autologous transplantation，OAT）治疗青年及中年膝关节软骨损伤患者的疗效。

方法

回顾分析 2008 年 1 月—2016 年 8 月接受 OAT 治疗的 43 例（43 膝）膝关节软骨损伤患者临床资料，其中 20～40 岁 23 例（青年组）、40～60 岁 20 例（中年组）。两组患者年龄比较，差异有统计学意义（t=14.120，P=0.001）；性别、体质量指数、合并症以及软骨损伤侧别、部位、面积、国际软骨修复协会（ICRS）分级比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。随访期间采用 Lysholm 评分、国际膝关节文献委员会（IKDC）评分评价膝关节功能，MRI 检查观察术后供区及受区的修复情况。

结果

术后两组切口均Ⅰ期愈合。两组患者均获随访，随访时间 2～8 年，平均 3.6 年。 两组术后 2 年膝关节 Lysholm 评分、IKDC 评分均较术前显著提高（P<0.05）。术前及术后 2 年时，青年组 Lysholm 评分及 IKDC 评分明显优于中年组（P<0.05）；但两组手术前后评分差值比较，差异无统计学意义（P>0.05）。术后 2 年，MRI 复查示两组受区、供区修复良好。

结论

根据患者软骨质地、厚度、弹性及损伤面积，关节镜下 OAT 可用于治疗中年膝关节软骨损伤，早期疗效较好。

软骨损伤是临床骨科常见损伤，根据国际软骨修复协会（ICRS）分级标准可分为 4 级，其中 Ⅲ～Ⅳ级软骨损伤占所有软骨损伤的 10%～20%^[1-2]。全层软骨损伤后，修复愈合能力有限^[3-4]。近年来，关于软骨修复的研究进展日新月异^[5-6]，但关节镜下自体骨软骨移植术（osteochondral autologous transplantation，OAT）因操作微创、损伤小、术后并发症少，仅需一次手术，移植骨软骨块与受区达骨与骨愈合，移植软骨与周围软骨修复愈合，且移植软骨修复为透明软骨，成为临床治疗 Ⅲ～Ⅳ 级软骨损伤的主要方法之一^[7-10]。

青年患者软骨缺损多由急性膝关节损伤和剥脱性骨软骨炎引起，是 OAT 典型手术指征^[11-13]。慢性软骨损伤及中年患者软骨损伤修复是否选择 OAT 仍存在较大争议，部分学者甚至认为此类患者为 OAT 禁忌证^{[11, 14]}。本研究旨在通过对比青年及中年患者软骨损伤 OAT 疗效差异，以期为 OAT 治疗中年（40～60 岁）患者软骨损伤提供临床依据。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 一般资料

纳入标准：① 膝关节内、外侧髁负重区及股骨滑车区软骨损伤；② 软骨损伤面积 1～3 cm²；③ ICRSⅢ～Ⅳ级软骨损伤；④ 关节镜下 OAT 治疗；⑤ 随访时间达 2 年以上。排除标准：① 合并交叉韧带及侧副韧带损伤；② 膝关节间隙<2 cm 和/或股骨机械轴及胫骨机械轴夹角>5° 的严重膝关节骨关节炎患者。本研究通过我院伦理委员会批准，患者均知情同意。2008 年 1 月—2016 年 8 月，共 43 例（43 膝）膝关节软骨损伤患者符合选择标准纳入研究。依据年龄分为两组，青年组（20～40 岁）23 例，中年组（40～60 岁）20 例，40 岁患者纳入青年组。

青年组：男 14 例，女 9 例；年龄 20～40 岁，平均 27.9 岁。体质量指数（body mass index，BMI）为 18～31 kg/m²，平均 25.4 kg/m²。左膝 11 例，右膝 12 例。软骨损伤原因为创伤及剥脱性骨软骨炎。软骨损伤部位：外侧髁 4 例，内侧髁 15 例，股骨滑车 4 例。软骨损伤面积 1～3 cm²，平均 1.69 cm²。ICRS 分级：Ⅲ级 9 例，Ⅳ级 14 例。合并半月板损伤 15 例。

中年组：男 12 例，女 8 例；年龄 40～60 岁，平均 47.9 岁。BMI 为 21～35 kg/m²，平均 27.0 kg/m²。左膝 9 例，右膝 11 例。软骨损伤原因为软骨退变及创伤。软骨损伤部位：外侧髁 2 例，内侧髁 16 例，股骨滑车 2 例。软骨损伤面积 1～3 cm²，平均 1.65 cm²。ICRS 分级：Ⅲ级 12 例，Ⅳ级 8 例。合并半月板损伤或退变 13 例。

两组患者年龄比较，差异有统计学意义（t=14.120，P=0.001）；性别、BMI、合并症以及软骨损伤侧别、部位、面积、ICRS 分级比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。

1.2. 手术方法

两组手术均由同一组医师采用相同手术器械完成，手术器械主要包括 30° 关节镜、骨软骨移植系统。于椎管内麻醉下，患者取仰卧位手术。取膝关节前外侧及前内侧入路，首先行关节腔检查，采用射频将损伤软骨缘修整为光整无剥脱，根据软骨损伤大小和位置，设计骨软骨移植块的大小和数量。本组骨软骨移植块以直径 7～10 mm、高 10～15 mm 为主，取 1～2 个移植块，如为 2 块其间距为 2 mm。以非负重且股骨软骨面良好区作为供区，一般选择股骨髁间窝外上侧骨软骨区。将骨软骨取出器套筒完全垂直软骨面，缓慢打入达骨软骨移植块高度（10～15 mm）后，套筒顺时针旋转 90° 后再逆时针旋转 90°，完整取出骨软骨移植块。采用相同方法于软骨损伤部位取出骨块，制备相应大小骨洞。通过套筒将自体骨软骨移植块垂直缓慢挤入或打入骨洞，使其无间隙镶嵌于骨洞内，软骨面与周围软骨面齐平。

1.3. 术后处理及疗效评价指标

青年组术后 1 周左右开始床上屈伸功能锻炼，1～2 周时患肢可部分负重下地活动，6～8 周可完全负重。中年组上述康复锻炼时间均相应推迟；术后 2 周后开始床上屈伸功能锻炼，3～4 周时患肢部分负重下地活动，12 周左右可完全负重。随访期间采用 Lysholm 评分、国际膝关节文献委员会（IKDC）评分评价膝关节功能，MRI 检查观察术后供区及受区修复情况。

1.4. 统计学方法

采用 RStudio 进行统计学分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；组内手术前后比较采用配对t检验；分类资料组间比较采用χ²检验；检验水准α=0.05。

2. 结果

两组术后切口均Ⅰ期愈合，无感染等手术早期并发症发生。两组患者均获随访，随访时间 2～8 年，平均 3.6 年。 两组术后 2 年膝关节 Lysholm 评分、IKDC 评分均较术前显著提高，差异有统计学意义（P<0.05）；术前及术后 2 年时，青年组 Lysholm 评分及 IKDC 评分均明显优于中年组（P<0.05）；但两组手术前后评分差值比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 1。术后 2 年，MRI 复查示两组供区中央区有正常软骨生成，供区骨洞完全被新生骨质填充；受区软骨厚度及 MRI 信号与周围软骨相似，骨质与周边骨质完全愈合。见图 1、2。

表 1.

Comparison of knee function scores between pre- and post-operation in both groups ( )

两组手术前后膝关节功能评分比较（ ）

组别 Group	例数 n	Lysholm 评分 Lysholm score					IKDC 评分 IKDC score
		术前 Preoperative	术后 2 年 Two years after operation	统计值 Statistic	手术前后差值 Difference		术前 Preoperative	术后 2 年 Two years after operation	统计值 Statistic	手术前后差值 Difference
青年组 Young group	23	42.91±8.05	90.78±5.52	t= 75.649 P= 0.000	47.87±2.97		44.74±5.15	74.74±5.40	t=132.350 P= 0.000	30.00±1.06
中年组 Middle-aged group	20	37.70±5.24	85.45±4.63	t=234.540 P= 0.000	47.75±0.89		40.15±5.27	69.75±5.58	t=111.460 P= 0.000	29.60±1.16
统计值 Statistic		t=2.416 P=0.020	t=3.369 P=0.002		t=0.169 P=0.866		t=2.850 P=0.007	t=2.939 P=0.005		t=1.153 P=0.256

图 1.

A 36-year-old male patient with right articular cartilage injury (ICRS grade Ⅳ) in young group

青年组患者，男，36 岁，右膝关节软骨损伤（ICRS Ⅳ级）

a. 术前 MRI 示股骨内侧髁软骨损伤；b. 术中关节镜下见股骨内侧髁软骨损伤；c. 术中关节镜下见自体骨软骨移植后；d. 术后 2 年 MRI 示供区、受区修复良好

a. Preoperative MRI showed the cartilage lesion of medial femoral condyle; b. Intraoperative arthroscopic view of the cartilage lesion of medial femoral condyle; c. Intraoperative arthroscopic view after OAT; d. MRI showed both receiving and the donor sites healed well at 2 years after operation

图 2.

A 55-year-old female patient with left articular cartilage injury (ICRS grade Ⅳ) in middle-aged group

中年组患者，女，55 岁，左膝关节软骨损伤（ICRS Ⅳ级）

a. 术前 MRI 示股骨内侧髁软骨损伤；b. 术中关节镜下见股骨内侧髁软骨损伤；c. 术中关节镜下见自体骨软骨移植后；d. 术后 2 年 MRI 示供区、受区修复良好

a. Preoperative MRI showed the cartilage lesion of medial femoral condyle; b. Intraoperative arthroscopic view of the cartilage lesion of medial femoral condyle; c. Intraoperative arthroscopic view after OAT; d. MRI showed both receiving and the donor sites healed well at 2 years after operation

3. 讨论

OAT 由 Matsusue 等^[15]于 1993 年首次提出，最初主要用于治疗青年患者软骨损伤。青年患者软骨质地好、弹性佳、厚度均匀、软骨损伤范围通常较小（2～4 mm²）；同时松质骨骨质紧密，软骨与软骨下骨结合紧密、无剥脱；骨软骨移植体不易断裂、骨折，移植后不易出现松动、下沉、脱落；移植后软骨面光滑平整，易发生骨与骨愈合，成活率高。此外，青年患者关节液成分正常，软骨营养良好，利于移植软骨与受区周围软骨的修复、愈合；松质骨内血运丰富，利于移植骨软骨块与受区骨组织愈合。而且青年患者以单纯软骨损伤为主，多不伴半月板、交叉韧带及侧副韧带损伤，这使得关节保持完整的功能和稳定，可降低骨软骨移植物所承受的压力及剪切力。传统观点认为，与青年患者上述软骨特点不同，中年患者软骨多有不同程度退变，软骨弹性、质地较差，软骨与软骨下骨结合不紧密，易发生剥脱；骨质较为疏松，易发生骨软骨移植体的骨折、下沉及松动。骨小梁变细、松质骨内黄骨髓较多，血运不丰富；关节液质量降低，缺乏营养；下肢力线不佳，部分患者合并内外翻畸形，且多合并半月板退变及交叉韧带松动，膝关节不稳，使移植体受力不均匀；从而影响移植物与周围骨及软骨的愈合时间与愈合质量。因此，临床 OAT 手术适应证中尚未纳入中老年患者，甚至将其作为禁忌证。

采用骨软骨移植系统于关节镜下行 OAT，具有以下优势：① 镜下操作精确清晰、损伤小，软骨修复仅需一次手术；② 骨软骨移植块与受区骨与骨接触，移植块软骨与受区软骨厚度（2～4 mm）基本一致，骨软骨移植块镶嵌确切牢固，可达到解剖移植；③ 骨与骨软骨下愈合迅速且可恢复成熟的透明软骨成分，从而恢复膝关节正常关节面，患者膝关节功能恢复好且可较快重返运动^{[11, 16]}。另外，从重建机制及组织学角度分析 OAT 治疗膝关节软骨损伤的优势主要包括以下两方面。首先，OAT 重建了机械耐用的关节骨板和关节软骨，缺损或病变的软骨被完全清除，并由结构完整的圆柱形软骨移植物替代，这种修复方式使 OAT 移植物表面的透明软骨与受体周围组织的深基质整合、生长，得以长期存活^[17-18]。其次，自体骨软骨移植物含有天然细胞，可以维持移植物中正常的骨和软骨代谢。

Solheim 等 ^[19-20]的中期（10～14 年）及长期（15～17 年）随访结果显示， 69 例（18～50 岁）膝关节软骨损伤患者从 OAT 中获益。Lynch 等^[21]的一项包含 607 例膝关节软骨损伤患者的系统评价阐明了 OAT 的有效性。Yabumoto 等^[22]的研究表明，OAT 术后患者膝关节功能明显改善，认为 OAT 可有效阻止髌股关节骨关节炎的进展。本研究中，青年组及中年组患者术后膝关节功能均较术前明显改善，因此我们认为 OAT 可作为治疗膝关节软骨损伤的首选。

Baltzer 等^[23]研究提示对于患有膝关节局灶性慢性非创伤性骨软骨病变的中年患者经 OAT 治疗可获得满意疗效。Degen 等^[24]的研究也获类似结论，他们认为 OAT 可成功修复 40 岁及以上患者软骨损伤。本研究青年组与中年组患者手术前后膝关节功能评分差值比较，差异无统计学意义（P>0.05），提示中年患者膝关节功能改善程度与青年患者相似，中年患者可以从 OAT 中获益。另外，本研究中中年组患者术后 IKDC 评分明显高于 Degen 等的研究，分析原因可能与本研究中患者平均年龄及平均损伤面积更小有关。

但是我们认为并非所有中年膝关节软骨损伤患者均适合 OAT，需严格掌握手术指征。术前需完善 MRI 及 X 线片检查，对于膝关节间隙<2 cm 和/或股骨机械轴及胫骨机械轴夹角>5° 的严重膝关节骨关节炎患者，不宜选择 OAT。此外，年龄仅仅是 OAT 的相对禁忌证，应在关节镜下明确软骨条件后再决定是否行 OAT。若镜下检查软骨质地、弹性较好，软骨损伤面积较小（1～3 cm²）、无剥脱，无明显骨质疏松，不合并半月板、交叉韧带损伤，或合并上述损伤但可同期修复者，推荐行 OAT；BMI<30 kg/m²、无内科疾病、喜好运动者受益更多。另外，对于中年患者术后康复，我们建议术后 2 周内不负重，膝关节保持伸直位；3～4 周开始部分负重，并锻炼膝关节屈伸功能；6～12 周逐渐加强负重，术后 12 周左右完全负重。在我们早期临床实践中发现，患者负重过早，易出现膝关节肿胀、疼痛，MRI 示移植物易发生松动，软骨愈合不佳。

综上述，OAT 可用于治疗中年（40～60 岁）膝关节软骨损伤患者，但应根据膝关节软骨质地、厚度、弹性及损伤面积等掌握手术指征，以获得较好早期疗效。