行镶嵌式成形术修复骨软骨面

ZacharyThielen等

作者单位：DepartmentofOrthopaedicSurgery,UniversityofCalifornia,SanFrancisco,CA.

文章来源：OperTechOrthop，4:79-87

联系方式：E-mail:feeleyB

orthosurg.ucsf.edu

摘要

骨软骨缺损的修复对于骨科医生而言是一种极为复杂的临床操作。软骨损伤的患者通常会出现局部肿胀、弹响、疼痛，或偶有不稳感。尽管一些风险较低的患者可通过非手术方法加以治疗，但活跃的、年轻的患者或喜爱活动的老年患者，其伴症状性病灶通常需通过手术方法加以治疗。对于伴症状性软骨损伤的治疗，有若干种手术疗法。对于面积在1到5cm的软骨病灶，骨软骨自体移植术或镶嵌式成形术可发挥有效作用。健康的骨软骨移植体栓子可取自股骨髁上外侧或上内侧的非负重面，并用于填充软骨缺损部位。以上方法可在局部损伤部位重建平整的玻璃样软骨，而无需软骨生长、同种异体移植体或人工合成组织。该法具有一定的技术难度，但对于合适的患者人群，可取得满意的中期至长期效果。

历史回顾

对于骨科医生而言，骨软骨病灶的治疗存在极大的困难。目前针对这种疾病，学界提出了若干种治疗方案，其最终目的都在于重建膝关节光滑的玻璃样软骨表面。Yamashita等最早提出了关于骨软骨自体移植术（OAT）的报告。作者报告了例因剥脱性骨软骨炎接受骨软骨自体移植术治疗的患者，移植体取自健康内侧股骨髁的非负重部位。刮除骨软骨损伤部位，使用AO微型多孔式螺钉加以固定。供区使用髂嵴骨块进行修复。患者在到3年的随访期内未出现任何症状，且放射图像显示移植部位仅存在轻微的不平整（irregularity）现象。

90年代早期，Bobic和Matsusue等报告了多柱状骨软骨自体移植术。但是，手术并未得以推广，直到Hangody等提出“镶嵌式成形术（mosaicplasty）”。该法在移植体获取时，可使用自制器械，并且采用技术上更为简单的压嵌法填充缺损部位。Hangody的研究成果也推广到采用关节镜法行此术。自那之后，很多研究都证实在长期随访期下，该法可取得优良的疗效。自此之后，OAT法推广到其他病灶的治疗中，包括距骨、胫骨、股骨头、肱骨头和肱骨小头。

随着骨软骨自体移植体应用的愈发广泛，对修复术及移植体融合效果评估的微创方法的需求也愈发显著。因此，学界将磁共振成像（MRI）作为软骨评估使用最为广泛的工具。在90年代中后期，很多研究都对骨软骨评估中采用新型脉冲序列成像方法的诊断准确度进行研究，如脂肪抑制三维扰相梯度回波成像法和采用或不采用脂肪抑制的快速自旋回波成像法。序列成像法可加强软骨与关节液之间的对比度。快速自旋回波成像法中，软骨可产生中度信号密度，而关节液则呈高密度信号；可使用脂肪抑制剂确认软骨下骨下方的水肿和异常现象。在T1脂肪抑制三维扰相梯度回波成像中，软骨可产生高密度信号，而关节液则为低信号密度。

随着成像方法的演进，Chow对1例接受骨软骨自体移植术的患者加以评估，患者术后接受MRI检查；作者指出9%的病灶处关节表面平整。作者同时指出术后4年时，1例患者中的9例其软骨修复部位下方骨软骨出现异常骨髓信号。上述骨髓变化的重要性目前尚存在争议。Marcacci等对4例接受OAT的患者在术后7年时使用MRI进行评估。63%患者其软骨损伤部位得以完全填充，96%患者软骨下骨处完全整合，71%患者出现软骨下骨肿胀现象。所有患者均采用磁共振法测定其软骨修复组织（MOCART）评分。MOCART评分各项，即损伤填充程度、修复组织结构及表面、骨软骨变化及是否出现关节渗液，都与国际膝关节评分委员会（IKDC）和Tegner量表所测定的临床结果密切相关。但是Blackman等通过荟萃分析指出，仅4项研究对患者的术后MRI和临床结果加以比较，且其中仅项研究报告了MOCART评分和临床结果之间的相关系数。损伤填充的程度和组织修复的结构分别具有重度和高度相关性，其r值分别为0.53和0.51。MOCART量表中的其他项目均与临床结果具有较低相关性或不相关。

在动物模型上对OAT进行组织分析，结果表明移植后的玻璃样软骨生存期一致，且将移植体嵌入至主体软骨下骨，其骨融合情况可预测。Lane等报告其在山羊模型上的研究结果。6个月随访时，嵌入移植体的软骨下骨处与周围主体骨骼表面一致。自生骨软骨移植体的细胞活性良好。此外，移植体的凹口应力与对侧供区部位相近，较其周围正常的软骨组织更为稳定。生物力学方面，在羊模型上移植体初期的弹性模量有所下降，但术后6个月时，已上升达到主体软骨的8%。上述研究都表明，尽管移植体的一致性和融合能力好，但其组织学和生物力学特性与主体软骨并非完全吻合。

适应证和禁忌证

软骨重建手术对于处理伴症状性单极软骨病灶而言是十分有效的。接受镶嵌式成形术的适应证为患者年龄低于40岁、出现伴症状性全层软骨病灶且病灶面积小于3cm。此类手术通常用于治疗面积在1到5cm的病灶。面积更小的病灶通常不会伴发症状，而面积较大的病灶则难以找到合适的移植体供区。镶嵌式成形术通常可治愈外伤性和退变性软骨病灶、剥脱性骨软骨炎和血管坏死。一般认为韧带、半月板病症或排列问题应当在骨软骨自体移植术前或术中加以处理。根据Hangody的研究结果，倘治疗内股骨髁病灶时，未能对外翻现象加以矫正，则术后的膝关节评分较低。

镶嵌式成形术的禁忌证包括广义慢性关节炎或炎症性关节炎、病灶累及多个关节室或单个关节室内存在多处软骨不平整区域、排列不齐未得以矫正或韧带不稳。手术的有关禁忌证包括患者年龄大于50岁和吸烟。患者年龄大于40岁，则取得良好疗效的几率开始减低。患者为女性和缺损面积大于3cm通常预后较差。研究表明，治疗结果与患者体质指数不显著相关。

术前计划

在对患者进行初次评估时，即可开始术前计划，而评估内容包括详细的病史和体检。膝关节骨软骨病灶通常表现与半月板疾病相似，且伴随局部疼痛、渗液和活动症状。体检时，患者病灶上方可能局部柔软。通过完全彻底的检查，判明共存的半月板、韧带或排列问题是至关重要的。韧带不稳和机械性排列不齐，应当在骨软骨移植术前或术中加以处理。

应当对膝关节进行多角度的放射学检查，包括全身站立状态下的负重正向位、膝关节屈曲40°的负重反向位、膝关节屈曲30°下的侧向位和髌骨关节室的merchant视图影像。上述图像应当加以详细检查，作为骨关节炎的早期证据，通常在膝关节屈曲40°的反向位负重图像下可见病灶。在merchant视图影像下检查关节间隙和表面平整度。下肢的全场站立片对于检查半月板排列和矫正计划的制定（倘必要）是至关重要的。

对于接受OAT患者术前评估而言，MRI是另一个重要的组成部分。通过MRI检查，可实现对缺损部位的面积及其他软骨损伤病灶的确认或X线片下不可见的早期关节退变的确认。通过体检可对韧带和半月板的结构进行评估并确认其关联性。以上是所有重要的术前考量。一般面积大于3cm的缺损不宜通过OAT加以治疗。该法受制于供区条件，且倘病灶面积大于3cm，则手术的效果也开始下降。对于出现广泛性关节退化或多处损伤的患者，不宜通过孤立的软骨移植加以治疗。通过MRI对韧带和半月板病症加以确认，可帮助我们更完整地进行术前评估和手术计划。

图1（A）内侧股骨髁全层软骨病灶的关节镜检查图像；（B）在对软骨边缘进行清创后的全层软骨病灶。

手术技术

患者取仰卧位，在手术台边缘放侧向支架和足支架或容量为3L的盐水包，令膝关节保持在90°屈曲状态。打止血带，但仅在关节镜视野不良状态下进行充气。行标准关节镜检查。应对髌股关节和滑车的上内侧和上外侧表面加以注意，因其可作为潜在的供区。应对内沟槽和外沟槽进行评估，以此可作为软骨松动体。此时对软骨病灶进行检查，评估其周围关节软骨的不平整程度和缺损的面积，以此作为移植体的尺寸和数量（图1A）依据。开始时，使用一支关节镜下刮铲对软骨损伤部位进行清创，创造一稳定的底面，无松动软骨碎片。

根据病灶的位置，确定是适合内侧髌骨周围关节切开术还是外侧髌骨周围关节切开术。尽管可完全通过关节镜实施手术，但我们一般仅作小范围关节切开术，以此确认骨软骨移植体植入的准确位置。但是小面积病灶仅需一枚软骨栓子即可治疗，因此更适合采用全关节镜法。在需进行操作的骨髁的一侧放置“Z”形牵开器，膝关节屈曲以显露病灶。通常需将脂肪垫切除，确保病灶的充分显露。此时，使用一支新的15号手术刀对残余软骨做锐性清创，将其与软骨损伤部位剥离，以此做一垂直、稳定的关节软骨切缘，刮除清创操作深度至健康软骨层的上方。

我单位使用COR软骨移植系统（DePuyMitek，美国）。这是一种全新的系统，较其他镶嵌式成形术手术系统，具有若干改善。该系统优点在于：（1）可准确、垂直地获取供区软骨，进行主体钻孔操作；（）获取后的软骨栓子可无损地送至定位输送系统，并保留其软骨细胞活性；（3）在将软骨栓子送至移植部位时，仅对其造成较低的影响。这是一种完全的可移动式手术系统，为单个患者使用设计。值得注意的是，该系统虽然推荐我们首先对受区进行钻孔操作，但一般我们首先对供区进行操作。这可使得我们在对受区进行准备时所造成的角度变化降低，进而可令移植体准确与之吻合。我们一般选择界沟上方外股骨髁的上外部或内股骨髁上内侧为供区（图）。也可在沟槽部位获得移植体。Bartz等通过尸体研究，指出取自沟槽内侧和外侧的移植体，与股骨髁非负重部位获取的移植体结合使用，较之仅使用沟槽中央部位移植体，可达到较好的平整度。我们一般选择6到8mm的供区软骨栓子，因为一次可令其更好地与受区相契合。使用COR获取定位输送系统（DePuyMitek）获得供体骨栓子。我们从股骨髁的上内侧或上外侧，安全地获取3枚（有时4枚）供区栓子。

图获取移植体后的骨软骨供区图像。我们使用了枚8mm移植体和1枚6mm移植体。注意保持供区之间间隙宽度充分。

供体获取系统有一支垂直的连杆，在获取软骨和对受区进行钻孔前应位于中心部位，并与周围的原有软骨组织相垂直。插入管状移植体时，应与软骨表面相垂直，确保所获取的移植体为圆柱状。软骨移植体栓子的深度应为10到1mm，但若软骨病灶为骨软骨损伤，则供体栓子的深度应为15mm，确保其可补足软骨下骨损失量。

值得注意的是，一旦移植体送入输送管内（图3），则其应在管外末端留有几毫米长度，以此可利于在将其送入受区的同时，降低插入过程中的压力。

而后根据软骨栓子的角度对受区进行钻孔（图4）。倘可能，则每个受区孔洞间距应在1到mm，供区孔洞深度应较栓子深1mm，以此可为移植创造方便，同时降低软骨下骨栓子插入过程中所受的外力。受区孔洞深度不应比移植体深超过mm，因其可造成移植体下沉。仔细将移植体插入预先钻好的孔洞内，操作时应注意移植体应与钻孔保持垂直，同时不要在插入过程中施加过大外力。应当使用锤或注射器活塞以轻推的方式完成移植体的输送。以此也可助于评估移植体与周围软骨组织的相对高度。在软骨栓子完全固定前，将输送管拔出，拔出时注意不要将软骨表面切断。而后用止血棉施加轻微外力，止血棉应比栓子更大，以此完成软骨栓子的最后固定（图5）。移植体应与周围软骨保持一致的平坦度或稍微下凹，但不要将移植体拔出。对其他受区也应加以准备，移植体的获取按前述方法重复，直至整个软骨损伤部位得以完全覆盖（图6）。一般使用骨软骨同种异体移植体对供区进行回填，降低术后出血和肿胀的风险，同时降低该区域的应力诱导作用（图7）。

图3在获取移植体后，栓子深度为15mm。注射器活塞将栓子推动至导管远端到3mm处，便于将其移植进入损伤部位。

术后护理与康复

手术后，患者一般在非负重状态下出院，打铰链式膝关节锁定支架，膝关节保持伸展状态。我们一般不会留置引流管。患者在穿戴铰链式膝关节支架的状态下接受全关节活动度锻炼，非负重状态至少保持6周。非负重的意义在于防止在骨骼生长期内，移植体出现下沉。术后6周内的被动活动锻炼旨在活动关节，促进软骨营养吸收，但这并非是绝对必要的。周内患者可开始监护理疗，初期旨在恢复四头肌的控制力和活动度。至少在术后6周后才可停止膝关节支架和拐杖，前提是患者已对四头肌具有理想的控制能力。接下来的4个月内，可使用单髁减重支架，保持镶嵌式成形术融合期间，受累及关节室的非负重状态。采用放射学手段和MRI进行病灶处骨骼融合状态的检查。我们一般在手术后3到6个月间实施MRI图像检查，评估骨整合和软骨填充状态。

图4钻孔深度决定于之前测定的栓子长度。应当注意钻孔与软骨表面垂直。

结果

一些学者通过研究表明，该法在短期到长期随访期内可取得优良的膝关节治疗改善效果。主要文献列于表1。

表注：FC：股骨髁；LFC：外侧股骨髁；MFC：内侧股骨髁；PF：髌股；TC：胫骨髁；TG：滑车沟槽；VAS：视觉模拟量表。

自年起，很多学者都对镶嵌式成形术的疗效加以评估，并将其与其他软骨损伤治疗方法加以比较。Solheim等发表了长期疗效结果，随访期在10到14年，研究指出适当的患者筛选是十分重要的。作者对73例患者进行回顾，其中50例为股骨髁病灶、17例为髌骨病灶、6例为滑车病灶，均接受骨软骨自体移植术治疗。作者证明了手术的有效性，患者在Lysholm评分和视觉模拟量表疼痛评分方面，在经过长期随访后期结果优于术前结果，差别具有统计学显著性。术后10到14年随访时的失败率为40%，失败的定义为Lysholm评分低于64或患者后续接受全膝关节成形术。作者对结果按年龄、性别、软骨病灶的面积和位置进行分层（表）。在对结果进行分层分析后，作者发现83%的失败病例出现在年龄大于40岁、软骨缺损面积大于3cm的女性患者中，而年龄低于40岁、损伤面积小于3cm的男性患者其失败率仅为1.5%，而术后10到14年末次复查时Lysholm平均分为8。另一项由Emre进行的研究强调针对患者何时接受手术的重要性。作者对研究中15例患者构成的患者队列进行回顾，患者主要为男性，年龄均小于30岁，平均病灶尺寸.7cm。患者术前Lysholm平均分为55.±3.6，1到年后的末次随访时则为88.±.5。

表按年龄、性别、病灶面积和病灶位置分类的长期疗效结果

患者因素

术后10到14年失败率（%）

P值

性别

男性，4

女性，61

0.00

年龄

＜40岁，3

＞40岁，59

0.03

病灶面积

＜3cm，30

＞3cm，57

0.0

病灶位置

股骨髁，37

髌股关节，48

0.37

骨科医生在治疗伴症状性软骨病灶时所面临的另一个难题在于应当选择何种软骨重建技术。对OAT法、自体软骨细胞移植（ACI）或微骨折法（MF）进行比较的研究很少（表3）。但所得数据已经足够说明，骨软骨自体移植体较之微骨折法，耐久性更好且能够缩短患者回归活动能力的时间。Gudas等对MF和关节镜下OAT法治疗面积小于4cm关节软骨病灶进行比较。作者对主要由年轻运动员构成的患者人群进行研究，随访期10年。两组患者均有明显改善，但二次关节镜检查时的宏观和组织学评估表明，自体移植组患者的软骨质量更优。但更重要的是，骨软骨自体移植组90%患者均恢复到伤前的运动水平，而MF组中这一比例仅为5%。尽管两组患者在3到10年随访期时运动能力均有所下降，但骨软骨自体移植组患者较之MF法患者，其回归原有运动能力后的持续时间更长，差别具有统计学显著性。随访期10年时，患者的失败率也有显著差别，骨软骨自体移植组患者的失败率为14%，而MF组则为38%。Krych等在一项回顾性研究中对骨软骨自体移植法和MF法的疗效进行比较性研究；作者对96例软骨全层损伤，病灶累及股骨髁或滑车的患者进行回顾，48例患者接受骨软骨自体移植术治疗，另48例接受MF法治疗。两组患者中男女患者比例为1:1，且患者的平均年龄和骨软骨病灶的面积也相接近。使用SF36短表、IKDC主观膝关节评分、膝关节日常活动调查问卷（ActivitiesofDailyLivingoftheKneeOut







































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