半月板损伤是运动性损伤常见损伤之一,好发于青壮年,多由创伤、关节退变、炎性疾患等因素引起。半月板具有传递负荷、吸收冲击、稳定关节、协调膝关节运动等重要功能,半月板损伤早期诊断和修复非常重要。半月板损伤关节镜治疗方法包括半月板全切除、半月板次全切除、半月板部分切除、半月板缝合修复等。由于半月板切除后会影响膝关节功能,加重骨关节炎表现,目前半月板修复研究正朝着生物材料和生物工程,如半月板移植、半月板支架等方向发展。现就半月板损伤关节镜治疗进展作一综述。

1半月板位置结构

半月板在股骨髁和胫骨平台之间,内外各一,呈新月形;由70%水和30%有机物质组成,有机物质中75%为胶原,主要为型胶原,呈环状平行排列。外侧半月板相对内侧半月板,在大小形状上更大一些,其活动度也较大。成人半月板血管区范围在半月板外周的10%~30%。因此,一般半月板分为为3个区:红区(血运区,位于半月板滑膜缘l~3mm范围)、红-白区(由红区毛细血管终末支供血,位于红区内侧3~5mm范围)、白区(非血运区,位于红-白区内侧部分)。

2半月板损伤特点和手术修复

根据膝关节损伤的病史、症状、体征、检查,一般MRI可作出半月板损伤的诊断。半月板损伤多有膝关节外伤史,伴有行走时膝关节疼痛;部分患者有交锁症状,关节线处常有压痛,压痛点随着膝关节伸屈活动会转移;麦氏试验阳性。结合上述症状和体征,如怀疑半月板损伤,需考虑行检查,以明确半月板损伤类型,了解膝关节内其他结构情况。MRI检查的特异性和灵敏性较高,但仍存在假阳性和假阴性可能,故如情况允许,可通过关节镜检查判定半月板损伤部位、类型和程度,以便选择相应治疗方法。

半月板具有传递负荷、吸收冲击、稳定关节、协调膝关节运动等重要功能,如果半月板发生损伤或撕裂,这些功能就会减弱,膝关节力学稳定性就会发变化,常导致早期骨关节炎发作。因此,对半月板损伤,应尽可能进行修复。关节镜手术治疗半月板损伤的优势,在于手术切口小,创伤轻,术后早期可行功能锻炼,同时还可很好地探查膝关节各部分,了解是否伴有关节软骨、韧带损伤等复合伤,以便一并治疗。关节镜手术治疗已代替开放手术,成为半月板损伤治疗的最佳手段。

2.1全切除术或次全切除术

Annadale早在1885年首次报道半月板开放式全切除术,可很好地缓解患者症状,有效改善膝关节功能。但在随后的随访观察中发现,术后患者膝关节接触面积减少50%,压力增加3~5倍,引起关节间隙变窄、股骨髁变平,进而发展为关节软骨退变、骨关节炎。因此,尽量保留原有半月板结构,减少半月板切除部分,尽可能避免半月板全切除术的观点,已受到广大临床医生认同。

目前,半月板全切除术、次全切除术仍应用于临床,主要作为半月板移植治疗的先行手术,同时仅对损伤严重的半月板,如半月板边缘放射状裂伤、变性严重而无法保留的损伤进行全切除。如果切除范围不当,反而对患者关节软骨无法起到有效的保护作用。

2.2部分切除术

自1962年首例关节镜下半月板部分切除术报道以来,关节镜手术具有微创手术风险小、术后早期功能锻炼等优点,使之广泛应用于临床。随着对半月板功能临床研究的进一步深入。保留半月板显得尤其重要部分,半月板切除术后即使只是切除其周围部分,绝大部分完好,也仍然会对半月板承载负荷造成相当影响,因为切除半月板越多,施加到胫骨平台的最高压力越高。长期随访研究表明,半月板部分切除术后仍会造成关节软骨退变,而且部分切除术后半月板受力不匀,部分患者半月板其他区域会形成新的撕裂,从而需要再次治疗。

尽管如此,半月板部分切除术对于半月板损伤的治疗依旧不可或缺。

Kessler等研究认为,对于不适合修补的半月板撕裂,如半月板无血运区损伤,若修补后愈合效果不佳,则仍需考虑行部分切除术。半月板撕裂后是否适合修补,其撕裂类型也是重要因素,通常放射状、水平状等撕裂难以愈合,此时行部分切除术为临床常见治疗方法。

2.3缝合修补术

由于半月板全切除术、次全切除术后引起膝关节不稳定、骨关节炎等并发症,半月板缝合修补术开始逐渐应用于临床。缝合修补术对半月板血运区损伤的疗效良好,文献报道愈合率可高达90%,但对无血运区(即白区)损伤的效果不佳。为此,文献报道中提出许多方法,以期改善修补术预后,如创建血液通道、纤维蛋白凝块植入、锉磨撕裂附近半月板、给予血小板衍生生长因子(PDGF)等。

关节镜下半月板缝合修补可分为由内向外缝合修补、由外向内缝合修补、完全关节内缝合修补等几种。临床相对较为常用的是由内向外修补技术。Horibe等报道以二次关节镜下探查为标准,由内向外缝合修补技术的愈合率高达73%。但Anderson等报道显示,由内向外缝合修补技术存有腓总神经麻痹风险。相对修补过程,由外向内缝合修补技术更加简化,可以在关节镜下直视关节腔,降低了血管神经损伤风险。Sobhy等报道显示,术后随访27个月有88%患者取得良好疗效。

Ahn等报道采用改良的由外向内缝合修补技术,即缝合方法为垂直缝合,疗效良好。

Chong等报道提出简化的由外向内缝合修补技术,也取得不错疗效。

Konan等报道采用全关节内缝合技术修补半月板,愈合率为94%。但这项技术操作难度相对较高、关节内打结过于复杂,且需要特殊器械,故临床应用较少。随着医疗器械的不断发展,目前半月板缝合修补方法已出现、T-Fix、FasT-Fix等缝合方法及半月板锚钉、半月板箭钉等内固定装置,这些均使得半月板修复变得更加简单,以降低软组织对异物的反应,降低缝合部位对软骨的损伤。

Siebold等报道采用半月板箭钉缝合修补半月板,随访6年显示预后良好。

Kim等采用半月板锚钉修复半月板后角撕裂,随访2年显示半月板愈合良好,且有效延缓了软骨退变。长期随访显示,修补后的半月板在旋转稳定性方面与健侧相比无差异。因此,目前在临床情况允许下,尽量进行关节镜下半月板修补术,已成为半月板损伤治疗的主要方法。

3半月板重建

尽管有相当数量的半月板损伤得以缝合修复,但临床上仍有一部分损伤只能考虑行半月板部分切除、次全切除和全切除术。Fairbank早在1948年就报道,半月板切除术后关节缺少半月板承重,可引起关节间隙变窄、股骨髁变平等关节退变变化。近年关于半月板缺失可导致关节退变已形成共识。于是,半月板重建术便应运而生,主要术式有异体半月板移植、自体移植物重建半月板和组织工程化半月板等。

3.1异体移植

Milachowski等1989年报道异体半月板移植术以来,已有多篇关于异体半月板移植的文献报道,但临床效果各异。目前异体半月板移植的适应证为<50岁年轻患者,既往接受过半月板切除术、术后半月板缺损部位始终疼痛,关节稳定、力线较好,软骨退变较少(<ICRS级)且软骨缺损局限。对既往有半月板切除手术史、伴有前交叉韧带缺如患者,需在异体半月板移植的同时行前交叉韧带重建术。考虑到移植物传播疾病的可能性,一般采取经过处理的冷冻异体半月板。Fukushima等报道的近期随访研究显示,异体半月板移植术后患者满意率高达95%。Ha等报道在异体半月板移植术后2年探查移植物,75%移植物出现挤压,但无关节软骨退变,膝关节功能评分达到优良。Stone等报道异体半月板移植术后平均随访4年,96%患者关节软骨修复均未成功,但在关节间隙狭窄及下肢力线方面有明显改善。Hommen等报道异体半月板移植术长达10年的随访研究,以二次手术探查为标准,内侧半月板移植失败率为20%,外侧半月板失败率为50%,66%患者出现关节间隙狭窄;所有移植的异体半月板较移植时均有缩小,但90%患者膝关节功能较术前均有所改善。

异体半月板移植术临床应用已有20多年,依然是骨科医师面临的难题。异体半月板移植成活的标志是半月板周缘再血管化和自体细胞增殖代谢,但如何促进这些微结构、微环境的重建,从而改善术后功能,目前尚无最佳方法。

3.2自体移植物重建

Kohn等于1992年报道建立自体肌腱重建半月板动物模型,显示肌腱可纤维软骨化。这使骨科医师意识到采用自体肌腱无需考虑组织相容性,且自体肌腱具有易塑性,于是便开始相关临床研究。Johnson等报道对5例患者使用自体半腱肌、髌腱重建半月板,随访2年发现手术效果不理想,仅有1例得到改善。

Hamada等采用自体内侧半月板股骨韧带修补半月板前角损伤,术后7个月手术探查显示半月板愈合良好,术后2年患者关节间隙无狭窄。

Ha等采用改良的自体骨柱移植技术修复半月板损伤,随访4年显示移植物愈合率为90%X,线片显示无明显关节间隙狭窄。相对于异体移植,自体肌

腱重建半月板具有相当优势。目前对自体移植物的选择尚未形成一致,还有细胞因子应用等问题有待解决,如果能够克服这些困难,相信自体移植物重建修复半月板会有广阔前景。

3.3组织工程化修复

鉴于自体或异体移植重建半月板的效果总体不甚理想,于是不少学者将研究重点转向以组织工程技术修复再造半月板。组织工程化修复半月板研究,主要包括半月板种子细胞、半月板支架支架材料、细胞因子研究等3部分。目前研究涉及的种子细胞主要有间充质干细胞、多能纤维细胞及半月板纤维软骨细胞。种子细胞取自患者自身,故需接受两次手术。第一次手术取出自体半月板细胞,用于种子细胞分离培养,第二次手术是将经过体外培养的组织工程化半月板回植,修复半月板缺损。半月板种子细胞研究最关键在于,体外构建组织工程化半月板是否与本体半月板呈高度一致性。就目前技术而言,以上方法所获得的组织工程化半月板所含可提供氨基葡萄糖的半月板细胞较少,难以满足组织工程化半月板构建对种子细胞量的需求。如果对这些种子细胞进行单层扩增,有可能导致细胞外基质基因表达下降。

因此,虽然体外构建组织工程化半月板这一技术较为先进,但仍有相当困难,需要进一步研究解决。

理想的半月板支架材料应具有以下特性:呈三维立体,具有疏松的网状结构,便于细胞生长、运送营养物质;良好的生物相容性和生物可降解性;合适的表面环境,以供细胞附着、增长、分化;具有一定的力学强度,以适应关节内力学条件,保持结构的完整性。目前半月板支架材料主要有合成高分子类、水凝胶类、细胞外基质类和组织衍生类材料。一些研究发现,组织工程化软骨使用多孔复合物支架后有较多氨基葡萄糖含量和胶原含量,可有效防止软骨退变。由型胶原、硫酸软骨素和透明质酸复合生产的胶原半月板移植物(CMI),已应用于临床。Monlau等近期报道临床应用CMI的10年随访结果,Lysholm膝关节功能评分优良率为83%,大部分患者(92%)骨关节炎无进展,但CMI植入体积有所缩小。小肠黏膜下皮支架具有高亲水性和良好的机械应力,在保护关节软骨方面与半月板切除术相比具有明显优势。总之,随着医疗材料科学的发展,越来越多种类材料制成的半月板支架正投入实验研究,并将逐步应用于临床。

用于组织工程的生长因子有成纤维细胞生长因子(FGF)、转化生长因子(TGF)、PDGF等。研究证实,碱性FGF(bFGF)、PDGF-AB、表皮生长因子(EGF)、TGF-α等可使细胞增殖,同时还促使胶原合成;PDGF-AB、肝细胞生长因子(HGF)、骨形态发生蛋白(BMP)2可促使-DNA合成,从而促进软骨细胞合成;TGF-1还可同时促进胶原和氨基葡萄糖合成。软骨素酶-ABC(C-ABC)在软骨组织工程研究中,同样具有相当作用。Natoli等报道将C-ABC用于组织工程化关节软骨,术后2~4周软骨的氨基葡萄糖含量和抗压程度得以显著增长。Sanchez-Adams等近期报道以消化酶隔离半月板细胞,旨在使组织工程化软骨结构更好地重建。细胞生长因子在组织工程化软骨研究中有诸多用处,但其准确性和精度,以及作用机制尚待进一步研究。

4展望

过去半个世纪以来,半月板损伤的治疗发生了惊人变化,历经保守治疗到手术治疗,半月板完全切除、部分切除到缝合修补,开放手术到关节镜下手术,移植重建到组织工程化软骨重建等阶段。尽可能保留半月板形态、功能和生物力学特性,已成为临床治疗的目标。异体半月板移植术给半月板切除术后患者带来美好前景,但其微结构重建及避免远期骨关节炎方面仍有很多问题需要解决,且移植供体来源也有限。组织工程化半月板通过种子细胞体外构建半月板,并利用细胞生长因子调控种子细胞增殖,达到重建半月板的目的,但就目前相关技术而言,仍以实验室试验为主。相信随着生物材料、生长因子、基因等方面研究进展,半月板损伤修复将获得更大突破,前景广阔。

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