骨軟骨鑲嵌成形術(shù)修復(fù)骨軟骨復(fù)合缺損的比較研究

1、378.21,No.4ChineseJournalofReparativeandReconstructiveSurgery,April2007,Vol骨軟骨鑲嵌成形術(shù)修復(fù)骨軟骨復(fù)合缺損的比較研究張海寧1冷萍2王英振1呂成昱1劉金釗1王湘達(dá)1王昌耀1【摘要】目的觀察采用骨軟骨鑲嵌成形術(shù)(Mosaicplasty)修復(fù)膝關(guān)節(jié)中等和大面積骨軟骨復(fù)合缺損的效果,為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法24只成年山羊隨機(jī)分成3組(n=8)。中等面積缺損組在股骨內(nèi)髁制造直徑6mm缺損,植入直徑2mm骨軟骨柱修復(fù);大面積缺損組于股骨內(nèi)髁制造9mm直徑缺損,以直徑3mm骨軟骨柱修復(fù);對(duì)照組于股骨內(nèi)髁制造直徑6mm缺損后不

2、修復(fù)。自股骨髁間窩和滑車溝兩側(cè)非負(fù)重區(qū)用自制Mosaicplasty器械鉆取骨軟骨柱,推出器嵌入缺損處鑲嵌填滿。術(shù)后4、8、16及24周處死動(dòng)物,取修復(fù)骨軟骨組織行大體觀察、HE及甲苯胺藍(lán)染色。術(shù)后24周,取大面積缺損組和對(duì)照組膝關(guān)節(jié)攝X線片,觀察骨軟骨缺損修復(fù)情況,并分別取修復(fù)組織及正常軟骨組織行蛋白聚糖(glycosaminoglycans,GAG)含量測(cè)定。結(jié)果中等面積缺損組術(shù)后4周,移植的骨軟骨柱與基底部骨床結(jié)合牢固;824周軟骨層之間以及與正常軟骨間界限仍清晰。大面積缺損組術(shù)后4周,移植的骨軟骨柱與基底骨床結(jié)合牢固,部分骨軟骨柱被壓入骨床內(nèi);824周壓陷程度加重,與股骨髁相對(duì)關(guān)節(jié)面的

3、部分軟骨被磨損。對(duì)照組24周缺損仍無明顯修復(fù)跡象,與股骨髁相對(duì)關(guān)節(jié)面的軟骨磨損剝脫。組織學(xué)觀察結(jié)果類似大體觀察,術(shù)后24周中等及大面積缺損組軟骨柱間均有縫隙存在,大面積缺損組毗鄰軟骨細(xì)胞稀疏肥大。術(shù)后24周,X線片可見大面積缺損組軟骨下骨愈合良好,而對(duì)照組仍可見骨質(zhì)缺損,與股骨髁相對(duì)關(guān)節(jié)面的軟骨局部骨質(zhì)硬化;軟骨GAG含量測(cè)定顯示正常軟骨和大面積缺損組修復(fù)組織間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0105);前兩者與對(duì)照組修復(fù)組織比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)。結(jié)論Mosaicplasty可修復(fù)中等面積骨軟骨復(fù)合缺損,但無法有效修復(fù)大面積缺損,效果有待改進(jìn)?！娟P(guān)鍵詞】骨軟骨鑲嵌成形術(shù)骨軟骨缺損移植山羊中

4、圖分類號(hào):R687.34R681.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ACOMPARATIVESTUDYONREPAIROFMEDIUMANDLARGE-SIZEDOSTEOCHONDRALCOMPOUNDDEFECTSWITHMOSAICPLASTY ZHANGHaining,LENGPing,WANGYingzhen,etal.DepartmentofJointSurgery,AffiliatedHospitalofQingdaoUniversity,QingdaoShandong,266003,P.R.China.E2mail:zhhainingCorrespondingauthor:ZHANGHaining

5、,E2mail:zhhaining【Abstract】ObjectiveToinvestigatetheeffectivenessofmosaicplastyinrepairoflarge2sizedosteochondralcompounddefectsandtheintegrityoftransplantedtissuewithrecipientsitessoastolayafoundationforclinicalapplication.MethodsTwenty2fouradultgoatsweredividedinto3groupsrandomly.Thediametersofdef

6、ectwere6mmforthemedium2sizeddefectsand9mmforthelarge2sizeddefects,whichwerecreatedbyatrepan.Allofthedefectswererepairedwithosteochondralplugsindiametersof2mm(themedium2sizeddefects)or3mm(thelarge2sizeddefects).Theosteochondralplugswereharvestedaroundtheintercondylarfossaorintertrochleagroove,andpres

7、sedintotherecipientsitesbyspecializedinstrumentsinamosaicmode.Nointernalfixationwasneededandtheanimalwereallowedtomovefreelyafteroperation.From4to24weekspostoperatively,thespecimenswereobservedingrossand.X2raydetectionandglycosaminoglycan(GAG)analysiswerealsoperformedtotestifythehea2underelectromicr

8、oscopylingprocessandtheintegrityofthecartilageandsubchondralbone.ResultsThetransplantedsubchondralbonewas.But24weekspostoperatively,integratedfirmlywitheachotherorwithrecipientsitesinbothmosaicplastygroupstransplantedcartilagewasnotintegratewitheachotherapparently.Obviouscleavagebetweencartilageplug

9、scouldbeseen.Butinthelarge2sizeddefectgroups,someoftheosteochondralplugswererelapsedintothedefectsleavingtherecipientsitessomesteps,leadingtosomedegreeofabrasionintheopposingarticularcartilage.Therewasnosig2nificantdifferenceintheGAGcontentbetweenthetransplantedcartilageandnormalcartilage.X2rayanaly

10、sisalsodemonstratedthehealingprocessbetweenthesubchondralbone.ConclusionMosaicplastycanrepairthemediumorsmall2sizedosteochondraldefectsefficiently.【Keywords】MosaicplastyOsteochondralcompounddefectTransplantGoat作者單位:1青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科(山東青島,266003),2藥劑科通訊作者:張海寧,主治醫(yī)師,研究方向:關(guān)節(jié)外科,E2mail:zhhaining中國修復(fù)重建外科雜志2

11、007年4月第21卷第4期中等或大面積骨軟骨復(fù)合缺損單純應(yīng)用鉆孔、骨膜移植等方法修復(fù)常由于修復(fù)組織數(shù)量有限而無法獲得完全填充;軟骨細(xì)胞移植也難以獲得足夠數(shù)量的軟骨細(xì)胞,同時(shí)需分二期手術(shù),且體外培養(yǎng)周期長,修復(fù)組織為類透明軟骨組織,難以滿足長期應(yīng)力傳導(dǎo)的需要。骨軟骨鑲嵌成形術(shù)(Mosaicplasty)是目前國際上新興的修復(fù)手段,它采用自體非負(fù)重區(qū)骨軟骨柱鑲嵌式移植修復(fù)成年山羊中小面積骨軟骨缺損。該術(shù)式可以在術(shù)中同時(shí)重建軟骨下骨支撐以及軟骨面的平滑光整,并且移植物不用內(nèi)固定即可獲得穩(wěn)定,在修復(fù)膝、肘及踝關(guān)節(jié)等骨軟骨復(fù)合缺損中取得較優(yōu)良的中、遠(yuǎn)期效果123。但有關(guān)移植物轉(zhuǎn)歸以及骨、軟骨組織整合的報(bào)

12、道較少,對(duì)于中等和大面積骨軟骨缺損的修復(fù)效果和轉(zhuǎn)歸也需進(jìn)一步研究。我們的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用Mosaicplasty修復(fù)成年山羊中等和大面積骨軟骨復(fù)合缺損,觀察修復(fù)效果差異以及移植物整合情況,并分析移植物和受區(qū)軟骨特異性蛋白聚糖(glycosaminoglycans,GAG)含量的差異。1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及主要器械成年山羊24只,體重1825kg,由上海交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。自制Mosaicplasty器械,包括不同直徑的空心鉆(29mm)及相應(yīng)推出器、擴(kuò)張器和打入器,空心鉆遠(yuǎn)端標(biāo)有提示鉆入和打出深度的刻度。1.2動(dòng)物模型制備及缺損修復(fù)24只成年山羊隨機(jī)分為中等面積缺損組、大面積缺損組和對(duì)照組

13、,每組8只。速眠新(1ml kg)肌注麻醉,取膝關(guān)節(jié)正中切口,將髕骨向外側(cè)翻開,顯露股骨滑車及股骨髁。中等面積缺損組和對(duì)照組用特制直徑6mm空心鉆鉆取深5mm的骨軟骨缺損;大面積缺損組用直徑9mm空心鉆鉆取深5mm的骨軟骨缺損;填塞止血。自股骨髁間窩以及股骨滑車溝兩側(cè)非負(fù)重區(qū)用直徑2mm或3mm空心鉆垂直鉆取高10mm骨軟骨柱,推出器打入至生理鹽水備用。修整中等面積缺損組及大面積缺損組的缺損底部使之平坦,用環(huán)鉆在底部鉆深45mm,直徑分別為2mm和3mm的骨隧道,擴(kuò)張器修整骨隧道,將取下的直徑2mm及3mm骨軟骨柱用推出器分別嵌入中等面積缺損組及大面積缺損組的骨隧道中,鑲嵌填滿缺損部位,不用內(nèi)

14、固定。對(duì)照組動(dòng)物缺損不修復(fù)。沖洗關(guān)節(jié)腔后,修復(fù)離斷的肌肉、韌帶及筋膜組織,逐層關(guān)閉切口。術(shù)后動(dòng)物籠中自由活動(dòng),不用外固定。3791.3檢測(cè)指標(biāo)1.3.1大體觀察術(shù)后4、8、16及24周,分批處死動(dòng)物,切開關(guān)節(jié)觀察缺損修復(fù)效果及軟骨面整合情況。1.3.2組織學(xué)觀察取各時(shí)間點(diǎn)修復(fù)骨軟骨組織標(biāo)本行10%甲醛溶液固定、甲酸脫鈣、石蠟包埋,切片行HE及甲苯胺藍(lán)染色。1.3.3X線片觀察術(shù)后24周,取大面積缺損組和對(duì)照組山羊完整膝關(guān)節(jié),攝前、后位X線片,觀察骨軟骨缺損修復(fù)情況。1.3.4GAG含量測(cè)定術(shù)后24周,取正常軟骨及對(duì)照組和大面積缺損組的修復(fù)組織,根據(jù)愛茜藍(lán)法4測(cè)定GAG含量。1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用

15、SPSS810統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差表示,兩兩比較采用t檢驗(yàn),P值0105);對(duì)照組修復(fù)組織GAG含量為81311172g mg,與正常軟骨及大面積缺損組修復(fù)組織比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0105)。3討論軟骨組織移植以及組織工程軟骨移植、骨膜覆蓋軟骨細(xì)胞移植等6。組織工程軟骨是發(fā)展方向,但價(jià)格昂貴,治療周期較長;軟骨細(xì)胞移植也難以獲得足夠數(shù)量的軟骨細(xì)胞,同時(shí)需分二期手術(shù),且體外培養(yǎng)周期過長,修復(fù)組織為類透明軟骨組織難以滿足長期應(yīng)力傳導(dǎo)需要。骨軟骨柱復(fù)合組織移植可一期重建堅(jiān)強(qiáng)的軟骨下骨支撐和平滑完整的關(guān)節(jié)面,有一定優(yōu)勢(shì);自體骨軟骨柱移植由于無免疫排斥以及疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)勢(shì)更為

16、明顯7,8。雖然自體骨軟骨移植概念提出已久,已有報(bào)道其效果優(yōu)良且移植透明軟骨的存活長達(dá)10年9,但Mosaicplasty概念由Matsusue首次于1993年提出10,之后Hangody等推廣開展,并相繼出現(xiàn)數(shù)種專用器械11。Mosaicplasty的提出使自體軟骨移植更為系統(tǒng)、規(guī)范、實(shí)用,效果更為明顯12。由于可一期重建堅(jiān)強(qiáng)的軟骨下骨支撐和平滑光整的關(guān)節(jié)面,并且可在關(guān)節(jié)鏡下完成,因此推出后廣受歡迎,在歐洲推廣應(yīng)用后,中、遠(yuǎn)期隨訪效果較好13,14。修復(fù)效果很大程度上依賴于修復(fù)組織與周圍組織的整合,作為復(fù)合組織移植的Mosaicplasty,其整合包括兩部分:軟骨下骨整合及軟骨層整合。有研究

17、報(bào)道軟骨下骨可以骨折愈合的方式與周圍受區(qū)骨整合,但軟骨表層并不能與周圍軟骨自然過渡、整合,仍有明顯裂隙存在15。并且臨床軟骨缺損多為不規(guī)則形,規(guī)整的圓柱形移植物不能完全在諸多軟骨缺損的修復(fù)方法中,鉆孔、磨削成形術(shù)、微骨折等方法的修復(fù)原理是使骨髓血流入缺損組織,利用其中多向分化潛能細(xì)胞分化為修復(fù)組織充填缺損,但其成分以纖維軟骨組織為主,且修復(fù)面積有限,適用于小面積缺損5。中到大面積缺損的修復(fù)可用a中等面積缺損組b大面積缺損組c對(duì)照組圖2術(shù)后24周甲苯胺藍(lán)染色組織學(xué)觀察a中等面積缺損圖1術(shù)后24周大體觀察b大面積缺損組(40)c對(duì)照組(10)組(40)abLarge2sizeddefectgrou

18、pcControlgroupFig.2Fig.1Macroscopicview24weeksafteroperationMedium2sizeddefectgroupaMedium2sizeddefectgroup(40)bLarge2sizeddefectgroup(Toluidinebluestaininghistologicalobservation24weeksafteroperationcControlgroup(10)40)中國修復(fù)重建外科雜志2007年4月第21卷第4期充填缺損,周圍必定留有不規(guī)則殘留缺損,一方面使得修復(fù)效果有限,另一方面使局部移植物邊緣應(yīng)力過于集中,影響遠(yuǎn)期效果

19、16。Horas等17于Mosaicplasty術(shù)后3、21及22個(gè)月行關(guān)節(jié)鏡下活檢,大體觀察見軟骨存活,連續(xù)性及順應(yīng)性與周圍正常軟骨接近;掃描電鏡見潮線存在,表層、深層與周圍正常軟骨無明顯區(qū)別;與軟骨細(xì)胞移植組進(jìn)行比較后認(rèn)為Mosaicplasty治療效果較好。我們的實(shí)驗(yàn)也觀察到術(shù)后4周移植軟骨下骨已經(jīng)與宿主骨床、相鄰骨柱愈合良好,GAG含量測(cè)定表明移植的軟骨其軟骨基質(zhì)特異性成分與正常軟骨相似;24周X線片已難以分辨移植骨柱和周圍的界限,與股骨髁相對(duì)的關(guān)節(jié)面骨質(zhì)無硬化現(xiàn)象;但直至24周,軟骨柱之間以及移植軟骨和周圍正常軟骨間仍存在明顯裂隙,整合并不理想。我們制造的直徑9mm缺損,其面積相當(dāng)于

20、山羊單髁總面積的1 3以上;相當(dāng)于人至少7cm2單髁負(fù)重面積,如此大比例的骨軟骨復(fù)合缺損臨床少見。實(shí)驗(yàn)中大面積骨軟骨缺損雖然可用Mosaicplasty一期修復(fù),但對(duì)供區(qū)損傷較大,第24周骨軟骨柱的壓陷程度有所加重,部分甚至壓入缺損內(nèi)造成局部軟骨面缺損,與股骨髁相對(duì)的關(guān)節(jié)面有軟骨磨損現(xiàn)象;組織學(xué)則發(fā)現(xiàn)軟骨柱間相鄰部分軟骨細(xì)胞肥大,數(shù)量減少且排列紊亂?？赡苡捎诖竺娣e骨軟骨缺損難以重建正常股骨髁曲率,并且移植的松質(zhì)骨靠壓配固定的初始穩(wěn)定性不足,無法滿足術(shù)后即時(shí)負(fù)重的要求,因此造成局部應(yīng)力集中,骨軟骨柱壓陷。有學(xué)者認(rèn)為4cm2以上骨軟骨缺損使用Mosaicplasty修復(fù)效果不佳,因此對(duì)形狀不規(guī)則的

21、大面積骨軟骨缺損可先行骨移植重建軟骨下骨支撐,骨愈合后再行二期軟骨細(xì)胞移植修復(fù)不規(guī)則軟骨面缺損18。軟骨整合是影響Mosaicplasty長期效果的主要因素之一,供區(qū)不足也限制了其在大面積骨軟骨缺損中的應(yīng)用。聯(lián)合應(yīng)用其他修復(fù)方法來改善整合和供區(qū)問題,便可擴(kuò)大Mosaicplasty的適應(yīng)證,改善修復(fù)質(zhì)量,使大面積骨軟骨缺損這一難題獲得更理想的解決途徑。4參考文獻(xiàn)1HangodyL,FulesP.Autologousosteochondralmosaicplastyforthetreatmentoffull2thicknessdefectsofweight2bearingjoints:tenye

22、arsofexperimentalandclinicalexperience.JBoneJointSurg(Am),2003,85(Suppl2):25232.2AndersonAF,RamseyJR.Chondroblastomaofthetalustreatedwithosteochondralautografttransferfromthelateralfemoralcondyle.FootAnkleInt,2003,24(3):2832287.3813HangodyL,KishG,ModisL,etal.Mosaicplastyforthetreatmentofosteochondri

23、tisdissecansofthetalus:twotosevenyearresultsin36patients.FootAnkleInt,2001,22(7):5522558.4李卿,劉偉,夏萬堯,等.愛茜藍(lán)法檢測(cè)組織工程化軟骨及軟骨細(xì)胞中蛋白聚糖的含量.中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2003,20(1):89.5劉亮,李來昌,劉.跖趾關(guān)節(jié)軟骨移植修復(fù)掌指關(guān)節(jié)面缺損.中國修復(fù)重建外科雜志,2000,14(1):24226.6盧云,常巍,邢敦凱,等.骨膜游離移植修復(fù)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損及重建半月板.中國修復(fù)重建外科雜志,2002,16(4):2372239.7VavarroR,CohenM,FilhoMC.Th

24、earthroscopictreatmentofosteochondritisdissecansofthekneewithautologousbonesticks.Arthroscopy,2002,18(8):8402844.8LehmanRC,PerryCR.Modifiedosteochondralautograftimplantationforfull2thicknessarticularcartilagelesions.Arthroscopy,2003,19(3):3182320.9OuterbridgeHK,OuterbridgeAR,OuterbridgeRE.Theuseofal

25、ateralpatellarautologousgraftfortherepairofalargeos2teochondraldefectintheknee.JBoneJointSurg(Am),1995,77:65272.MatsusueY,YamamuroT,HamaH.Arthroscopicmultipleos2teochondraltransplantationtothechondraldefectinthekneeas2sociatedwithanteriorcruciateligamentdisruption.Arthroscopy,1993,9(3):3182321.Hango

26、dyL,KishG,KarpatiZ,etal.Mosaicplastyforthetreatmentofarticularcartilagedefects:applicationinclinicalpractice.Orthopaedics,1998,21(7):7512756.GianniniS,UanniniF,BudaR.OsteoarticulargraftsinthetreatmentofOCDofthetalus:mosaicplastyversusautologouschondrocytetransplantation.FootAnkleClin,2002,7(3):6212633.JakobRP,FranzT,GautierE,etal.Autologousosteochondralgraftingintheknee:indication,resultsandreflections.Clin