同种异体骨软骨移植在膝关节软骨损伤修复中的临床应用

由急性外伤性损伤所致的软骨损伤,常见于儿童和青少年人群,其中急性髌骨脱位是最常见的损伤之一,可致髌骨内侧和股骨外侧髁骨软骨损伤 [1-2] 。针对有症状的局灶性软骨损伤,国际软骨修复协会(international cartilage repair society,ICRS)建议对Ⅲ级或Ⅳ级的软骨损伤进行手术治疗 [3] 。常用的手术方法有微骨折技术、自体骨软骨移植(osteochondral allograft transplants surgery,OAT)及自体软骨细胞移植(autologous chondrocyte implantation,ACI)等。其中微骨折技术是通过骨髓释放出的干细胞分化为纤维软骨实现软骨修复,这种纤维软骨表面粗糙,韧性较大,不利于关节长期活动;ACI和OAT首先需要获取自体软骨或软骨细胞,尽管这种修复方法较安全并且短期疗效较佳,但往往会出现供体部位持续疼痛、髌骨不稳、下跪或下蹲困难等手术并发症 [4-6] 。

同种异体骨软骨移植修复关节软骨损伤的生物安全问题

同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)是从组织供者获得整块软骨和软骨下骨来精确修补受损的关节软骨,是一种针对局限性大块关节软骨损伤的有效治疗方式^([1])。主要用于青壮年大面积软骨损伤以及微骨折、细胞治疗失败的软骨损伤患者^([2])。OCA具有不受供区取材限制、提供与损伤部位相同曲度的关节面、骨融合率高、临床结果可靠等技术优势,在软骨损伤修复领域受到广泛关注^([3-5])。

卫生经济学视角的同种异体骨软骨移植修复关节软骨损伤研究

同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)作为一种针对局限性大块关节软骨损伤的有效治疗手段,其核心在于从筛选的组织捐赠者处获取完整的软骨及软骨下骨复合体,以实现对受损关节软骨的精确重建与修复[1]。该技术尤其适用于青壮年群体,特别针对那些存在大面积软骨损伤或经历微骨折、细胞治疗等方法失败的软骨损伤患者[2]。在《膝关节软骨损伤修复重建指南(2021)》中,对目前治疗膝关节软骨损伤主要的手术方式进行了推荐(见表1),OCA凭借其独特的技术优势,如供体来源的广泛性、能够精准匹配损伤部位的关节面曲率、实现高标准的骨性融合率,以及展现出的一系列稳定可靠的临床成效,在软骨损伤修复领域内受到了广泛关注[3-5]。

同种异体骨软骨移植修复关节软骨损伤的手术技术

关节软骨缺乏神经、血管和淋巴,一旦损伤很难自愈^([1-4])。同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation, OCA)用于治疗各种关节疾病,如骨坏死、剥脱性骨软骨炎和创伤后导致的大面积(>2 cm^(2))骨软骨缺损^([5-7])。多项研究报告了OCA术后的疗效,表现为患者疼痛程度显著缓解以及日常活动能力得到恢复^([8-12])。

推动同种异体骨软骨移植治疗软骨损伤在我国的应用

随着体育运动的广泛普及,局限性关节软骨损伤患者逐渐增多。由于关节软骨损伤不能自我修复,临床上对青壮年局限性较大面积软骨缺损的治疗尤为棘手。常用的治疗方法有微骨折、软骨细胞移植、组织工程软骨修复等,但存在不能形成透明软骨、修复组织远期退变等不足,尤其是不能提供即时、正常的负重等生物力学功能。

组织培养法保存新鲜同种异体骨软骨移植物的研究进展

关节软骨(articular cartilage,AC)因无血管和神经的解剖学特性而具有免疫特权,非常适合同种异体移植手术[1]。同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft,OCA)技术治疗由骨坏死、剥脱性骨软骨炎和创伤性损伤等引起的软骨缺损疗效显著[2-3]。传统上,OCA技术是在移植物获取后7d内植入的,具有较高的软骨细胞活性,新鲜的同种异体骨软骨移植物(osteochondral allografts,OCAs)5年生存率已经超过80%[2-4]。

同种异体骨软骨移植治疗关节软骨损伤的现状

关节软骨是一种特殊的透明软骨组织,由细胞外基质与少量软骨细胞构成,关节软骨损伤在年轻、活跃的人群中非常常见[1]。损伤范围较大、有明显症状的关节软骨损伤影响患者运动和日常生活活动,可致骨关节炎的发病率明显提高,由于关节软骨的再生能力及自我修复能力较差,使关节软骨损伤的自然愈合有限。

同种异体骨软骨移植治疗软骨损伤的历史

随着体育运动的快速发展,膝关节局限性关节软骨损伤患者不断增多。由于软骨损伤不能自我修复,临床上对青壮年局限性较大软骨损伤的治疗尤为棘手。同种异体骨软骨移植是治疗青壮年大面积软骨损伤比较满意的治疗方法,美国及欧洲一些国家对同种异体骨软骨移植的研究较多,也取得了较好的临床疗效,但我国对其研究尚未得到重视和发展。鉴于此,本刊开设“同种异体骨软骨移植”专栏,将对同种异体骨软骨移植发展历史和现状、软骨组织的获取和保存及临床应用等内容进行系统介绍,以期推动我国同种异体骨软骨移植的应用与发展。

同种异体骨软骨移植治疗软骨损伤临床疗效的研究现状

关节软骨由于缺乏神经、血管和淋巴管,自我修复和愈合的能力相对较弱,其损伤修复成为运动医学领域中一个极具挑战性的问题[1-2]。据研究显示,膝关节软骨损伤的发生率高达66%,在年轻且运动活跃的患者中常会导致早发性骨关节炎[3-4]。目前,治疗重度软骨损伤的手术方法主要包括骨髓刺激技术(marrow stimulation techniques,MST)(包括软骨下钻孔和微骨折)、自体软骨细胞植入(autologous chondrocyte implantation,ACI)、自体骨软骨移植(osteochondral autograft transfer,OAT)以及同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)[5-7]。

针对半月板损伤患者的运动学步态分析

目的:探讨应用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统分析不同程度半月板损伤患者运动学特征。方法:2020年12月至2022年6月收治的半月板损伤患者及招募的正常人共135例,男82例,女53例;年龄14~29岁;病程1~3个月。结合临床症状及MRI检查明确半月板损伤诊断,根据Stoller分级标准将半月板损伤分为4级:0级(正常)37例,Ⅰ级30例,Ⅱ级33例,Ⅲ级35例。采用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统对各组受试者进行行走测试,采集步行及运动学定量化指标,包括膝关节屈伸、内外旋、内外翻,并对其进行运动学进行分析。结果:在膝关节屈曲/伸直的分布中,4组患者膝关节最大屈曲、最小伸直及膝关节屈伸范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内旋/外旋的分布中,4组患者膝关节内旋及膝关节旋转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内翻/外翻的分布中,4组患者膝关节外翻及膝关节翻转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);临床分期进展与膝关节伸直、外旋、内外翻及翻转活动范围呈正相关(P<0.05);与膝关节屈曲、内旋及屈伸、旋转活动范围呈现负相关(P<0.05);膝关节内旋、外旋角度可以作为半月板损伤临床分期的独立影响因素(P=0.006,0.019<0.05)。结论:半月板损伤患者膝关节运动发生了明显变化,且不同临床分期下,变化有一定差异,步态分析为半月板损伤的运动学分析提供了一个可靠的依据,有助于更好了解关节的运动学指标,同时提供了一个较为可靠的辅助诊疗方案,为后续医学研究提供了新方向。

同种异体骨软骨移植立法探析

新鲜同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)是治疗关节软骨损伤的重要方法之一。21世纪以来,欧美等发达国家在OCA技术方面开展了大量临床试验和应用研究[1-3]。在同种异体骨软骨库的建立、移植物体外保存技术、免疫排斥反应、临床应用推广及卫生经济学研究等领域,形成了一套较为完善的新鲜同种异体骨软骨移植体系,并发布了相关的指南、共识和有关的法规、标准[4-8]。然而,由于捐献体系、监管、成本效益和医疗技术的限制等问题,OCA体系尚未在中国及世界上的大多数国家得到广泛应用。文献检索发现,OCA相关领域的文献总量呈上升趋势,但因国内对该项技术重视程度不够,加上研究起步较晚,研究年限和研究成果与国外相比还有一定距离,检索到的文献以外文文献为主[3,9]。目前,在基础研究上国内虽有一些关于体外软骨保存技术的探讨,但临床应用研究很少,只有极少数个案报道,特别是相关法律制度欠缺,有待加强。

基于文献计量学的国内外同种异体骨软骨移植研究现状分析

同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)具有多种优点,可用于大型或多部位的骨软骨缺损[1-4],能同时修复软骨和软骨下骨,并支持早期负重[5]。迄今为止,OCA已经进行了40多年,患者术后满意度高达80%,10年存活率为75%~85%,并有很高的运动重返率[3,6-7]。尽管如此,OCA仍会存在失败的可能,主要的原因可能是免疫排斥反应、微生物感染或移植物-宿主软骨曲率不匹配等[8-10]。此外,OCA技术受到国家法规政策和供体数量的影响,在一些国家仍未开展或者开展较少。随着运动事业的快速发展,临床上局限性关节软骨损伤患者逐渐增多,尤其以青壮年患者为主,OCA技术为年轻或活跃的患者提供了重返运动的可能[7,11-13]。本研究旨在对近百年来该领域内中、英文研究论文进行文献计量学分析,了解OCA的国家分布、发展趋势等研究现状,以及中国和国际研究界感兴趣的研究主题及其变化趋势,更重要的是,为未来研究提供潜在的研究方向。

同种异体骨软骨移植在踝关节的应用研究进展

关节软骨缺乏神经和血管,损伤后难以自我修复,临床治疗较为棘手[1]。踝关节由于活动大,软骨损伤的发病率非常高,小面积的踝关节软骨损伤,采用骨髓刺激术、自体骨软骨移植和自体软骨细胞植入治疗,可取得一定的疗效。但对于中、大面积的踝关节软骨损伤(>2 cm 2),这些方法的治疗效果并不满意[2]。新鲜同种异体骨软骨移植(osteochondral allagraft transplantation,OCA)是从组织捐赠者获取整块软骨和软骨下骨,精确修补受损的关节软骨,适用于治疗中大面积的关节软骨损伤,从已有的文献看,治疗效果满意[3]。本文对OCA治疗踝关节软骨损伤的文献进行综述,为临床开展OCA治疗踝关节软骨损伤提供参考。

同种异体骨软骨移植物保存方法研究进展

关节软骨缺损常由创伤、退行性病变、剥脱性骨软骨炎等导致,由于关节软骨缺乏血液供应,损伤往往难以自行修复,并进展为骨关节炎[1]。对于不适合进行关节置换,特别是存在局限性大面积软骨缺损的年轻患者,同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)是一种解决方案[2]。OCA手术通过将同种异体骨软骨移植物(osteochondral allografts,OCAs)移植至患者关节的缺损部位,为其提供即刻的力学支撑,恢复软骨表面的光滑度和承载能力。

同种异体骨软骨移植的适应证和禁忌证

同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation,OCA)是一种针对局限性大面积(≥2 cm 2)关节软骨损伤的有效治疗方法[1-2]。该方法通过移植捐献者健康的骨软骨组织来修复患者受损的关节软骨,旨在恢复关节的正常功能和改善患者的生活质量[3]。

自体骨膜复合骨髓间充质干细胞移植修复兔关节软骨缺损

背景:自体骨髓间充质干细胞及骨膜移植等方法可促进关节软骨缺损的修复,但其各自的成软骨能力有限,治疗效果欠佳。目的:观察自体骨膜复合向软骨细胞诱导的骨髓间充质干细胞移植修复软骨缺损的疗效。设计、时间及地点:随机分组对照动物实验,于2005-08/2007-03在山西医科大学第二医院骨科实验室完成。材料:6～8月龄新西兰白兔18只,按随机数字表法分为3组,即骨膜复合骨髓间充质干细胞组、单纯骨膜组及空白对照组,每组6只12个膝关节标本。方法:骨膜复合骨髓间充质干细胞组采用胰酶消化法采集骨髓间充质干细胞进行贴壁培养,加入转化生长因子β1向软骨细胞进行诱导分化,同时进行PKH-26细胞膜免疫荧光标记。在全部兔双侧股骨内侧髁造成直径3mm,深度3mm的全层软骨缺损,骨膜复合骨髓间充质干细胞组、单纯骨膜组取同侧胫骨上段内侧骨膜,骨膜生发层朝向骨髓腔覆盖软骨缺损,骨膜复合骨髓间充质干细胞组先期缝合3针,向缺损区注入1×109L-1骨髓间充质干细胞细胞悬液20μL,植入细胞后缝合最后1针。单纯骨膜组只进行单纯骨膜覆盖缺损处理;空白对照组只钻孔不作任何处理。主要观察指标:术后6,12周时,对缺损部位进行大体观察、组织学观察、Wakitani评分以及Ⅱ型胶原免疫组化及原位杂交检测。结果:所有缝合骨膜未发现脱落,骨膜复合骨髓间充质干细胞组6周时,软骨缺损已由透明软骨样修复组织填充,12周时修复组织进一步改建,且修复组织中细胞主要为带有PKH-26荧光标记的植入细胞。单纯骨膜组缺损区修复组织为乳白色,表面光滑稍微凹陷,与周围正常软骨组织之间界限清晰;空白对照组缺损区多数比较凹陷,或缺损部位形状不规则,周围软骨组织断裂。术后6,12周时,骨膜复合骨髓间充质干细胞组Wakitani组织学评分均优于单纯骨膜组和空白对照组(P<0.05),单纯骨膜组的评分优于空白对照组(P<0.05)。同时,骨膜复合骨髓间充质干细胞组修复组织内细胞周围基质Ⅱ型胶原免疫组化及原位杂交染色阳性,证实修复组织内的细胞为植入细胞。结论:自体骨膜复合向软骨细胞诱导的骨髓间充质干细胞移植可形成透明软骨样修复组织修复关节软骨缺损。

兔膝关节软骨单位体外酶解法消化 分离的实验研究

目的探讨兔膝关节软骨单位(Chondron)体外酶解法消化、分离的可行性及实验方法。方法 2月龄新西兰白兔8只,随机分为2组,各4只。无菌条件下剖取双膝关节全层软骨,一组采用常规0.4%Pronase酶和0.025%Ⅱ型胶原酶依次消化为软骨细胞;另一组采用0.3%dispase酶和0.2%Ⅱ型胶原酶联合搅拌消化3h为软骨单位。利用倒置显微镜观察、细胞爬片苏木素-伊红(HE)和Ⅵ型胶原免疫荧光染色以及微系统测试分析仪进行软骨细胞及单位形态学分析,Annexin-Ⅴ/PI流式细胞术检测软骨细胞及单位早期凋亡率。结果倒置显微镜下软骨单位主要由1或几个串珠状细胞形态构成,透亮程度较差;而软骨细胞均表现为单一透亮的圆形细胞形态。软骨细胞HE染色呈爬片形态,胞质膨松透亮;软骨单位细胞周围存在一层淡染基质成分,且Ⅵ型胶原免疫荧光染色强阳性表达,界限清晰,可见大量由其包裹1、2、3或4个软骨细胞的单位形态。微系统分析仪下软骨单位由高到低均分为细胞核、细胞质及PCM三层结构,每一层梯度高度约0.4μm。急性消化软骨细胞和单位在活细胞率、早期及晚期凋亡率方面差异无统计学意义。结论 0.3%dispase酶和0.2%Ⅱ型胶原酶联合搅拌消化3h可以成功获取兔膝关节软骨单位,为其体外进一步研究奠定基础。

智能手机对骨科医生的影响

2016年以来,谷歌人工智能程序Alpha Go在围棋人机大战中先后战胜李世石和柯洁,沉寂了60年的人工智能一举成为社会关注的焦点[1]。2018年开始,人工智能发展进入快车道,很快就应用到医疗、交通、金融、工业等各个领域。在医疗研究领域,谷歌Deep Mind利用深度学习开发Alpha Fold程序,能够根据基因序列预测所表达蛋白质的3D结构,有望成为治疗包括癌症在内的众多疑难疾病的新途径[1]。IBM的Watson认知系统学习综合了大量医疗专家的经验和知识,可以实施针对性的精准诊疗[2].可以预见,人工智能的蓬勃兴起必将深刻改变人们的生活方式,推动产业变革,带来一场影响深远的科技革命.

瞬时感受电位M8在人类膝关节软骨组织中的表达

背景:瞬时感受电位通道在人体遍布多种组织和细胞,并参与人体几乎所有的生理功能和许多的病理变化。但是到目前为止,瞬时感受电位M8在人类软骨组织中的表达未见报道。目的:观察瞬时感受电位基因亚家族成员瞬时感受电位M8在人类软骨组织中的表达。方法:15例膝关节软骨样本来源于严重创伤截肢的患者。每个样本取300 mg软骨组织用于组织总蛋白的提取,再取相同部位的软骨组织做切片。Western blot方法检测瞬时感受电位M8在人类软骨组织中的表达,免疫荧光法检测瞬时感受电位M8在人类软骨组织中的分布。结果与结论:Western blot结果显示在相对分子质量为130 000时出现特异性的瞬时感受电位M8条带,并应用Westen印迹技术分析了温度敏感性瞬时感受电位M8通道的年龄相关性,发现随着年龄的增加,其表达量呈下降趋势。免疫荧光染色结果显示瞬时感受电位M8蛋白均匀的分布在细胞膜上。提示瞬时感受电位M8在人类软骨组织中有表达,具体表达在软骨细胞膜上。

葡萄糖依赖性肠促胰岛素类似物DAIa2GIP对大鼠膝关节损伤软骨的保护效应

背景:已有研究证实,葡萄糖依赖性肠促胰岛素类似物DAla2GIP可直接调节成骨细胞的生长发育,但有关其在软骨细胞上的作用鲜有报道。目的:探讨葡萄糖依赖性肠促胰岛素类似物DAIa2GIP对SD大鼠骨性关节炎软骨损伤的保护效应及潜在机制。方法:将50只雄性SD大鼠(山西医科大学实验动物中心提供)随机分5组,每组10只:正常对照组不进行任何干预;模型对照组、模型治疗组切断双后膝关节前交叉韧带、内侧副韧带并摘除内侧半月板;假手术对照组、假手术治疗组只打开双侧膝关节囊。造模后第8周,模型治疗组、假手术治疗组腹腔注射25 nmol/kg的DAIa2GIP,模型对照组、假手术对照组腹腔注射等量生理盐水,2次/周,注射8周。造模16周后,取各组大鼠膝关节,进行苏木精-伊红染色、番红O-固绿染色、透射电镜观察及免疫组织化学染色。实验方案经山西医科大学伦理委员会批准(2017008)。结果与结论:①苏木精-伊红染色显示,模型对照组软骨4层结构不清;模型治疗组软骨可见4层结构,软骨层较模型对照组增厚;其余3组软骨表面光滑,4层结构清晰;②番红O-固绿染色显示,模型对照组蛋白多糖表达明显不均匀,软骨厚度变薄;模型治疗组蛋白多糖表达基本均匀,软骨厚度较模型对照组增加;其余3组蛋白多糖表达均匀,软骨厚度适中;③透射电镜显示,模型对照组软骨细胞胞质内可见脂滴,线粒体、粗面内质网等细胞器消失;模型治疗组可见数量不等线粒体、粗面内质网等细胞器,并且结构基本恢复正常;其余组细胞结构正常;④免疫组织化学染色显示,与正常对照组比较,模型对照组胶原酶13蛋白表达升高(P<0.05),Ⅱ型胶原蛋白表达降低(P<0.05);与模型对照组比较,模型治疗组胶原酶13蛋白表达降低(P<0.05),Ⅱ型胶原蛋白表达升高(P<0.05);⑤结果表明,DAIa2GIP可能通过抑制关节软骨中胶原酶13表达、减少Ⅱ型胶原的破坏,对SD大鼠骨性关节炎中关节软骨发挥保护作用。