关节软骨损伤#仅限借鉴

1、关节软骨损伤TAMARAK.PYLAWKARICHARD W.KANGBRIAN J.COLE关节软骨在关节活动中起着非常重要的作用，主要有润滑、缓解压力并提供光滑关节面的功能。急性、反复性外力和关节扭力均能够造成膝关节软骨面损伤。关节软骨损伤可导致关节疼痛、肿胀及功能障碍，并可加速关节退行性病变。保守治疗包括口服药物、佩戴支具和物理治疗等。手术治疗包括从简单的关节镜下清创到复杂的组织修复，以及自体软骨细胞种植等多种方法。医师在选择治疗方法时应充分考虑患者的年龄、症状严重程度、关节活动度和损伤特点。本章节概述了关节软骨损伤的病因、诊断和治疗。流行病学调查在美国每年约有900，000人出现软骨损

2、伤，其中大约200，000名患者为重度损伤（级或级）需接受手术治疗。Curl等人对31，516名接受关节镜检查的患者进行了回顾性研究，结果显示63的患者确诊存在关节软骨损伤，其中41的患者为3级，19为4级。Hjelle等人在一项前瞻性研究中对1，000名接受膝关节镜检查的患者进行了评估，结果显示61的患者确诊有软骨或骨软骨损伤，其中55为3级，5为4级。研究同时显示不同程度的软骨和骨软骨的损伤，在单个关节内可表现为简单损伤也可表现为复杂损伤；膝关节软骨损伤的最常见部位在股骨髁内侧的承重区域（58的软骨损伤发生在膝关节）；股骨髁外侧和髌股关节处亦可发生软骨损伤。组织结构关节软骨由大量细胞外基质

3、（ECM）和唯一的细胞类型-软骨细胞组成，其中软骨细胞稀疏地分布于组织间，占整个组织重量的10左右（见图301）。软骨细胞对关节软骨内环境稳定有着重要的意义，包括合成、分泌和维持细胞外基质（ECM）稳定等作用。软骨细胞在代谢过程中维持关节软骨内环境的动态平衡与各种因素有关，包括细胞因子和生长因子，以及流体静力和化学压力感受等作用。细胞外基质的主要由水（占总重的6580%）、蛋白多糖（聚蛋白聚糖，占总重的47）、胶原蛋白（主要是2型胶原蛋白，占总重的1020）和其他一些寡蛋白、糖蛋白组成。组成关节软骨的水份根据与关节软骨面的距离呈不均性分布。大部分水份分布于细胞外基质（ECM）的分子间隙，部分水

4、份聚集于软骨面起到润滑作用。当存在压力梯度或组织压缩时软骨内水份可在组织内移动。软骨内蛋白多糖大部分以蛋白聚糖聚合物（聚蛋白聚糖）形式存在（见图302）。Core 蛋白聚糖是一类非常复杂的大分子糖复合物，主要由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成。蛋白聚糖具有亲水性，能够结合水份来抵抗外界压力。胶原（主要是型胶原）作为结构性分子主要分布于软骨组织内，通过其分子表面的微纤维连接并聚集于组织内不同位置。胶原分子的这种特殊结构能够给软骨组织提供足够的抗拉强度来抵抗外界剪切力。自关节面向深部，关节软骨可分为浅表区、过渡区、深区以及钙化软骨区。（见表301，图303）。骨性关节炎可加速关节软骨的退变，患者在

5、50岁以后其病变程度呈非线性增长。一般来说，骨性关节炎可引起弥散性功能障碍、蛋白纤维形成和关节软骨变薄等病变。软骨软化多表现为肉眼可见的软骨破坏，如不同深度软骨的软化、出现裂缝等（如表30-2）。软骨软化的程度还可根据关节镜检查结果并利用Outerbridge分级法来确定（如图30-5）。但目前较为常用的软骨损伤分类法是国际软骨修复协会的5级分类法（见表30-3）。病理正常的关节软骨厚约2-4mm，能够承受5倍体重的重量。关节软骨损伤分为3种类型：局部损伤、全层损伤和骨软骨骨折。局部关节软骨损伤指仅限于关节表面细胞和基质成份的软骨损伤。这种损伤的特点为蛋白多糖含量的减少和水合作用的增加。研究显

6、示这些特点能够引起软骨硬度减少、液体渗透性增高，并使胶原与蛋白多糖、基质交换作用增加，加重了细胞外基质的损伤，从而进一步加强了与其下骨质的交换作用，最终导致骨的重建。有假说指出软骨细胞能够修复细胞外基质损伤，因此只要存在足够的正常软骨细胞，就可以保证蛋白多糖丢失的速度不超过合成速度，从而能够保持胶原网状系统的完整性。发生全层关节软骨损伤时，关节软骨内可见机械性的软骨破碎。这种类型的损伤特点是软骨龟裂、分层、破碎和软骨细胞损伤。由于软骨内缺乏完整的脉管系统，间充质干细胞无法移行到损伤部位，因此限制了此类型软骨损伤的修复。软骨损伤修复开始于软骨细胞再生及合成细胞外基质。然而这种修复反应比较短暂，只

7、能完全修复部分损伤，大部份软骨缺损仍然存在。因此，损伤部位附近的正常关节软骨将承受更多的压力，随着时间的变化，将加速这部分软骨的退变。骨软骨损伤时关节软骨及其下骨质均可见机械性破碎。当外力突然施加于软骨上，导致软骨及其下骨质发生骨折时可出现此类损伤。继发性出血和纤维蛋白凝块形成常可引起炎症反应。当血管蛋白凝集到软骨缺损部位时，可刺激血管释放活性炎性介质和生长因子，如转化生长因子、血小板源性生长因子，它们都参与了骨软骨缺损的修复过程。最终的软骨修复组织是正常透明软骨和纤维软骨的混合物，但其硬度和渗透性都较正常关节软骨差。虽然这种修复组织存在时间不长，但可观察到蛋白多糖减少、水合作用增加、软骨脱落

8、、纤维化和类软骨细胞样细胞减少现象，因而可证明软骨损伤的存在。但剥脱性骨软骨炎较为特殊，它表现为慢性骨软骨缺损，而没有自我修复反应（图30-6）。诊断病程与查体l 一般来说，根据病史、查体、X线检查和既往手术史即可对疾病作出正确诊断。l 软骨损伤可单独出现，也可合并其他病理改变，如内翻或外翻排列异常、髌股关节排列异常、韧带不稳和半月板病变。 急性全层软骨损伤或骨软骨损伤一般表现为软骨脱落或其他机械性损伤体征。 慢性软骨损伤的症状包括局部疼痛、肿胀和一些机械性症状（活动障碍、捻发音）l 详细询问记录病史，包括起始症状（隐匿性或外伤性）、机械性损伤、外伤史及相关手术史、强迫体位等。l 进行全面的肌

9、肉、骨骼检查，排除影响治疗的病理因素。 关节活动度检查，单病灶软骨缺损患者常规检查； 步态检查，患者多通过步态来代偿并转移患侧体重，如内翻、外翻步态和屈膝步态。 放射学检查l X线检查是早期评价关节病变的最有效检查手段。 X线检查应包括屈曲45负重后前位、髌股关节和不负重侧位片。 这些影像学检查可观察关节间隙狭窄程度、软骨下硬化情况、骨赘及骨囊肿。l 磁共振检查可提供关节表面、软骨下骨质、膝关节韧带和半月板情况。然而，磁共振检查结果一般较关节镜检查轻。l 对于骨扫描检查的作用存在争论，因为它可能观察不到那些未穿透软骨下骨质的单病灶软骨缺损。l 尽管影像学检查技术不断提高，但关节镜检查仍然是诊断

10、关节软骨损伤的金标准。治疗保守治疗l 保守治疗包括口服药物治疗、物理模式（理疗、减肥）、佩戴支具（膝关节袖套、减压支具）和药物注射治疗（皮质类固醇激素、透明质酸类药物）。l 保守治疗对强活动或出现症状的患者往往无效，或许对那些低要求患者有效。如希望避免或延迟手术治疗的患者和退变性骨性关节炎（关节软骨修补术禁忌症）的患者。l 关节软骨损伤传统治疗方法包括非类固醇类抗炎药、形体纠正、口服软骨保护因子（如氨基葡糖、硫酸软骨素）。 氨基葡糖能够加速软骨细胞和滑膜细胞生理活动，然而，软骨素可以抑制降解酶的活性，并可抑制关节周围组织纤维蛋白血栓形成。这些药物可缓解疼痛、减轻关节线性触痛、改善关节活动度和提

11、高行走速度。目前尚无临床资料显示这些口服药物会影响关节软骨的机械性质和生化性质的一致性。l 如果保守治疗无效，应考虑接受矫形外科医师的检查。适应症见BOX 30-1。手术治疗l 选择关节软骨表面修补手术方法时应考虑诸多因素，包括缺损大小、深度、位置、病程长短、既往治疗的影响、合并的病理变化、年龄、身体状况和患者的要求。同样大小的关节软骨损伤的术式有很多种，在矫形外科医师中尚无统一的标准。系统治疗方法（Aigorithm 30-l）可视为对外科手术治疗的整体概述，其包括长期动态临床资料，如手术指征及软骨修复术的疗效。l 关节软骨损伤的治疗可分为三类（表30-4）：姑息性治疗、修补性治疗和恢复性治

12、疗。l 手术治疗的目标是减轻症状，通过关节软骨表面重建提高关节相合性，预防进一步软骨退变。l 为最大程度缓解症状需治疗相关病变，如排列异常、韧带不稳定和半月板缺损。姑息性治疗l 姑息疗法包括关节镜清创、冲洗和热软骨成形术。l 关节镜清创、冲洗术是姑息疗法中主要治疗手段，适用于偶发、微小软骨缺损（2cm2）。l 接近70的患者经过简单冲洗，除去关节内碎屑后能暂时缓解症状，如果联合行软骨成形术，术后有效率会更高。l 简单冲洗可除去碎片。l 这些操作可除去由于软骨崩解所造成的退行性碎屑、炎症细胞因子（如白细胞介素-1a）和蛋白酶。l 术后主要采取负重等恢复性、耐受训练及加强训练。l 表30-5提供了

13、关节镜清创、冲洗术疗效的临床资料。l 清创术的缺点包括不能根治软骨缺损，一般也不能使关节软骨面成形、光滑及固化。l 对于关节软骨表面缺损，热软骨成形术（激光、射频）可提供更加精细的关节表面外形。研究表明死亡软骨细胞的深度要超过单一机械削除造成软骨细胞丢失的深度。这些研究在许多矫形外科医师中引起争论。修补性治疗l 修补性治疗通过手术操作穿透软骨下骨质至骨髓，使骨髓细胞（间充质干细胞）移行至软骨缺损区，从而在软骨缺损处形成纤维蛋白凝块和继发性纤维软骨。l 一些治疗方法中需使用这种技术，包括微骨折术、软骨下骨钻孔术、磨削性关节成形术。 这些操作对患者要求包括活动性病变、症状中度且缺损较小(2cm2)

14、的低期望值患者。l 微骨折术是治疗软骨缺损的首选骨髓细胞刺激技术，因为此项技术可避免热损伤。软骨下骨钻孔术通过在软骨缺损区垂直于软骨下骨板钻孔使软骨下骨再血管化并形成纤维蛋白凝块。修补术的缺点是术中用刮匙或刮刀操作时会损伤缺损处基底部的钙化层，并会与周围正常软骨形成“双肩部”。齿孔之间距离大约在3-4mm，注意避免造成软骨下骨板骨折（图30-7）。股骨髁软骨和胫骨软骨损伤术后恢复性治疗应包括保护性负重6-8周及持续性被动活动。表30-6概述了微骨折术的疗效研究。康复性治疗l 康复性治疗技术涉及组织工程（自体软骨细胞种植ACI）和骨软骨移植。l 自体软骨细胞种植ACI包括两个步骤，第一步是关节镜

15、下获取正常关节软骨活组织（300-500mg），一般选择不负重区软骨（股骨髁内上侧或髁间窝）。获取的软骨细胞进行体外培养，然后在第二步关节切开术中种植到软骨缺损处骨膜下（图30-8）。修复性治疗往往形成玻璃样软骨，一般认为这种玻璃样软骨在生物力学上优于纤维软骨。术后康复性治疗包括不间断的被动关节活动，保护性负重至少6周。关节切开自体软骨细胞种植术（ACI）用于治疗中等大小以上病灶软骨缺损（2cm2）。表30-7概述了ACI的疗效研究。l 骨软骨移植术通过柱状填塞软骨下骨质和关节软骨重建了关节表面。组织来源可以是自体（自体移植），也可以是异体（异体移植）。自体移植和异体移植面临着同样的问题：边缘

16、一体化、关节表面外形的三维重建和移植成活率。骨软骨自体移植优势在于组织来源为自体，减少免疫排斥反应。这项技术受移植物大小限制（2cm2）,其他治疗方法治疗大面积缺损较为困难。 异体移植指发育分化成熟的正常组织的移植， 包括具有完整的组织结构和各种软骨细胞的透明软骨。 移植物包括软骨下骨质，因而需首先治疗可引起骨质丢失的相关病变，如无血管性坏死、骨软骨骨折及剥脱性骨软骨炎（图30-10）。 因为移植物中无血管、淋巴系统，所以不需要行组织配型和免疫移植治疗。 新鲜移植物需在3-5天内实施移植。移植物可在冰冻条件下储存、运送，能减少移植物的组织损伤，但冰冻骨软骨组织细胞缺乏活性。冰冻保存方法可延长移

17、植物贮存期限到至少28天，这种方法还可以减少操作难度，并能保持细胞活性（储存28天，78%细胞保持活性）。然而，软骨细胞移植是尚未解决的一个问题。异体移植物的愈合和合并最终要依靠自体骨细胞爬行至异体移植物来完成。术后康复性治疗包括直接连续被动活动和保护性负重6-8周。此技术适用于软骨修补术失败的患者。表30-8和30-9概述了骨软骨自体和异体骨移植的疗效研究。参考文献Brittberg M, Winalski CS. Evaluation of cartilage injuries and repair. Osteologie 2000;9;17-25.Brittberg M. Lindahl

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