可注射性生物復合材料修復老年膝關節軟骨損傷的應用分析

芶印堯，祝少博

可注射性生物復合材料修復老年膝關節軟骨損傷的應用分析

芶印堯1，祝少博2

目的 探討可注射性生物復合材料修復老年膝關節軟骨損傷的應用。方法 采用前瞻性研究方法，選擇2015年1月至2016年2月在我院診治的老年膝關節軟骨損傷24例，根據信封隨機抽取法分為觀察組與對照組，每組12例，兩組都給予關節鏡下手術治療，對照組注射骨水泥進行修復，觀察組使用納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料進行修復，觀察手術前后疼痛與膝關節功能情況。結果 術后3個月，觀察組和對照組的療效優良率分別為91.7%與66.7%，觀察組明顯高于對照組(P<0.05)；觀察組和對照組疼痛評分分別為(2.11±1.54)、(3.61±1.44)分，明顯低于術前的(4.94±2.61)、(4.84±2.53)分(P<0.05)，且觀察組的術后評分明顯低于對照組(P<0.05)；觀察組與對照組術后Lysholm膝關節功能評分均明顯高于術前(P<0.05)，且觀察組的術后評分明顯高于對照組(P<0.05)。觀察組與對照組術后3個月的血栓栓塞、肺部感染、下肢腫脹等并發癥發生率分別為16.7%、58.3%，觀察組明顯低于對照組(P<0.05)。結論 可注射性生物復合材料-納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料修復老年膝關節軟骨損傷具有很好的療效，能減少并發癥的發生，其作用機制可能與有效緩解及改善膝關節功能有關。

可注射性生物復合材料；納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料；老年患者；膝關節軟骨損傷

0 引言

膝關節軟骨損傷是老年人的常見病，臨床上主要表現為進行性關節活動受限、膝關節疼痛、腫脹等，嚴重者甚至導致關節畸形，嚴重影響患者的身心健康[1]。膝關節軟骨損傷治療的目的是減輕或消除疼痛、改善或恢復關節功能[2]。其中對于軟骨損傷的修復多采用自體骨移植，但后者存在并發癥多、骨量有限等問題。異體骨具有傳播疾病和抗原性的危險[3-4]。隨著骨組織工程的發展，近年來，采用可注射性生物復合材料進行治療也是目前臨床探索治療軟骨損傷的一種方法，其具有不受骨源限制、微創性、操作簡單、手術并發癥少等優點[5-7]。其中納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料是具有與天然骨相似微結構的人工骨材料，可為微創骨修復手術與原位成型提供可能[8-9]。本文探討了可注射性生物復合材料nHAC修復老年膝關節軟骨損傷的應用效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象 采用前瞻性研究方法，選擇2015年1月至2016年2月在我院診治的老年膝關節軟骨損傷患者24例，納入標準：年齡≥60歲；CT/MRI檢查顯示為膝關節軟骨損傷；病程≤3個月；保守治療無效；單側損傷；知情同意本研究并且醫院倫理委員會正式給予批準。排除標準：對手術麻醉藥物及研究用藥過敏者；合并惡性腫瘤者；精神疾病患者；妊娠與哺乳期婦女；合并高血壓、糖尿病、冠心病、慢性支氣管炎等。根據信封隨機抽取法分為觀察組與對照組，每組12例。觀察組男7例，女5例；年齡最小61歲，最大79歲，平均年齡(68.23±4.22)歲；病程最短3 d，最長3個月，平均為(15.24±4.61)d；發病位置：右側7例，左側5例；Kellgren-Lawrence分級：Ⅰ級4例，Ⅱ級4例，Ⅲ級2例，Ⅳ級2例；平均體重指數為(21.45±2.91)kg/m2。對照組男6例，女6例；年齡最小62歲，最大78歲，平均年齡(68.11±3.15)歲；病程最短6 d，最長3個月，平均為(15.11±3.56)d；發病位置：右側6例，左側6例；Kellgren-Lawrence分級：Ⅰ級3例，Ⅱ級5例，Ⅲ級2例，Ⅳ級2例；平均體重指數為(21.11±2.43)kg/m2。兩組性別、病程、年齡等基線資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 治療方法 患者俯臥于操作臺上，根據不同的手術耐受情況，患者分別采用1%利多卡因骨膜麻醉或全麻。膝關節前外和內側切口入路直至關節腔進行關節腔沖洗，采用關節鏡清理病變。對照組通過注射骨水泥的方式進行修復，而觀察組采用納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料進行修復，推注入骨水泥或人工骨材料直至碰上阻力，治療期間經X線全程透視監測，常規縫合創口，術后按常規進行營養支持和抗感染治療，采用循序漸進的方式進行功能鍛煉。

1.3 觀察指標 ①術后3個月開始判定總體療效。優：無膝關節疼痛感，無關節積液；良：關節腫痛情況基本消失，關節積液情況基本消除；可：膝關節腫痛情況減輕，依然無法正?；顒?，受到一定限制；差：未能到以上標準或者加重。②疼痛評定：在術前與術后3個月，以所有患者為研究對象，通過疼痛量表(VAS)完成評定，評分標準為0～10分，疼痛程度與分數呈正比。③膝關節功能評定：在術前與術后3個月，以所有患者為研究對象，采用Lysholm膝關節功能評分表，評分標準為0～100分，膝關節功能與分數呈正比。④并發癥：觀察和記錄術后3個月發生的各種并發癥情況，包括血栓栓塞、肺部感染、下肢腫脹等。

2 結果

2.1 兩組患者總體療效比較 術后3個月，觀察組療效優良率明顯高于對照組(χ2=4.873,P<0.05)。見表1。

表1 兩組總體療效比較(例)

2.2 疼痛評分比較 術后3個月，兩組疼痛評分明顯降低(P<0.05)，見表2。

表2 兩組手術前后疼痛評分比較(分)

2.3 兩組患者膝關節功能評分比較 術后3個月，兩組患者的Lysholm膝關節功能評分均明顯提高(P<0.05)，且觀察組的術后評分高于對照組(P<0.05)。見表3。

2.4 兩組并發癥比較 觀察組術后3個月的血栓栓塞、肺部感染、下肢腫脹等并發癥發生率明顯低于對照組(P<0.05)。見表4。

表3 兩組手術前后Lysholm膝關節功能評分比較(分)

表4 兩組治療后并發癥比較(例，%)

3 討論

膝關節軟骨損傷是老年人高發的疾病，嚴重影響患者的身心健康[10-11]。關節鏡微創手術治療具有創傷小、直視操作、安全性高等優勢，當前廣泛應用于膝關節軟骨損傷的治療，但是對于軟骨損傷的修復效果差。特別在骨水泥的修補中，單一材料難以具備自體骨金標準，而理想狀況下，生物材料及其組成成分和作用與正常自體移植骨越接近越好[12]。其要求特征為：①在體內材料有骨傳導性；②對細胞有良好的親和力與良好的生物相容性；③有一定的力學強度；④可降解性和配合組織工程的骨形成一定的降解速度[13-14]。在納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料中，磷酸鈣是被廣泛認可的一種具有較高性價比和塑性能力較強的生物材料，具有良好的生物相容性、骨傳導性，在骨缺損中均可發揮良好的移植作用。但磷酸鈣內部缺乏足夠的孔隙，將納米晶微粒混入磷酸鈣，能夠得到大孔隙磷酸鈣支架，對生物相容性和血管化作用的提高具有一定的促進作用[15-16]。本研究顯示，術后3個月，觀察組的療效優良率明顯高于對照組；觀察組術后3個月血栓栓塞、肺部感染、下肢腫脹等并發癥發生率明顯低于對照組，表明納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料的應用具有很好的療效，能減少并發癥的發生。

對于膝關節軟骨損傷，一個恰當的治療方案需要緩解關節疼痛，提高關節活動的能力，在綜合評價方面需要考慮患者的膝關節功能與疼痛感等[17]。生物工程材料一般包括生物材料支架(載體)、種子細胞和細胞因子，單一材料已不能滿足這一要求，于是生物復合材料的研究成為熱點。納米晶磷酸鈣本身就是一種良好的骨引導材料，在骨膜存在下有成骨效應，自身雖無骨誘導活性，但通過一定的調節措施，可使其吸收速度與新骨發生保持一致[18]。而膠原基骨材料具有無刺激性、無致死性突變效應、無熱原反應、無免疫原性、無毒性、無致突變等特性，其屬于一種骨組織的天然基質，對細胞增殖和分化起到促進作用，加快了骨痂的生長及骨折的愈合[19]。本研究顯示，兩組術后3個月疼痛評分降低，且觀察組的術后評分低于對照組；兩組術后3個月的Lysholm膝關節功能評分升高，且觀察組的術后評分高于對照組。從機制上分析，可能是可注射性生物復合材料對軟骨損傷的直接作用或骨材料的細胞毒作用破壞了敏感神經末梢結構而起到鎮痛作用。并且可注射性生物復合材料的降解速度與新骨形成速度相匹配，與新骨形成時間基本接近，從而促進膝關節功能的改善[20]。

總之，可注射性生物復合材料-納米晶磷酸鈣/膠原基骨材料修復老年膝關節軟骨損傷具有很好的療效，能減少并發癥的發生，其作用機制可能與有效緩解與改善膝關節功能有關。

[1] 沈培忠.關節鏡微創技術在膝關節骨創傷治療中的臨床效果分析[J].山西醫藥雜志,2014,43(11):1318-1319.

[2] 邵文彬,王東亞,武永清.探討關節鏡微創治療膝關節滑膜炎的臨床療效分析[J].世界最新醫學信息文摘(電子版),2013,(10):10-11.

[3] 王大鵬,遲猛,裴艷明.人工關節材料性能與運動性關節軟骨損傷[J].中國組織工程研究,2015,19(52):8492-8497.

[4] 陳利,陳月,王宗良,等.膠原/羥基磷灰石復合材料的制備及用于骨缺損修復的研究現狀[J].中華損傷與修復雜志(電子版),2016,11(3):232-235.

[5] Cheng L,Wang T,Zhu J,et al.Osteoinduction of calcium phosphate ceramics in four kinds of animals for 1 year:dog,rabbit,rat,and mouse[J].Transplant Proc,2016,48(4):1309-1314.

[6] 田曉東,屠冠軍,張騰云,等.摻鍶硫酸鈣及DBM復合材料骨修復能力評價[J].中國矯形外科雜志,2016,24(4):338-344.

[7] Xie X,Wang L,Xing D,et al.Protein-repellent and antibacterial functions of a calcium phosphate rechargeable nanocomposite[J].J Dent,2016,52:15-22.

[8] 楊萃,王玉光,楊永超,等.小關節假體新型聚乳酸復合材料力學性能研究[J].中華關節外科雜志(電子版),2016,10(1):55-60.

[9] 楊永超,談清,楊萃,等.新型碳化硅-碳復合材料用于人工小關節假體的實驗研究[J].中華關節外科雜志(電子版),2016,10(1):49-54.

[10]吳驍,何本祥,檀亞軍.髖關節假體材料的分類及應用進展[J].中國骨傷,2016,29(3):283-288.

[11]Hani TB,O′Connell AC,Duane B.Casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate products in caries prevention[J].Evid Based Dent,2016,17(2):46-47.

[12]李昂,王曉宇,許茜楠,等.納米羥基磷灰石/聚酰胺66復合骨髓間充質干細胞阻止股骨骨不連的形成[J].中國組織工程研究,2016,20(21):3080-3087.

[14]Mohd SSN,Ekambaram M,Yiu CK.Effect of different fluoride varnishes on remineralization of artificial enamel carious lesions[J].Int J Paediatr Dent,2016,1(27):123-127.

[15]董君博.骨形態發生蛋白、堿性成纖維細胞生長因子生物材料在關節軟骨缺損修復中的生物性能[J].中國組織工程研究,2016,20(20):2915-2920.

[16]莊穎,陳希亮,李勇,等.魔芋葡甘聚糖/納米羥基磷灰石/膠原復合材料構建組織工程椎間盤纖維環支架[J].中國組織工程研究,2016,20(16):2412-2417.

[17]蔣華,顏宇,馬紅兵,等.丙烯酸樹脂骨水泥復合材料對軟骨下骨誘發膝骨關節炎的影響[J].中國組織工程研究,2015,19(25):3962-3966.

[18]Zhao Z,Corredig M.Influence of sodium chloride on the colloidal and rennet coagulation properties of concentrated casein micelle suspensions[J].J Dairy Sci,2016,99(8):6036-6045.

[19]馮偉,靳安民,劉紀恩,等.5-氟尿嘧啶納米微球復合材料填充骨缺損及抗腫瘤作用[J].中國組織工程研究,2013,17(12):2131-2137.

[20]Liu T,Wu HJ,Liang Y,et al.Tumor-specific expression of shVEGF and suicide gene as a novel strategy for esophageal cancer therapy[J].World J Gastroenterol,2016,22(23):5342-5352.

Application of injectable bio composite materials in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients

GOU Yin-yao1,ZHU Shao-bo2

(1.Department of Orthopaedics,Wuchang Wuhan Hospital,Wuhan 430063,China;2.Department of Orthopaedics,South Central Hospital of Wuhan University,Wuhan 430071,China)

Objective To investigate the effect of injectable bio composite materials in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients.Methods Twenty fourcases of elderly patients with articular cartilage injury in knee joint from January 2015 to February 2016 in our hospital were equally divided into 2 groups according to the envelope method.All the patients were given arthroscopic surgery, and patients in control group (n=12) and observation group (n=12) were injected with bone cement andnanocrystalline calcium phosphate/collagen materials for bone repair respectively.The pain and knee joint function were observed before and after operation.Results The excellent and good rate in observation group was higher than that of control group (91.7% vs.66.7%,P<0.05) at 3 months after operation.At 3 months after operation, the pain scoresof observation group and control group were decreased from (4.94±2.61) and (4.84±2.53) to (2.11±1.54) and (3.61±1.44) respectively; meanwhile, there was significant difference between the two groups (P<0.05).The Lysholm knee function scores in the two groupsincreased at 3 months after operation (P<0.05), and the score in observation group was higher than that of control group (P<0.05).The incidence rate of pulmonary infection, thrombus embolism, lower limb swelling and incision infection in observation group was lower than that of control group (16.7% vs.58.3%,P<0.05).Conclusion Injectable bio composite materials-nanocrystalline calcium phosphate/collagen materials has good efficacy in the repair of articular cartilage injury of knee joint in elderly patients, it also can reduce the complications, and the mechanism may be related to the effective alleviation and improvement of kneefunction.

Injectable bio composite materials;Calcium phosphate/collagen bone materials;Elderly patients;Knee joint cartilage injury

2016-09-06

1.武漢市武昌醫院骨科，武漢 430063；2.武漢大學中南醫院骨科，武漢 430071

湖北省衛生廳課題(JX3B21)

10.14053/j.cnki.ppcr.201703011