同種異體骨復合骨髓間充質干細胞治療股骨頭壞死

馬衛杰 辛紅偉 宋利娜 韓樹峰

股骨頭壞死是由多種原因引起的股骨頭局部血供不良所致的正常骨組織變性，壞死，最終引起關節面塌陷，關節毀損的一種致殘性疾病，是骨科界未解決難題之一[1]。對于早期股骨頭壞死的青壯年患者，改善局部血運，預防股骨頭塌陷，盡可能保髖是首要的治療目標[2]。2011年3月～2018年3月期間采用同種異體骨復合骨髓間充質干細胞治療青壯年股骨頭缺血性壞死，通過增強股骨頭缺血壞死區軟骨下骨的機械支撐力和成骨能力，控制股骨頭壞死進一步發展，取得了較好的臨床效果。

資料與方法

1.一般資料:本研究股骨頭缺血性壞死患者40例48髖，其中8例患者為雙側股骨頭壞死。其中男性32例，女性8例，患者年齡28～46歲，平均年齡35歲。按病因分為激素型9例，酒精型31例。其中8例女性患者為激素型股骨頭壞死；所有病例術前均經X線、CT或者MRI檢查。術后所有病例常規病理結果均證實為股骨頭缺血性壞死。按照ARCO分期，所有患者均為ARCOⅡB-C期患者。隨訪時間均為1年以上，最后有38例，45髖得到完整隨訪(ARCOⅡB 14例，ARCOⅡC 31例)，2例3髖失訪。

2.同種異體骨復合骨髓間充質干細胞制備：患者雙側髂前上棘常規消毒鋪巾，從髂前上棘處多點穿刺抽吸骨髓液，單側股骨頭壞死抽取約200ml，雙側股骨頭壞死抽取400ml，按照骨髓液：肝素鈉為5ml：1ml配比，混合均勻，采用Ficoll密度梯度離心法進行分離， 200ml骨髓液可獲取骨髓間充質干細胞約5ml，細胞數>105個/毫升，嚴格無菌操作，將骨髓間充質干細胞液均勻噴灑在顆粒狀同種異體骨表面，浸泡并形成骨泥，注意溫柔、細致、顯微操作，盡最大可能保留干細胞活性，制備成同種異體骨復合骨髓間充質干細胞復合支架。筆者以同種異體骨作為組織工程支架，骨髓間充質干細胞依托于組織工程支架，在受體局部內環境作用下調節細胞功能，向成骨細胞分化，達到修復骨壞死目的。

3.微創減壓、死骨刮除、植骨：采用腰硬聯合阻滯麻醉，患者取側臥體位，C型臂透視下手術，C型臂照射患肢髖關節正位，軸位，確定股骨頭缺血壞死的大概中心點，以大轉子尖下緣約5cm經皮刺入2mm的克氏針作為導針，在C型臂引導下將導針置于壞死區中心點，以進針點為中心做長約2cm縱行皮膚切口，在克氏針上依次套入6、8、10、12mm空心鉆，經此孔插入特制的長柄彎頭刮匙，刮匙呈15°～20°，在C型臂引導下徹底刮除股骨頭內死骨，刮除過程中避免用力過大損傷關節軟骨，空心鉆及刮匙以達軟骨下約5mm為界，整個過程C型臂透視下進行。刮除的死骨常規做病理組織學檢查。C型臂透視股骨頭壞死區死骨基本刮除，生理鹽水充分清洗髓腔，將12mm的空心鉆頭留于體內，將顆粒狀同種異體骨混合骨髓間充質干細胞制成的骨泥通過空心套管植骨，C臂透視下證實骨泥充分填充股骨頭壞死減壓區域，植骨過程中稍微加壓，抽出空心鉆頭，于股骨頸至股骨頭減壓通道內放置條狀同種異體骨，加壓填充減壓通道，減壓通道末端(大轉子進針點處)骨蠟涂抹封閉減壓口，防止細胞流失滲漏，逐層縫合傷口。(3)術后處理：術后3個月內禁止負重，非負重下適當進行髖關節功能鍛煉。術后1、3、6、12個月門診復查拍片。根據影像學檢查結果，3個月后扶雙拐患髖部分負重下床活動，根據影像學檢查逐漸完全負重。

結 果

本研究病例所有患者均手術順利，無手術并發癥，完整拆除縫合線出院。術后平均隨訪1年以上，患側髖關節疼痛基本消失，髖關節功能得到明顯提高。術后12個月患側髖關節Harris，評分有較大提高(表1)。術后12個月髖關節影像學檢查結果提示所有患者股骨頭形狀基本完整，股骨頭壞死區面積減小，無變扁、塌陷，無新月征形成，壞死區可見新生骨小梁存在，連續性良好，股骨頭壞死區大部分得到修復，減壓隧道達骨性愈合。

表1 術前、術后3、6、12個月髖關節Harris評分

典型病例：患者,35歲,男性，右髖部及右下肢疼痛2年，加重伴活動受限3個月，既往10余年飲酒病史，250ml/d。查體：右下肢內外旋，外展活動受限，“4”字實驗陽性，完善輔助檢查后，腰硬聯合麻醉下行右側股骨頭行微創減壓聯合同種異體骨復合骨髓間充質干細胞移植術。手術前、后影像學資料詳見圖1、圖2。

圖1 髖關節術前MRI示右側股骨頭壞死A.冠狀位；B.水平位

圖2 術后1年髖關節X線片A.正位；B.軸位

討 論

股骨頭壞死是由股骨頭血供中斷或受損，引起骨細胞和骨髓成分死亡，影響修復，繼而導致股骨頭內骨小梁結構改變，股骨頭塌陷，關節功能障礙。近年來研究發現，股骨頭壞死后可見骨髓間充質干細胞減少，活性受到抑制[3，4]。另一方面，激素、酒精可誘導骨髓間充質干細胞向脂肪細胞轉化，成骨細胞減少[5]。因此，股骨頭缺血性壞死可以看成一種骨細胞疾病。

髓心減壓通過鉆孔可降低股骨頭內壓力，減輕骨髓水腫，減輕細胞水腫，改善壞死組織內微循環；髓心減壓可以打通硬化帶，促進新生骨的爬行替代，有效地延緩骨壞死的自然過程；髓心減壓微創，易操作，損傷小的特點，遠期效果不會增加關節置換難度，但單純髓芯減壓治療股骨頭壞死治療效果欠佳[6]。

骨髓間充質干細胞作為一種多能干細胞，具有多向分化潛能，在特定的理化條件和細胞因子誘導下，可定向地向成骨細胞、血管內皮細胞等方向分化，有利于新生骨組織形成[7]。骨髓間充質干細胞具有內分泌功能，促進血管壁分泌生長因子，促進骨修復[8～11]。骨髓間充質干細胞分泌多種活性成骨因子，具有良好的生物學特性，在一定條件下向成骨細胞分化，為骨組織修復提供可能[12～14]。但是孤立的骨髓間充質細胞一般情況下很難形成組織或器官，必須依賴支架作為生長載體，支架材料是組織工程必要要素之一，生物支架提供細胞增殖分化的場所，引導組織再生，并且控制組織和器官的性狀[15]。異體骨在形態，結構成分及生物力學強度上與自體骨相似，擁有良好的組織相容性，可為干細胞提供良好的機械支撐作用，提供良好的生長載體[16]。同種異體骨的三維多孔結構使骨髓細胞容易貼附，增殖，有利于營養成分滲透，是良好的生物載體[17]。同種異體骨含有生物BMP，BMP可在一定程度上可促使骨髓間充質干細胞向成骨分化，為治療股骨頭壞死提供一定的臨床應用潛能[18，19]。有研究表明，移植骨髓間充質干細胞可以在股骨頭壞死區內存活，增殖并向成骨分化，可有效增強壞死區骨重建能力。

本研究病例應用髓心減壓聯合同種異體骨復合自體骨髓間充質干細胞植骨治療股骨頭壞死，經過平均12個月隨訪，術后患者髖關節疼痛及活動受限癥狀明顯改善，髖關節Harris評分的平均分由術前的43.02±7.32分提高到術后的85.33±5.12分，除2例患者股骨頭發生塌陷，其余患者股骨頭壞死均得到不同程度修復，股骨頭囊變壞死區消失，近期臨床治療效果滿意。

根據以往的經驗，治療股骨頭壞死一般原則為充分減壓，植骨滿意，良好支撐，本研究病例采用側臥位，以防細胞流失，側臥位可以使同種異體骨與骨髓間充質干細胞更充分接觸，另一面粗徑髓心減壓，通過加壓通道，筆者自制長柄帶角度(15°～20°)弧形刮匙，基本可以徹底清除股骨頭壞死區壞死骨組織。但是，粗徑髓心減壓會人為地在股骨頭形成隧道，使股骨頭軟骨下支撐力減弱，股骨頭塌陷率增高，改進方法是大量顆粒狀同種異體骨混合骨髓間充質干細胞加壓植骨，填充減壓區，在減壓通道內放置條狀同種異體骨，為股骨頭提供良好的支撐，以防造成醫源性骨折，患者術后3個月內禁止負重。結果顯示，自體骨髓間充質干細胞復合異體骨移植聯合髓心減壓治療早期股骨頭壞死臨床有效，近期治療效果明顯，能顯著減輕髖關節疼痛，改善髖關節功能，為臨床治療股骨頭壞死提供了新方向，具有一定的指導意義。值得注意是仍有2例患者股骨頭壞死出現塌陷，關節毀損，原因在于目前實驗研究及臨床應用僅限于骨髓間充質干細胞向成骨細胞、血管內皮細胞、脂肪細胞分化，對于股骨頭壞死各階段的病理過程還有待于深入研究。另一方面，由于個體差異、取材部位、分離技術等，骨髓間充質干細胞的數量和質量存在明顯差異，獲取穩定的多量、高質量的骨髓間充質干細胞是今后研究的難點。