兒童半月板損傷修復的研究進展

李偉峰, 熊 風, 段克友, 張敬標, 周平輝, 3, 鄭志遠, 官建中, 3

(1. 蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院 骨科, 安徽 蚌埠, 233004;2. 安徽省利辛縣人民醫(yī)院 骨一科, 安徽 亳州, 236700;3. 組織移植安徽省重點實驗室, 安徽 蚌埠, 233030)

半月板在維持膝關節(jié)穩(wěn)定、分擔負荷、關節(jié)潤滑、減震和協(xié)調膝關節(jié)活動過程中起著重要作用[1-2]。半月板損傷對膝關節(jié)的危害很大，會過早導致創(chuàng)傷性骨關節(jié)炎(PTOA)[3-4]。通常，兒童半月板損傷較成人少見[5], 然而隨著體育鍛煉兒童數(shù)量的增多和鍛煉強度的提高，兒童半月板損傷數(shù)量也在逐步增加[6]。據(jù)估計，美國每年有6%～8%的年輕人發(fā)生半月板損傷[7]。80%～90%的半月板損傷均與兒童參加體育運動有關，且約50%的患者可能在損傷后10～20年內發(fā)生膝關節(jié)骨性關節(jié)炎(OA)[8]。雖然兒童半月板損傷修復的研究取得了一定進展，但關于兒童半月板損傷的修復缺乏共識[9]。本文對兒童半月板血管分布、半月板損傷的分型、損傷機制和修復等方面的進展進行文獻總結，以期能對兒童半月板損傷的修復提供幫助。

1 血管分布特點

半月板的血管分布尤其重要，其對半月板損傷的愈合起到關鍵作用[10]。但兒童半月板血管化的特點與成人不同。從出生起，半月板開始血管化，新生兒半月板血管化的范圍約占全部血管的2/3; 隨著年齡的增長(一般開始于10歲)，半月板血管化也隨之逐漸減少; 12歲以后，半月板的血管化程度與成人接近，此時其周圍的血管化占比為10%～30%[11]。由此可見，兒童的半月板血管分布覆蓋范圍較成人廣泛。

半月板的血液供應主要來源于其周圍的關節(jié)囊和滑膜組織四周的毛細血管叢[10]。除了不到1/3的半月板通過血管直接營養(yǎng)支持外，其余的大多數(shù)組織僅依靠周圍彌散的血管供應營養(yǎng)[12]。KIM W等[13]研究表明，周圍滑膜組織具有豐富的血供，對半月板的愈合潛力有重要影響。與成人相似，兒童半月板也可分為3個血管區(qū)域[14]: 外周組織血管豐富，被稱為“紅-紅”區(qū); 接受彌散供應的中央組織稱為“白-白”區(qū); 介于兩個區(qū)域之間的部分被稱為“紅-白”區(qū)。與“紅-紅”區(qū)半月板相比，血供較差的“白-白”區(qū)的組織愈合能力相對較弱[10，15]。兒童半月板血管分布廣泛，血液供應豐富，理論上損傷的愈合潛力較成人高，為治療方式的選擇提供了重要參考依據(jù)。

2 分 型

半月板損傷分類通常根據(jù)損傷位置[16]、大小[17]或影像學特點[18]等進行分類。COOPER D E等[19]提出，每個半月板在縱向和橫向上可劃分為12個獨立的區(qū)域，此種分類方法通常較容易被接受。與成人相比，兒童半月板損傷也具有相同的分型[20]。

半月板主要由環(huán)狀排列的Ⅰ型膠原纖維組成[21], 因此可以根據(jù)損傷相對于半月板平面的方向和膠原纖維的方向進行分類，常包括水平撕裂、垂直撕裂和混合撕裂。較長且完整的縱向撕裂通常被稱為“桶柄狀”撕裂，含有多種類型的撕裂則為復雜撕裂。垂直撕裂是兒童最常見的，約80%發(fā)生于穩(wěn)定膝關節(jié)[22], 此類撕裂與膠原纖維的排列方向一致，因此一般術后愈合較好[23]。另外，根據(jù)病理結構不同，可以將兒童半月板分成盤狀半月板損傷和非盤狀半月板損傷。雖然半月板損傷的分類方式很多，但共同目標都是使患者獲得最適當?shù)闹委煛?/p>

3 損傷機制

半月板損傷可為急性損傷或退行性損傷。成人急性半月板損傷通常與劇烈運動密切相關，多伴有前交叉韌帶(ACL)斷裂和/或缺失，老年人則多伴有退行性改變[24]。對于兒童而言，半月板損傷通常是創(chuàng)傷性的，損傷的原因包括膝關節(jié)旋轉、過伸或直接暴力作用[25]。ACL損傷與半月板損傷相關性較高，此型損傷約占兒童半月板損傷的50%[26], 可能原因為膝關節(jié)韌帶對半月板起保護作用而相互關聯(lián)密切，故ACL損傷時不能忽視半月板的檢查。

非盤狀半月板損傷主要發(fā)生在足球、籃球或摔跤等剪切和旋轉運動，腳著地后突然彎曲膝關節(jié)所致[27]。通常認為，盤狀半月板是一種先天性的形態(tài)組織學和形態(tài)學異常改變，易撕裂或斷裂，可見于所有類型的撕裂，但目前尚未發(fā)現(xiàn)有關盤狀半月板撕裂損傷的具體機制方面的報道[28]。

半月板損傷后，在缺血缺氧的環(huán)境中，白細胞介素-1(IL-1)等炎癥因子釋放、膝關節(jié)的生物力學紊亂、關節(jié)軟骨受到的應力增加可導致軟骨丟失、骨質變化和骨關節(jié)炎進展[29]。因此，半月板損傷后伴隨了一系列復雜的病理生理和生物力學變化，阻礙損傷的半月板修復，進一步引起半月板及膝關節(jié)的退變，最終導致骨性關節(jié)炎的發(fā)生。

4 治 療

半月板損傷的治療目標是恢復膝關節(jié)的自然生物力學，以緩解不適癥狀和減緩骨關節(jié)炎的進展[30]。目前，兒童半月板損傷通常遵循成人的治療原則，治療方案有保守治療和手術治療(半月板切除術、縫合術或替代方案)[31]。最佳臨床治療方案不僅取決于損傷位置、性質和撕裂類型，還取決于患者的年齡和潛在并發(fā)癥(肥胖、伴隨半月板損傷的軟骨或韌帶損傷)。

4.1 保守治療

半月板撕裂的穩(wěn)定性通常根據(jù)撕裂長度和血供確定。對于撕裂測量長度<10 mm的半月板周邊撕裂(累及外側半月板的10%～30%)被認為是相對穩(wěn)定的，非手術治療效果良好[32]。由于兒童半月板血供相對豐富，因此“紅-紅”交界處的外周撕裂有時無需手術即可愈合。因此，保守治療常應用于以下情況: ① 無癥狀半月板撕裂和無癥狀盤狀半月板; ② 非移位穩(wěn)定性半月板(長度≤10 mm, 涉及半月板血管區(qū)外側10%～30%, 被動移位<3 mm); ③ 徑向撕裂≤3 mm。保守治療通常包括膝關節(jié)制動、物理治療及非甾體等抗炎藥物治療。膝關節(jié)長期固定可導致膝關節(jié)僵硬、患肢肌肉萎縮并最終影響其功能恢復[33]。物理治療及非甾體抗炎藥物治療往往只能緩解暫時性的癥狀，并不能改變半月板損傷的病情轉歸，而且長期口服非甾體藥物又存在消化性潰瘍的風險。故治療醫(yī)師應告知患兒家屬保守治療的風險，如果非手術治療無效，則應選擇手術治療。

4.2 手術治療

兒童半月板損傷具有比成人更強的愈合能力[34]，所以除了關節(jié)鏡中被認為是無法修復的復雜類型外，其他任何類型的兒童半月板撕裂都應考慮手術修復。以往的研究[12, 35]顯示，兒童無血管區(qū)半月板損傷成功修復的案例報道也很多，關節(jié)鏡下修復“紅-白”區(qū)半月板撕裂的治愈率超過80%, 修復的適應證甚至延伸到半月板1/3的“白-白”區(qū)。近期, CINQUE M E等[15]研究表明，無論半月板撕裂位于哪個血管分區(qū)，兒童半月板都有很大機會獲得較好的修復效果。較大的半月板撕裂(>40 mm)往往很不穩(wěn)定，保守治療可能無法自行修復，關節(jié)鏡下手術修復成為主要的治療策略。

手術方式的選擇往往依靠客觀的術前評估。磁共振成像(MRI)是半月板撕裂診斷及術前評估最常用的方法[36]。但半月板血管成像在兒童膝關節(jié)MRI中呈線性表現(xiàn)時，易與半月板撕裂相混淆，需鑒別診斷，以免誤診。因此，如果MRI發(fā)現(xiàn)異常表現(xiàn)且不能確診時則通常需要關節(jié)鏡進一步評估。

4.2.1 半月板切除術: 半月板最初被認為是殘留組織，為緩解疼痛和恢復膝關節(jié)功能，在嚴重受傷時常通過手術切除進行治療[37]。半月板切除術包括部分半月板切除術和完全半月板切除術，適應證包括: ① 慢性撕裂; ② 復雜撕裂; ③ 累及無血管區(qū)(半月板內1/3，“白-白”區(qū)); ④ 有癥狀的盤狀半月板撕裂(蝶形化和/或半月板修復); ⑤ 癥狀不穩(wěn)定的盤狀半月板撕裂(蝶形化和半月板修復)。對于成人而言，關節(jié)鏡下半月板切除術是骨科醫(yī)生治療半月板撕裂常用的手術之一[38]，而兒童需要最大限度地保留原有半月板的組織結構，因此半月板切除術并不是兒童最理想的治療方式。一項長期隨訪研究[39-40]表明，手術造成的半月板組織缺失或損傷導致了發(fā)生創(chuàng)傷性骨關節(jié)炎的風險增大，原因可能是手術后膝關節(jié)缺少了半月板的連接導致關節(jié)面接觸壓力增加，從而導致關節(jié)炎的發(fā)生。FEELEY B T等[30]研究表明，半月板切除術后膝關節(jié)接觸壓力增加了80%～90%。研究[30]表明，兒童人群中，半月板切除術的翻修手術率遠遠高于半月板縫合修復術。MANZIONE M等[41]對20例患有孤立半月板撕裂并接受半月板切除術的兒童和青少年進行了平均5.5年的檢查，結果表明高達75%的患者術后5年仍有癥狀, 80%的患者出現(xiàn)退行性影像學改變, 60%的患者對預后不滿意。就遠期效果而言，半月板切除術可能并不是治療兒童半月板損傷的最好選擇。對于必須進行半月板切除的兒童而言，盡可能縮小切除范圍，盡量采取部分切除術替代半月板全切術和次全切除術。一般情況，術中需要保留約1 cm厚度的半月板組織，而且建議兩個階段半月板之間需交替使用關節(jié)鏡及相關器械，避免中間節(jié)段被過度切除。

4.2.2 半月板縫合術: 縫合是半月板修復手術中最保守的方法，對年輕患者的孤立性半月板修復具有較高的長期成功率[42]。兒童半月板血管化占比相對較高，容易修復，往往能獲得比成人更好的修復效果[11]。所以，盡可能保留有功能的半月板組織是目前治療兒童半月板損傷的基本原則。通常，對于急性撕裂(最好<8周)、損傷位于周圍血管化區(qū)(半月板中外1/3，“紅-紅”和“紅-白”區(qū))、無破壞的桶柄狀撕裂及膝關節(jié)穩(wěn)定的情況的半月板損傷易采用半月板縫合術。研究[43-44]表明，縫合常應用于年輕的半月板撕裂患者，此方式在預防骨關節(jié)炎和恢復運動方面具有比半月板部分切除更好的效果，即使對于3～4歲的半月板損傷患者也同樣適用關節(jié)鏡手術修復[45]。WERNER B C等[43]研究發(fā)現(xiàn)，兒童半月板縫合修復術占比超過了半月板切除術 (2007—2011年其增幅分別為55%和38%)。接受手術干預的時間越早，兒童半月板撕裂的修復治愈率越高[46]。在兒童半月板手術中，除了較大的半月板囊腫外，均可通過傳統(tǒng)30 °的成人視角及直徑4.5 mm的關節(jié)鏡對損傷半月板進行修復。撕裂部位采用的縫合方式往往不同。除了放射狀撕裂外，垂直縫合常作為首選縫合方式，原因在于其具有較好的機械固定作用。對于引起涉及到半月板中段或前段的放射狀半月板撕裂而言，為限制半月板擠壓并確保半月板復位和穩(wěn)定，往往采用水平縫合方式修復[47]。另外，縫合進針方式也因半月板撕裂類型不同而存在差異。半月板的體部、后角撕裂及桶柄狀撕裂通常采用由內而外的縫合方式，而半月板體部及前角的撕裂則選擇由外至內縫合。對于半月板的體部和外側半月板后角的撕裂又常采取全內縫合修復方式。為了避免過度收緊，并保證半月板的穩(wěn)定，并避免繼發(fā)性缺血風險，縫線間距需控制在5～7 mm較為合適[47]。撕裂類型也可能會影響治療的成功率。一般單純撕裂要比桶狀撕裂或復雜撕裂的療效更好[48]。年輕患者半月板水平撕裂采用修復手術治愈的概率較大，因半月板根部的周向纖維保持完整而不會引起總接觸面積和接觸壓力的顯著變化[49]。縱向桶柄撕裂常發(fā)生于年輕患者，與ACL損傷有關[50]。研究[51]證明, ACL重建同時修復的縱向撕裂要比單純的半月板修復效果更好，原因為ACL斷裂后灌注增加，修復后通過改變膝關節(jié)的力學來保護半月板，從而免遭再次損傷。

4.2.3 替代方案: 無論成人還是兒童，盡可能保留有功能的半月板對膝關節(jié)長期功能的維持至關重要，也是治療半月板缺損的指導原則。對于滿足膝關節(jié)穩(wěn)定有癥狀的半月板缺乏癥、半月板切除術后綜合征、無法通過縫合或部分切除矯正的嚴重半月板損傷可采用異體半月板移植(MAT)及半月板支架移植。MILACHOWSKI K A等[52]最先對MAT進行了描述, MAT已被證明可以減輕年輕患者膝關節(jié)的疼痛和改善關節(jié)功能[53-54]。為維持或恢復膝關節(jié)的功能和力學性能, MAT作為一種臨床最先進的技術被越來越多地應用于嚴重或無法修復的半月板損傷中。理想情況下，由于移植物能夠降低膝關節(jié)面之間的接觸壓力峰值，并可能減緩關節(jié)軟骨退行性變，所以半月板缺失伴有癥狀并且膝關節(jié)穩(wěn)定時應進行MAT。一項研究[55]顯示，對280例18歲以下患者(中位年齡17歲, 8～18歲)進行前瞻性MAT, 結果顯示，所有患者均獲得良好的治療效果，表明MAT可以改善兒童及青少年的膝關節(jié)功能并減輕疼痛。TOANEN C等[56]通過對155例有癥狀的半月板部分缺損患者(101例內側和54例外側)植入一種生物可降解聚氨酯支架, 5年以上的隨訪結果顯示, 87.9%的內側支架及86.9%的外側支架仍能正常工作，表明聚氨酯半月板植入物可改善節(jié)段性半月板缺損患者的膝關節(jié)功能，從而減輕患者疼痛。雖然異體半月板移植能緩解疼痛癥狀，但對軟骨的長期保護作用尚不清楚。同時，該治療方式仍存在疾病傳播風險、免疫反應、合適的宿主組織數(shù)量有限等一些固有缺陷，甚至一些支架可能因收縮、擠壓和斷裂導致失去功能等不可預知的風險。總之，這些情況強調了長期隨訪的重要性，檢查半月板的同時更要兼顧整個膝關節(jié)，以便充分評估治療效果。

4.2.4 半月板再生治療: 近年來，半月板再生治療發(fā)展迅速，其中組織工程已成為半月板切除術后促進半月板再生的一種潛在策略。此種策略側重于使用生物制劑和仿生天然或合成材料，包括利用細胞、生物活性因子(化學和生物)及可注射或植入支架，以促進半月板愈合[57]。其中，半月板組織工程生長因子、半月板修復用生物材料和半月板撕裂部分重建是半月板組織工程的關鍵組成部分。POPESCU M B等[58]對30例半月板撕裂患者采用富血小板血漿(PRP)注射，隨訪3個月結果顯示, 76.7%的患者愈后良好，有效改善兒童半月板撕裂患者的臨床愈后效果。BABOOLAL T G等[59]通過一種新的關節(jié)鏡技術在術中動員滑膜間充質干細胞，結果顯示，其可大大增加有功能的間充質干細胞數(shù)量，從而增加關節(jié)的修復潛力。另外，關于負載間充質干細胞和生長板軟骨細胞的支架修復無血管區(qū)半月板損傷的研究取得很大進展[60]。ZHONG G等[61]利用半月板損傷誘導的骨關節(jié)炎大鼠模型并采用可注射細胞外基質(ECM)水凝膠對半月板進行修復，在抑制關節(jié)炎方面取得了良好效果。雖然許多研究表明，植入物在體內具有軟骨保護作用，但仍存在力學性能差、炎癥反應強、支架材料降解較快等一些缺陷。因此，制備一種具有良好細胞相容性、高機械強度、降解可控性和適當耐磨性能的半月板再生支架仍是一個巨大挑戰(zhàn)。但目前這些研究多局限于動物實驗，離真正的臨床實際應用還有很長的距離。

5 小 結

隨著體育鍛煉的盛行，兒童半月板損傷數(shù)量不斷增多。兒童半月板在血管分布、損傷機制、修復方式及預后情況有諸多不同之處。① 血管分布: 兒童半月板血供豐富，出生時血管化幾乎覆蓋全部半月板, 9個月時可覆蓋外周2/3, 10歲以后覆蓋面積逐漸減小，而成人半月板血供則較差，只有10%～30%的外側半月板外得到血液供應，其中“紅-紅”區(qū)血供最好，“紅-白”區(qū)居中，而“白-白”區(qū)血供最差。② 損傷機制: 兒童半月板損傷多發(fā)生在切割和旋轉運動中突然彎曲膝關節(jié)時，且與ACL損傷高度相關; 成人多為負載膝關節(jié)的扭轉損傷或導致膝關節(jié)內翻或外翻負荷的接觸損傷，是ACL的常見并發(fā)癥。③ 修復方式: 對于兒童而言，應盡可能考慮采用半月板縫合修復術，半月板部分切除為次要選擇; 在成人患者中，半月板切除術仍是復雜性、退行性及無血管性半月板撕裂治療的首選，而位于半月板外周區(qū)的撕裂應考慮縫合修復，若同時行ACL重建，縫合范圍則可適當擴大。④ 治愈情況: 兒童半月板血供好修復潛力較大，進行ACL重建及早期手術的治愈率較高。相反，成人半月板損傷治療的目的常以改善疼痛等癥狀及減緩半月板和膝關節(jié)退行性改變?yōu)槟康模L期預后較差，而且對于嚴重或復雜的撕裂后期多發(fā)展為骨性關節(jié)炎。因此，恢復膝關節(jié)的自然生物力學、緩解不適癥狀和減緩AO的進展是治療的目標。

在眾多修復手術中，半月板縫合術的治療效果優(yōu)于半月板部分切除術，但需要根據(jù)每個患者的具體情況制訂個性化治療方案。兒童患者優(yōu)先考慮膝關節(jié)的保護，因此不同半月板撕裂位置、面積的患者都可以嘗試半月板損傷修復。半月板修復通常只適用于高愈合潛力的成人半月板撕裂，如周圍性撕裂。由于兒童患者半月板具有高程度的血管化和較強的細胞代謝能力，因此兒童具有較高的修復治愈能力。

隨著外科手術技術、現(xiàn)代器械和生物增強技術的不斷進步，半月板修復的治愈率大大提高。如何更好地解決半月板修復失敗或手術切除半月板無效的情況成為目前最大的挑戰(zhàn)。隨著組織工程學、生物力學、基因工程以及材料學等學科研究的不斷發(fā)展, MAT和再生治療將會為臨床上無法修復的半月板損傷帶來更多希望。