半月板移植临床研究进展

研究进展

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半月板移植临床研究进展

ＣｌｉｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓＩｎＭｅｎｉｓｃｕｓＴｒａｎｓｐＩａｎｔａｔｉｏｎ

ｌ喙福林（天津铁厂职工医院骨科，河北涉县０５６４０４）

关键词：膝关节；半月板；损伤；移植【文章编号】１００８—５０４１（２０１０）０３—０２３５－－０４

【中图分类号】Ｒ６８４【文献标识码】Ｂ

半月板由纤维软骨组成，是膝关节的重要组成部分，具有吸收震荡、传递负荷、营养关节软骨、润滑和增加关节接触面积以及维持关节稳定等重要功能，并可在一定程度上缓和股骨与胫骨之间的不一致性。半月板严重损伤或切除后，半月板对关节软骨的保护作用丧失、关节软骨退变加速，导致膝关节不稳和载荷传递紊乱，以至骨性关节炎的发生ｎ】。随着对半月板结构和功能认识的深入，在半月板损

退变等条件。尽管有研究认为严重退变（ＯＢＩｌＩ级以

上）的膝关节并不影响植入半月板的存活，但多数学者认为严重的关节退变是手术的禁忌症。同时

半月板移植应遵循一定原则，其能否移植成功的关键因素在于：应选择大小适合的半月板；关节组织

的损伤应在最小限度；半月板前后角的位置应精

确；应确定牢固的与关节囊缝合；前后角的固定。

２供体选择

伤的治疗中应尽量保留和修复半月板已成为共识，

然而，并非所有损伤的半月板均可得到修复。对于半月板完全破坏、无法修复或已被切除者，半月板的移植或再造修复成为人们最为关注的问题。近年来，半月板移植重建已成为国内外学者研究的重点，现作一综述。

１

２．１人工半月板

人工半月板的材料有四氟乙烯、硅橡胶、碳化

纤维、达克龙等。Ｍｅｓｓｎｅｒ等ｂ１用表面涂以聚氨酯的达克龙（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—ｃｏａｔｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）和聚四氟乙烯（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—ｃｏａｔｅｄＰＴＦＥ）及表面未涂聚氨酯的聚四氟乙烯（ｕｎｃｏａｔｅｄＰＩ＇ＦＥ）来代替兔子膝关节内侧半月板，通过３个月的观察发现关节软骨退变和骨

半月板移植手术的目的及适应证

半月板移植手术治疗可减轻一些患者由于半

赘形成，而且不能维持膝关节的正常力学功能。随后尝试用聚四氟乙烯树脂和骨膜的复合物代替兔子膝关节内侧半月板，但试验结果复合物被结缔组

织包裹，没有纤维软骨细胞形成，而且膝关节发生了骨性关节炎和异物引起的滑膜炎。虽然人工材料易取材，可以避免移植过程中疾病的传播，但是它的生物相容性、柔软性、蠕变性以及生理功能都不如人体自身的半月板等而限制它的临床应用。

Ｋｏｂａｙａｓｈｉ等¨１用高容量的聚乙烯乙醇水凝胶

月板切除引起的膝关节疼痛；阻止半月板切除后的关节软骨与软骨下骨的骨性改变；避免或降低骨性关节炎的发生；恢复半月板切除后的膝关节生物力

学平衡。但半月板移植应严格掌握手术适应证，目

前多数学者认为半月板移植适应证为：年龄＜５０岁、骨骼发育成熟且不肥胖、膝关节韧带稳定及解剖关

系正常、关节软骨无明显退变、半月板缺损引起的膝关节疼痛明显而求治的年轻患者。Ｓｅｋｉｙａ等【２１认

为，对５０岁以上患者行半月板移植须满足仅有关节炎且不适合关节成形术、日常活动或运动时仅受累间室疼痛、下肢力线轴正常、仅有ＯＢⅡ级以下关节

［收稿日ｊ胡］２００９—１０－０３；［修回日期］２０１０－０１－２３

［作者简介］陈福林（１９７３一），男，籍贯河北涉县，本科。主治医师，主要从事骨科临床工作。

（ＰＶＡ—ｔｔ）来替代半月板，实验结果令人鼓舞。在动物实验中，将每只兔子的一侧半月板由人工半月板

来替代，另一侧膝关节半月板切除。经过２年的实验，结果显示，２年后膝关节中移植的ＰＶＡ—Ｈ人工

半月板的关节软骨状况良好，人工半月板未发生移位、磨损和破裂，而另一侧半月板切除的对照膝关

万方数据

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节发生了骨性关节炎的改变。从上述结果可以看出，高容量的ＰＶＡ—Ｈ人工半月板可以代偿半月板的功能，并可用于临床。虽然近期疗效较好，但是远期疗效未见报道，仍需进一步临床研究。

２．２

自身移植物

由于异体半月板来源有限，人们开始着眼于自

体移植物替代，但结果各异。可用于代替半月板的自身组织有髌韧带、股四头肌腱、跟腱、脂肪垫、软骨组织等。Ｂｕｎ等【引利用羊进行动物实验，取自身肋软骨膜进行移植研究表明：移植后再生半月板的意义不显著。Ｊｏｈｎｓｏｎ等【引用半膜肌、髌韧带作为自身材料进行半月板移植的研究，结果并不理想。Ｓｈｉｒａｋｕｒａ等ｎ１介绍用滑膜作为半月板移植物，结果发现短期内可以达到光镜下的组织修复，而未作远期的随访观察介绍。有研究表明，利用带血管蒂的滑膜瓣覆盖于同种异体半月板移植物的表面，可以加快半月板组织的修复，有助于半月板的重建哺】。Ｇｏｂｌｅ等阳１利用股四头肌腱作为自身组织材料进行半月板移植，结果未达到预期的效果，其替代物未能保护膝关节软骨面免于退行性改变。Ｐｅｔｅｒ等ｎｏ】随访了４５例自体股四头肌腱重建半月板的患者，１年后在关节镜下发现移植的肌腱与半月板相似，但结构和功能上没有达到正常半月板的要求。Ｋｏｈｎ

等ｔｓ

ｓ］用羊自身组织脂肪垫作为半月板移植材料，实

验结论是脂肪垫不适合作为半月板移植替代材料。Ｍｏｒａ等¨２３利用跟腱作为半月板替代物，结果表明，替代物能在一定程度上防止膝关节透明软骨退

变的发生。

自身组织移植再生半月板的自体组织取材方便，无需进行消毒，无传播疾病及潜在免疫排斥反应的危险，但是临床效果并不理想。如能解决移植物体内分化，应力刺激及手术技术操作等问题，自体移植物重建半月板在临床上将会有相当广泛的应用前景。

２．３组织工程化半月板

组织工程学是应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识正常和病理两种状态下组织结构与功能的基础上，研究、开发与修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物代替物的一门新兴科学。其基本原则就是准确复制原有组织细胞，修复损伤的组织器官。组织工程化半月板的主要因素有：种子细胞、支架材料、细胞

万方数据

因子。

理想的半月板组织工程种子细胞应具备以下特点：取材容易，机体损伤小，取材数量受限小；在体外培养易定向分化为纤维软骨细胞和具有一定的传代繁殖能力；植入机体后能适应膝关节的病理、生理及生物力学环境并起正常半月板的生理功能。目前主要的种子细胞有：自体纤维软骨细胞、成纤维细胞、关节软骨细胞、间充质干细胞等。自体半月板纤维软骨细胞的来源有限，体外大量扩增需要一定时间，传代过多后存在去分化现象等，但可直接在关节镜下从自体损伤的半月板获得细胞，移植后不引起免疫排斥反应，是目前组织工程研究中应用最为广泛的一种细胞。间充质干细胞随来源广泛、取材方便、增殖能力强，但因其分化的不确定性，并有潜在癌变可能，故目前仅处于可行性探讨阶段。

合适的组织工程支架是种子细胞生长分化的基石，理想的支架应具有以下特性：三维结构和高孔隙率；可控降解率和吸收率；可供细胞粘附、增殖和分化的表面特性；较好的生物力学。天然材料主要包括：胶原（Ｉ，Ⅱ型）、藻酸盐、琼脂糖凝胶、琼脂、纤维蛋白原凝胶、壳多糖、壳聚糖、硫酸软骨素、脱钙骨基质、碳纤维、明胶等。合成材料包括：聚羟基乙酸（ＰＧＡ），聚乳酸（ＰＬＡ）、聚乳酸／羟基乙酸聚合

（ＰＬＧＡ）、聚磷酸钙纤维（ＣＰＰＦ）等。近来Ｂｏｄｉｎ等ｎ

３】

发现，细菌纤维素具有潜在的支架特性。目前疗效肯定而且在临床中应用的半月板支架是Ｓｔｏｎｅ，７Ｓｔｅａｄｍａｎ和Ｒｏｄｋｅｙ开发的胶原半月板假体

（ｃｏｌｌａｇｅｎ

ｍｅｎｉｓｃｕｓ

ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，ＣＭＩ）。它主要用于

半月板的局部缺损，充当周围滑膜细胞长人的支架。Ｚａｆｆａｇｎｉｎｉ等ｎ引对８名ＣＭＩ植入的患者进行随访，疗效满意。

细胞因子的调控是组织工程技术的关键，目前已确定有许多细胞因子可促进软骨细胞的增殖和分化。目前应用于半月板组织工程的细胞因子有

成纤维细胞生长因子（ＦＧＦ）、转化生长因子（ＴＧＦ）、

肝细胞生长因子（ＨＧＦ）、骨形态发生蛋白一２（ＢＭＰ一２）、胰岛素生长因子（ＩＧＦ）、血小板衍生生长因子（ＰＤＧＦ）、内皮细胞生长因子（ＥＧＦ）等ｎ引。研究表明不同的细胞因子对半月板细胞增殖、迁移的作用表现不同。

上述资料表明组织工程是一门新兴的学科，也

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是研究的热点，随着组织工程技术和材料学的发展，组织工程化半月板将为半月板修复再造提供一种有效地方法。

２．４同种异体半月板

理想的半月板替代物应尽可能接近正常半月板的特性，具有与其相同或相近的摩擦系数和弹性强度，并能与受体的胫骨平台相匹配，同种异体半月板具有绝对优势。但因有传播疾病的可能，临床上对供体的选择非常谨慎，且不主张使用新鲜的半月板进行移植，故如何保存半月板尤为重要。低温冷冻虽然保存期限长，但会破坏半月板原有的支架结构。低压冻干会导致整个半月板基质的退变及抗原物质、活性酶的破坏，更为严重的是术后会造成半月板２１３以上面积的皱缩。深低温保存能使半月板１０％一３０％的纤维软骨细胞保持生物活性，但缺点是成本昂贵。Ｖｅｒｄｏｎｋ¨叫在ＤＭＥＭ培养基中加入２０％受着血清，在３７℃、９５％空气、５％Ｃ０２条件下保存半月板，结果显示此法能使半月板处于生命状态，同时可增殖纤维软骨细胞，合成蛋白多糖和胶原，是一种值得推荐的方法。

精确的尺寸测定是保证植入半月板存活并发挥其保护软骨作用的关键。ｘ线摄片、ＣＴ和ＭＲＩ等影像技术可用于半月板尺寸的估计，但都存在不同程度的误差。Ｐｏｌｌａｒｄ等ｎ７１推荐的计算方法应用较广，移植半月板的宽度＝ｘ线正位片上内侧或外侧隆突到胫骨干内侧或外侧距离×０．７，长度＝ｘ线侧位片上胫骨平台前后距离×０．８；该方法经过实践，准确率在９５％以上。Ｐｒｏｄｒｏｍｏｓ等ｎ８１认为应用ＭＲＩ测量对侧膝关节半月板的尺寸来确定植入半月板的大小，较传统测量方法好。但使用ＭＲＩ测量时应考虑到９５％以上的左右半月板有２．６～６．９ｎｌｍ的差异。临床上通常将Ｘ线平片与ＭＲＩ结合使用。移植半月板大小的不匹配可能是手术失败和关节软骨继续退变的原因，因此术前应用影像手段精确设计移植半月板的大小至关重要，移植半月板和原有半月板大小的误差在１０％以内是可以接受的。

半月板的固定包括半月板周缘的固定和前后角的固定，前者是将半月板周缘缝合至关节囊上，后者包括骨性固定和软组织固定，不同的固定方法对膝关节生物力学环境的影响不尽相同。骨栓固定技术是将半月板前后角的骨栓插人相应的骨隧道内并用缝线穿引固定，半月枥周边用缝线固定，

万方数据

常用于固定内侧半月板。常用的骨栓呈圆柱状，直径为９

ｍｌｎ，后角骨栓可比标准尺寸小ｌ咖，以利于

通过关节间隙并植入骨隧道。外侧半月板前后角

相距ｌｃｍ，如用骨栓固定，则两条骨隧道易交通而固定不佳，故通常采用骨桥固定，即切取含有半月板前后角的骨块，将其植入胫骨平台上与之相对应的凹槽中。Ｖｅｒｍａ等ｎ引研究认为，应用骨栓固定技术与骨桥固定技术的同种异体半月板移植在改善胫股关节接触面积、接触应力等方面无明显统计学差异，他们在行内外侧半月板移植时多应用骨桥固定技术。半月板前后角的可靠固定是承受载荷的

基础，一般认为骨性固定具有初步稳定性，此为Ｓｅｋｉｙａ等伽１的研究所证实。

同种异体半月板移植的主要问题是供受体间

半月板不能很好的匹配，以至于不能完全发挥应有的生物力学功能，有时应力不合理造成不良后果。

供体来源有限，保存方法不完美，以及有潜在传播

疾病的危险，都限制它在临床上的广泛应用。虽然动物实验和临床的近期疗效明显，但远期效果尚不肯定，还有待进一步证实。Ｖｅｒｄｏｎｋ等瞳１１进行１０年

的随访研究发现，内、外侧半月板移植后的累积存

活率分别为７４％和６９％。目前同种异体半月板移植术平均失败率为２０％，失败原因主要与骨节退变及生物力学等因素有关。２．５异种异体半月板

同种异体半月板移植在临床上的广泛开展，供

体来源不足使供体和受体之间的矛盾日益突出，进而引起人们的关注。异种异体半月板移植材料丰

富、取材方便、成本低廉，给半月板移植提供了一种

方法，带来了希望。Ｗｅｌｃｈ等ｍ３以猪的小肠黏膜为供体对狗进行异种异体半月板移植，术后半年观

察，结果发现猪小肠粘膜对促进狗半月板组织的再

生作用不明显。Ｃｏｏｋ等汹’利用猪小肠粘膜下层进

行异种异体半月板移植，表明猪小肠粘膜下层组织

可以促进狗大面积缺损半月板的再生，产生较好的功能和对关节软骨的保护。余家阔等ｍ１对同种和异种异体半月板在兔子身上进行移植发现，异种异体半月板移植短期内对关节软骨有保护作用，但远期效果不理想。异种异体组织与半月板组织在结构和组织学特性上相差甚远，在形态大小与宿主关

节结构很难完全匹配，远期效果不理想，且有强烈排斥反应之虞，还值得人们进一步的研究探索。

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３问题与展望综上所述，半月板缺损后易导致关节退变已成为共识，最大限度的保留半月板是半月板损伤的治疗目标。对于无法保留半月板的患者，半月板移植给患者带来希望，这也是今后研究的热点和难点，各种供体的选择也为半月板移植带来广阔的发展空间。尽管半月板移植的免疫应答机制、供体选择、疗效评价及如何完全避免关节退变等有待进一步观察和研究，临床手术操作也有待发展和完善，但是，随着对半月板结构认识的不断深入，随着组织工程、基因工程、生物力学及材料学等的发展和成熟，半月板损伤的完全修复将成为可能，半月板移植治疗也将跃上新的台阶。

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ｄｏｇｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＪＳｐｏｒｔｓＭｅｄ（Ａｍ），２００６，３４：３２－－４２．

植修复兔膝关节半月板缺失的预后研究【Ｊ】．中国运动医学杂志，２００４，２３（６）：６０４－６０８．

（责任编辑：段姚尧）

【１６】Ｖｅｒｄｏｎｋ

【１９］Ｖｅｒｍａ【２０］Ｓｅｋｉｙａ【２ｌ】Ｖｅｒｄｏｎｋ

【２２】Ｗｅｌｃｈ【２３】Ｃｏｏｋ【２４】余家阔，谢兴，张继英，等．异种异体和同种同体半月板移

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