引用本文： 王斌, 席智杰, 梁倩倩, 米琨, 俸志斌. 基质诱导自体软骨细胞移植治疗股骨滑车软骨损伤. 中国修复重建外科杂志, 2017, 31(1): 98-104. doi: 10.7507/1002-1892.201607097 复制
软骨损伤可由创伤、感染、退行性变引起[1]，约20%接受膝关节镜手术的患者合并有软骨损伤[2-4]。很多软骨损伤患者由于治疗不及时导致骨性关节炎[5]，最终不得不接受关节融合术或关节置换术，严重影响了患者生活质量并加重了经济负担[6-9]。组织工程软骨移植是治疗大面积软骨缺损的较好方法，但其移植物构建过程复杂，临床疗效尚需进一步评价。为了探索并拓展组织工程软骨移植治疗大面积软骨缺损的应用前景，我院于 2012 年 6 月—2014 年 10 月采用基质诱导自体软骨细胞移植（matrix-induced autologous chondrocyte implantation，MACI）治疗大面积股骨滑车软骨损伤 10 例，取得了良好的早期疗效。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男 6 例，女 4 例；年龄 15～48 岁，平均 33 岁。左膝 3 例，右膝 7 例。9 例有明确外伤史（包括运动损伤 7 例、交通事故伤 2 例），1 例剥脱性骨软骨炎。患者均表现为慢性膝关节疼痛，6 例伴有膝关节反复肿胀，其中 2 例浮髌试验（+）。患者均无明显屈伸受限，1 例麦氏征（+），3 例前抽屉试验及Lachman（+），2 例侧方应力试验（+）。术前常规行膝关节正侧位 X 线片及 MRI 检查，初步判断骨软骨损伤部位：股骨内髁 6 例，股骨外髁 3 例，股骨滑车 1 例。 术前 MRI 提示合并半月板损伤 1 例、前交叉韧带损伤 3 例及内、外侧副韧带部分撕裂 2 例。术前病灶深度为 2～7 mm、平均 2.80 mm，病灶面积 28.26～153.86 mm2、平均 84.85 mm2；术前疼痛视觉模拟评分（VAS）为（7.00±1.05）分，膝关节 Lysholm 评分为（59.80±13.29）分，膝关节运动 Tegner 评分为（2.10±0.74）分。明确诊断至关节镜活检手术时间为 5 d～3 个月，平均 14 d。本研究获医院医学伦理委员会批准，术前患者均签署知情同意书。
1.2 手术方法
1.2.1 关节镜手术 于连续硬膜外麻醉下行患膝关节镜下活检。常规探查膝关节，发现合并半月板损伤 1 例，予以修整成形后 1 个月行 MACI；合并前交叉韧带损伤 3 例，予以同侧半腱肌、股薄肌肌腱重建前交叉韧带，6 个月后行 MACI；合并内、外侧副韧带部分撕裂 2 例，未行手术处理，常规长腿支具固定 4 周后再行 MACI。另 4 例未合并其他损伤者于关节镜活检术后 2 周行 MACI。
1.2.2 人软骨细胞-Bio-gide 胶原支架复合物（MACI膜）制备 采集患膝股骨滑车非负重区健康关节软骨 200～300 mg 作为种子细胞来源，进行分离、培养并制备 MACI 膜（杭州明兴生物科技有限公司完成制备）。将活检取得的软骨组织切成 5 mm×5 mm 大小软骨片，PBS 冲洗 2 遍，按 Klagsbrun 法获取软骨细胞。将获取的软骨细胞加入有 10 mL DMEM 培养液的 50 mL 培养瓶，置于 37℃、5%CO2、饱和湿度培养箱静置培养，48 h 后全量换液，此后每 2 天换液 1 次。当细胞密度达 70% 融合后用 2.5 g/L 胰蛋白酶消化，按 1∶2 比例传代培养。取第 3 代细胞，用 2.5 g/L 胰蛋白酶消化后调节细胞浓度为 5×107个/mL的细胞悬液。取细胞悬液 0.2 mL 加入每个 Bio-gide 胶原支架（Geistlich公司，瑞士）制备 MACI 膜，然后将 MACI 膜置于 100 mm 培养皿中，待细胞充分吸附在材料上后，加入含 10%FBS 的 DMEM 培养基，于37℃、5%CO2、饱和湿度培养箱进行培养，培养液每 2 天更换 1 次。连续培养 2 周后送临床进行 MACI 膜移植，并分别于培养 24、48、72 h 行扫描电镜观察人软骨细胞在 Bio-gide 胶原支架上的黏附和生长状态。
1.2.3 Bio-gide 胶原支架力学测试方法 用 CP-25 型冲片机（上海申锐测试设备制造有限公司）将支架裁切成A、B 两种规格测试片：A（长5 cm，中部宽度0.4 cm），B（2 cm×3 cm，在一端距边缘 0.4 cm 处穿 1 根缝合线）。将测试片固定在 Instron3343 型力学测试机（Instron公司，英国）夹具上，进行扯断拉长率、拉伸强度测试：启动预设程序，微电脑控制器根据程序自动计算并显示测试结果，保持数据，连续测试 3 片；缝合强度测试：将测试片 B 固定于测试机夹具两端，一端固定缝合线，另一端直接固定测试片，启动预设程序进行缝合强度测试，保持数据，连续测试 3 片。
1.2.4 MACI 膜植入术 以右膝外侧股骨滑车为例。约 2 周后 MACI 膜制备完毕，再次入院施行 MACI 膜植入手术。于连续硬膜外麻醉下患者取平卧位，患膝屈曲 90°，根据缺损位置选择髌旁外侧切口，切开皮肤、皮下、关节囊，显露右侧股骨滑车负重区病变部位，用小刮匙刮除剥脱及病变的软骨，必要时清理囊性变或坏死的软骨下骨，用 11 号刀片修整软骨缺损区创面为圆形或椭圆形。如果缺损区较大，需先行植骨术填充骨缺损区，再植入 MACI 膜。在软骨缺损区用纱布修剪做一试膜，以试膜为样板剪出形状、大小相应的 MACI 膜，在修整好的缺损部位涂纤维蛋白胶后，将 MACI 膜贴于软骨缺损区并按压 1 min。屈伸患膝，如果 MACI 膜位置不变或松动，表明细胞膜固定良好，冲洗关节腔，逐层缝合切口，加压包扎。
1.3 术后康复
术后康复锻炼遵循个体化、循序渐进和全身锻炼的原则。 术后 3～4 d 开始 CPM 机训练，起始角度 15°，在患者舒适条件下每天增加 5～10°，3 周内达到完全生理活动范围。3～6 周除 CMP 机和股四头肌锻炼外，还应进行坐姿伸膝锻炼；4～6 周使用双拐步行；6～12 周使用单拐，进行双侧闭链和开链运动，继续股四头肌锻炼和直腿抬高；12 周后丢弃拐杖，完全负重，正常步态行走，可进行爬楼、踏车、跑步机上慢跑等运动，同期继续进行平衡锻炼。术后每个月随访 1 次，术后 3～12 个月门诊复查摄患膝 MRI 评估软骨愈合情况。
1.4 统计学方法
采用 SPSS17.0 统计软件进行分析。数据以均数 ± 标准差表示，手术前后比较采用配对t 检验；检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
本组患者 MACI 膜均成功制备。扫描电镜观察示，空白支架的结构连续性良好，胶原纤维结构清晰、交错成疏松网状、无凝块。软骨细胞呈圆形，在支架上沿胶原走向呈现导向性排列；软骨细胞在支架上黏附、生长良好，铺满支架，分泌大量细胞外基质；随着培养时间延长，软骨细胞逐渐被外基质包埋。见图 1。力学测试示，支架扯断拉长率为 65.27%，拉伸强度为 26.81 MPa，缝合强度为 6.49 N，提示其力学性能良好。
本组患者 MACI 膜移植手术均获成功，手术时间 43～99 min，平均 58.5 min；住院时间 6～15 d，平均 7 d。术后切口均Ⅰ期愈合。本组 10 例均获随访，随访时间 9～16 个月，平均 12 个月。其中 4 例因受区清创后骨缺损较大予以髂骨取骨植骨术。所有移植的 MACI 膜与受区愈合时间为 12～16 周，平均 14 周。随访期间无软骨剥脱、膝关节疼痛、神经血管损伤、深静脉血栓形成及膝关节粘连等并发症发生。末次随访时VAS评分为（1.30±0.82）分，Lysholm 评分为（94.00±3.19）分，Tegner 评分为（4.90±0.86）分，与术前比较差异均有统计学意义（t=12.060，P=0.000；t=–9.200，P=0.000；t=–14.000，P=0.000）。见图 2。
图1
扫描电镜观察细胞在 Bio-gide 胶原支架上的黏附及生长情况 从左至右依次为×100、×500、×1 000 a. 空白支架；b.复合细胞培养 24 h；c. 复合细胞培养48 h；d. 复合细胞培养 72 h
Figure1.
The adhesion and growth of human chondrocytes on the Bio-gide collagen scaffold under scanning electron microscopy The magnification was ×100, ×500, and ×1 000 from left to right a. Blank control scaffold; b. Chondrocytes cultured for 24 hours; c. Chondrocytes cultured for 48 hours; d. Chondrocytes cultured for 72 hours
图2
患者，男，24 岁，右膝股骨外侧滑车软骨损伤 a. 术前MRI示股骨滑车骨软骨损伤；b. 术中显露股骨滑车骨软骨损伤区；c. 术中MACI膜与受区软骨贴合良好；d. 术后 3 个月 MRI 示 MACI 愈合良好
Figure2.
A 24-year-old male patient with femoral trochlea cartilage injury at the right knee a. Preoperative MRI, showing femoral trochlea cartilage injury; b. Exposure of femoral trochlea cartilage injury; c. Good fitting of MACI membrane with the cartilage of recipient site; d. MRI at 3 months after operation, showing good healing of femoral trochlea cartilage injury
3 讨论
软骨修复是再生医学领域富有挑战性的研究课题之一[10-14]，主要原因在于软骨无血管、神经和淋巴引流，仅靠关节腔内滑液获取营养；另外，由于关节软骨所处的高压力、低氧、低营养环境，其代谢以无氧酵解为主[15-16]；同时，软骨细胞深陷于细胞外基质中很难迁移到损伤部位，加之成熟软骨细胞的增殖能力有限，致使关节软骨损伤后愈合能力非常有限[17-18]。
软骨损伤主要临床表现为慢性疼痛、关节功能受限等。X 线片对软骨损伤诊断意义不大，只有当软骨损伤较大、较深时，X 线片上可出现囊性变或相应的关节面骨缺损。CT 对于较大的软骨损伤，特别是波及软骨下骨的软骨损伤有明确的定位作用，同时三维重建可更好地显示软骨损伤的三维特征。MRI 对于软骨损伤诊断意义重大，其对软骨损伤的灵敏度和特异度均较好，是影像学诊断软骨损伤的首选方法。MRI 不仅有诊断软骨损伤的特定序列可以明确诊断及定位，更重要的是 MRI 分级可对手术方案制定有指导作用，是软骨移植手术术前必须的辅助检查。
软骨损伤常用治疗方法包括摩擦成形术、微骨折术、自体骨软骨移植、软骨细胞移植等，但目前尚缺乏非常成功且广泛使用的方法，特别是对于损伤面积较大的软骨缺损[19]。组织工程和再生医学为软骨缺损的治疗提供了一种补充选择。组织工程采用细胞和生物材料修复损伤组织[20]，用有功能的生物组织替代可再生、损坏或有缺陷的组织[21-22]，这种修复方法对软骨的修复极具发展潜力[23]。应用该策略时，不仅需要决定细胞的数量、应用合适的生物材料，还要考虑是否用促进生长或分化的细胞因子或其他刺激因素。组织工程软骨是用来自于人非负重区的自体软骨细胞，在体外培养、扩增并种植在支架上，再植入软骨缺损区，从而实现软骨修复和重建的治疗方法[21,24]。MACI取患者关节非负重区域软骨组织，在体外分离出软骨细胞，培养、扩增后种植在 Ⅰ/Ⅲ 型胶原膜上，移植时根据软骨缺损区的形态修剪成相应形状，利用生物蛋白胶将其胶原膜黏贴在软骨缺损区[25]。自体软骨细胞移植（autologous chondrocyte implantation，ACI）用患者自体软骨细胞进行移植，其优点在于减少了免疫排斥和传染疾病风险。MACI 是 ACI 领域的代表技术，在欧洲和大洋洲的许多国家得到广泛应用[26-27]，但在我国应用相对较少。
MACI 的手术适应证：该技术主要适用于较年轻的关节软骨损伤及剥脱性骨软骨炎所致软骨损伤患者；要求患者的膝关节稳定性良好，力线正常[28]。对于年龄超过 55 岁的患者，或由于类风湿性关节炎等其他系统性疾病引起的软骨损伤则不适用，这类患者往往采用单髁置换、髌股关节置换或全膝关节置换术治疗。本组患者年龄均<55 岁，其中 9 例由创伤引起，另 1 例为剥脱性骨软骨炎。严格掌握适应证是手术成功的关键之一，也是避免移植后 MACI 膜与受区不愈合的重要手段。
MACI 的优点：① 利用 MACI 修复损伤软骨避免了软骨细胞外漏、流失[29]，软骨细胞分布不均匀及软骨膜过度生长的缺点。②在非负重区采集软骨不会对关节功能及修复效果造成不良影响，其优势在于不受骨软骨缺损面积大小限制，也无供区损伤的缺点。③ 该技术操作方便，手术时间短，小切口即可完成移植；移植物使用纤维胶黏合固定，无需缝合固定，是目前较为理想的软骨损伤治疗方法。最新研究报道显示，关节镜下 MACI 可减少膝关节粘连、术后疼痛及手术瘢痕，加速术后康复[30]，相比传统开放的 MACI 更具优势。也有研究报道 MACI 治疗髌股关节软骨损伤取得了良好疗效[31]，从而使 MACI 在膝关节的应用范围不断扩大。MACI 的不足：① 患者需经历两次手术，第 2 次 MACI 手术很难在关节镜下完成，往往需要开放手术。② 开放的 MACI 术后患者康复时间较久，对患者的心理耐受提出挑战。 MACI 术后个体化康复方案的制定，针对不同时期要采用 MRI 或关节镜对移植物的生长状态进行评估，如何增加修复组织中透明软骨的比例等问题需进一步改进[29]。如何发展出能更好地形成原始软骨和有效形成软骨空间分布的生物材料[32-33]，如何选择一种更理想的支架材料，软骨细胞在体外培养过程中如何快速增殖，软骨在支架中如何均匀分布，术后与周围正常软骨的融合以及 MACI 膜的耐磨性、硬度的确定等均需要进一步提升和改善，这些问题仍是 MACI 重点攻克的难题。
MACI 的手术技巧及注意事项：① 进行关节镜下活检时尽量避开滑车负重区，在髁间窝边缘正常的软骨区取材，以免损伤负重区扩大 MACI 的手术范围。② 活检前例行在关节镜下对膝关节内所有结构进行探查，如合并有韧带或半月板损伤，需予以相应处理，必要时需待合并伤愈合、功能恢复后再行 MACI。③ 行 MACI 手术时，仔细清创受区软骨缺损区的边缘，使其成为光整圆形或椭圆形，力求与关节面垂直，以有助于 MACI 膜的贴合。④ 彻底清理坏死的软骨下骨及囊性变病灶中填充的肉芽组织，清理后如发现软骨下骨缺损较大，则需考虑植骨。本组有 4 例予以髂骨取骨植骨术。植骨块需剪成小块，仔细压紧植骨块使之与软骨下骨缘相平齐。⑤ 软骨缺损区的测量尽可能准确，MACI 膜的剪取需与软骨缺损区大小、形状力求一致。⑥ 用纤维蛋白胶黏贴 MACI 膜时，需确保 MACI 膜与受区软骨面齐平，避免高凸，否则术后易发生撞击，从而导致 MACI 膜剥脱。
综上述，只要诊断明确、适应证掌握恰当、具备一定手术技巧、术后康复合理及时，MACI 治疗股骨滑车软骨损伤是一种操作简便快捷、近期疗效好、创伤较小、恢复较快、安全可靠的治疗方法。但本研究样本量较小，随访时间较短，其长期临床疗效需进一步扩大样本量跟踪随访评价。本研究所构建的移植物结构特征由于是基质诱导人软骨细胞移植，因此仅进行了扫描电镜观察形态学结果，在今后实验中还应对构建的移植物结构特征作进一步研究，以充分阐明其形态学特征。另外，本组有 4 例进行了髂骨取骨植骨术，但临床疗效评价中未对髂骨取骨后髋关节功能进行评价，后期扩大研究中希望能增加髂骨取骨侧髋关节的功能评价，以期更全面客观地评价该手术临床疗效。移植物愈合后软骨退变情况的跟踪研究及干预方法将是下一步研究的主要方向。
软骨损伤可由创伤、感染、退行性变引起[1]，约20%接受膝关节镜手术的患者合并有软骨损伤[2-4]。很多软骨损伤患者由于治疗不及时导致骨性关节炎[5]，最终不得不接受关节融合术或关节置换术，严重影响了患者生活质量并加重了经济负担[6-9]。组织工程软骨移植是治疗大面积软骨缺损的较好方法，但其移植物构建过程复杂，临床疗效尚需进一步评价。为了探索并拓展组织工程软骨移植治疗大面积软骨缺损的应用前景，我院于 2012 年 6 月—2014 年 10 月采用基质诱导自体软骨细胞移植（matrix-induced autologous chondrocyte implantation，MACI）治疗大面积股骨滑车软骨损伤 10 例，取得了良好的早期疗效。报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组男 6 例，女 4 例；年龄 15～48 岁，平均 33 岁。左膝 3 例，右膝 7 例。9 例有明确外伤史（包括运动损伤 7 例、交通事故伤 2 例），1 例剥脱性骨软骨炎。患者均表现为慢性膝关节疼痛，6 例伴有膝关节反复肿胀，其中 2 例浮髌试验（+）。患者均无明显屈伸受限，1 例麦氏征（+），3 例前抽屉试验及Lachman（+），2 例侧方应力试验（+）。术前常规行膝关节正侧位 X 线片及 MRI 检查，初步判断骨软骨损伤部位：股骨内髁 6 例，股骨外髁 3 例，股骨滑车 1 例。 术前 MRI 提示合并半月板损伤 1 例、前交叉韧带损伤 3 例及内、外侧副韧带部分撕裂 2 例。术前病灶深度为 2～7 mm、平均 2.80 mm，病灶面积 28.26～153.86 mm2、平均 84.85 mm2；术前疼痛视觉模拟评分（VAS）为（7.00±1.05）分，膝关节 Lysholm 评分为（59.80±13.29）分，膝关节运动 Tegner 评分为（2.10±0.74）分。明确诊断至关节镜活检手术时间为 5 d～3 个月，平均 14 d。本研究获医院医学伦理委员会批准，术前患者均签署知情同意书。
1.2 手术方法
1.2.1 关节镜手术 于连续硬膜外麻醉下行患膝关节镜下活检。常规探查膝关节，发现合并半月板损伤 1 例，予以修整成形后 1 个月行 MACI；合并前交叉韧带损伤 3 例，予以同侧半腱肌、股薄肌肌腱重建前交叉韧带，6 个月后行 MACI；合并内、外侧副韧带部分撕裂 2 例，未行手术处理，常规长腿支具固定 4 周后再行 MACI。另 4 例未合并其他损伤者于关节镜活检术后 2 周行 MACI。
1.2.2 人软骨细胞-Bio-gide 胶原支架复合物（MACI膜）制备 采集患膝股骨滑车非负重区健康关节软骨 200～300 mg 作为种子细胞来源，进行分离、培养并制备 MACI 膜（杭州明兴生物科技有限公司完成制备）。将活检取得的软骨组织切成 5 mm×5 mm 大小软骨片，PBS 冲洗 2 遍，按 Klagsbrun 法获取软骨细胞。将获取的软骨细胞加入有 10 mL DMEM 培养液的 50 mL 培养瓶，置于 37℃、5%CO2、饱和湿度培养箱静置培养，48 h 后全量换液，此后每 2 天换液 1 次。当细胞密度达 70% 融合后用 2.5 g/L 胰蛋白酶消化，按 1∶2 比例传代培养。取第 3 代细胞，用 2.5 g/L 胰蛋白酶消化后调节细胞浓度为 5×107个/mL的细胞悬液。取细胞悬液 0.2 mL 加入每个 Bio-gide 胶原支架（Geistlich公司，瑞士）制备 MACI 膜，然后将 MACI 膜置于 100 mm 培养皿中，待细胞充分吸附在材料上后，加入含 10%FBS 的 DMEM 培养基，于37℃、5%CO2、饱和湿度培养箱进行培养，培养液每 2 天更换 1 次。连续培养 2 周后送临床进行 MACI 膜移植，并分别于培养 24、48、72 h 行扫描电镜观察人软骨细胞在 Bio-gide 胶原支架上的黏附和生长状态。
1.2.3 Bio-gide 胶原支架力学测试方法 用 CP-25 型冲片机（上海申锐测试设备制造有限公司）将支架裁切成A、B 两种规格测试片：A（长5 cm，中部宽度0.4 cm），B（2 cm×3 cm，在一端距边缘 0.4 cm 处穿 1 根缝合线）。将测试片固定在 Instron3343 型力学测试机（Instron公司，英国）夹具上，进行扯断拉长率、拉伸强度测试：启动预设程序，微电脑控制器根据程序自动计算并显示测试结果，保持数据，连续测试 3 片；缝合强度测试：将测试片 B 固定于测试机夹具两端，一端固定缝合线，另一端直接固定测试片，启动预设程序进行缝合强度测试，保持数据，连续测试 3 片。
1.2.4 MACI 膜植入术 以右膝外侧股骨滑车为例。约 2 周后 MACI 膜制备完毕，再次入院施行 MACI 膜植入手术。于连续硬膜外麻醉下患者取平卧位，患膝屈曲 90°，根据缺损位置选择髌旁外侧切口，切开皮肤、皮下、关节囊，显露右侧股骨滑车负重区病变部位，用小刮匙刮除剥脱及病变的软骨，必要时清理囊性变或坏死的软骨下骨，用 11 号刀片修整软骨缺损区创面为圆形或椭圆形。如果缺损区较大，需先行植骨术填充骨缺损区，再植入 MACI 膜。在软骨缺损区用纱布修剪做一试膜，以试膜为样板剪出形状、大小相应的 MACI 膜，在修整好的缺损部位涂纤维蛋白胶后，将 MACI 膜贴于软骨缺损区并按压 1 min。屈伸患膝，如果 MACI 膜位置不变或松动，表明细胞膜固定良好，冲洗关节腔，逐层缝合切口，加压包扎。
1.3 术后康复
术后康复锻炼遵循个体化、循序渐进和全身锻炼的原则。 术后 3～4 d 开始 CPM 机训练，起始角度 15°，在患者舒适条件下每天增加 5～10°，3 周内达到完全生理活动范围。3～6 周除 CMP 机和股四头肌锻炼外，还应进行坐姿伸膝锻炼；4～6 周使用双拐步行；6～12 周使用单拐，进行双侧闭链和开链运动，继续股四头肌锻炼和直腿抬高；12 周后丢弃拐杖，完全负重，正常步态行走，可进行爬楼、踏车、跑步机上慢跑等运动，同期继续进行平衡锻炼。术后每个月随访 1 次，术后 3～12 个月门诊复查摄患膝 MRI 评估软骨愈合情况。
1.4 统计学方法
采用 SPSS17.0 统计软件进行分析。数据以均数 ± 标准差表示，手术前后比较采用配对t 检验；检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
本组患者 MACI 膜均成功制备。扫描电镜观察示，空白支架的结构连续性良好，胶原纤维结构清晰、交错成疏松网状、无凝块。软骨细胞呈圆形，在支架上沿胶原走向呈现导向性排列；软骨细胞在支架上黏附、生长良好，铺满支架，分泌大量细胞外基质；随着培养时间延长，软骨细胞逐渐被外基质包埋。见图 1。力学测试示，支架扯断拉长率为 65.27%，拉伸强度为 26.81 MPa，缝合强度为 6.49 N，提示其力学性能良好。
本组患者 MACI 膜移植手术均获成功，手术时间 43～99 min，平均 58.5 min；住院时间 6～15 d，平均 7 d。术后切口均Ⅰ期愈合。本组 10 例均获随访，随访时间 9～16 个月，平均 12 个月。其中 4 例因受区清创后骨缺损较大予以髂骨取骨植骨术。所有移植的 MACI 膜与受区愈合时间为 12～16 周，平均 14 周。随访期间无软骨剥脱、膝关节疼痛、神经血管损伤、深静脉血栓形成及膝关节粘连等并发症发生。末次随访时VAS评分为（1.30±0.82）分，Lysholm 评分为（94.00±3.19）分，Tegner 评分为（4.90±0.86）分，与术前比较差异均有统计学意义（t=12.060，P=0.000；t=–9.200，P=0.000；t=–14.000，P=0.000）。见图 2。
图1
扫描电镜观察细胞在 Bio-gide 胶原支架上的黏附及生长情况 从左至右依次为×100、×500、×1 000 a. 空白支架；b.复合细胞培养 24 h；c. 复合细胞培养48 h；d. 复合细胞培养 72 h
Figure1.
The adhesion and growth of human chondrocytes on the Bio-gide collagen scaffold under scanning electron microscopy The magnification was ×100, ×500, and ×1 000 from left to right a. Blank control scaffold; b. Chondrocytes cultured for 24 hours; c. Chondrocytes cultured for 48 hours; d. Chondrocytes cultured for 72 hours
图2
患者，男，24 岁，右膝股骨外侧滑车软骨损伤 a. 术前MRI示股骨滑车骨软骨损伤；b. 术中显露股骨滑车骨软骨损伤区；c. 术中MACI膜与受区软骨贴合良好；d. 术后 3 个月 MRI 示 MACI 愈合良好
Figure2.
A 24-year-old male patient with femoral trochlea cartilage injury at the right knee a. Preoperative MRI, showing femoral trochlea cartilage injury; b. Exposure of femoral trochlea cartilage injury; c. Good fitting of MACI membrane with the cartilage of recipient site; d. MRI at 3 months after operation, showing good healing of femoral trochlea cartilage injury
3 讨论
软骨修复是再生医学领域富有挑战性的研究课题之一[10-14]，主要原因在于软骨无血管、神经和淋巴引流，仅靠关节腔内滑液获取营养；另外，由于关节软骨所处的高压力、低氧、低营养环境，其代谢以无氧酵解为主[15-16]；同时，软骨细胞深陷于细胞外基质中很难迁移到损伤部位，加之成熟软骨细胞的增殖能力有限，致使关节软骨损伤后愈合能力非常有限[17-18]。
软骨损伤主要临床表现为慢性疼痛、关节功能受限等。X 线片对软骨损伤诊断意义不大，只有当软骨损伤较大、较深时，X 线片上可出现囊性变或相应的关节面骨缺损。CT 对于较大的软骨损伤，特别是波及软骨下骨的软骨损伤有明确的定位作用，同时三维重建可更好地显示软骨损伤的三维特征。MRI 对于软骨损伤诊断意义重大，其对软骨损伤的灵敏度和特异度均较好，是影像学诊断软骨损伤的首选方法。MRI 不仅有诊断软骨损伤的特定序列可以明确诊断及定位，更重要的是 MRI 分级可对手术方案制定有指导作用，是软骨移植手术术前必须的辅助检查。
软骨损伤常用治疗方法包括摩擦成形术、微骨折术、自体骨软骨移植、软骨细胞移植等，但目前尚缺乏非常成功且广泛使用的方法，特别是对于损伤面积较大的软骨缺损[19]。组织工程和再生医学为软骨缺损的治疗提供了一种补充选择。组织工程采用细胞和生物材料修复损伤组织[20]，用有功能的生物组织替代可再生、损坏或有缺陷的组织[21-22]，这种修复方法对软骨的修复极具发展潜力[23]。应用该策略时，不仅需要决定细胞的数量、应用合适的生物材料，还要考虑是否用促进生长或分化的细胞因子或其他刺激因素。组织工程软骨是用来自于人非负重区的自体软骨细胞，在体外培养、扩增并种植在支架上，再植入软骨缺损区，从而实现软骨修复和重建的治疗方法[21,24]。MACI取患者关节非负重区域软骨组织，在体外分离出软骨细胞，培养、扩增后种植在 Ⅰ/Ⅲ 型胶原膜上，移植时根据软骨缺损区的形态修剪成相应形状，利用生物蛋白胶将其胶原膜黏贴在软骨缺损区[25]。自体软骨细胞移植（autologous chondrocyte implantation，ACI）用患者自体软骨细胞进行移植，其优点在于减少了免疫排斥和传染疾病风险。MACI 是 ACI 领域的代表技术，在欧洲和大洋洲的许多国家得到广泛应用[26-27]，但在我国应用相对较少。
MACI 的手术适应证：该技术主要适用于较年轻的关节软骨损伤及剥脱性骨软骨炎所致软骨损伤患者；要求患者的膝关节稳定性良好，力线正常[28]。对于年龄超过 55 岁的患者，或由于类风湿性关节炎等其他系统性疾病引起的软骨损伤则不适用，这类患者往往采用单髁置换、髌股关节置换或全膝关节置换术治疗。本组患者年龄均<55 岁，其中 9 例由创伤引起，另 1 例为剥脱性骨软骨炎。严格掌握适应证是手术成功的关键之一，也是避免移植后 MACI 膜与受区不愈合的重要手段。
MACI 的优点：① 利用 MACI 修复损伤软骨避免了软骨细胞外漏、流失[29]，软骨细胞分布不均匀及软骨膜过度生长的缺点。②在非负重区采集软骨不会对关节功能及修复效果造成不良影响，其优势在于不受骨软骨缺损面积大小限制，也无供区损伤的缺点。③ 该技术操作方便，手术时间短，小切口即可完成移植；移植物使用纤维胶黏合固定，无需缝合固定，是目前较为理想的软骨损伤治疗方法。最新研究报道显示，关节镜下 MACI 可减少膝关节粘连、术后疼痛及手术瘢痕，加速术后康复[30]，相比传统开放的 MACI 更具优势。也有研究报道 MACI 治疗髌股关节软骨损伤取得了良好疗效[31]，从而使 MACI 在膝关节的应用范围不断扩大。MACI 的不足：① 患者需经历两次手术，第 2 次 MACI 手术很难在关节镜下完成，往往需要开放手术。② 开放的 MACI 术后患者康复时间较久，对患者的心理耐受提出挑战。 MACI 术后个体化康复方案的制定，针对不同时期要采用 MRI 或关节镜对移植物的生长状态进行评估，如何增加修复组织中透明软骨的比例等问题需进一步改进[29]。如何发展出能更好地形成原始软骨和有效形成软骨空间分布的生物材料[32-33]，如何选择一种更理想的支架材料，软骨细胞在体外培养过程中如何快速增殖，软骨在支架中如何均匀分布，术后与周围正常软骨的融合以及 MACI 膜的耐磨性、硬度的确定等均需要进一步提升和改善，这些问题仍是 MACI 重点攻克的难题。
MACI 的手术技巧及注意事项：① 进行关节镜下活检时尽量避开滑车负重区，在髁间窝边缘正常的软骨区取材，以免损伤负重区扩大 MACI 的手术范围。② 活检前例行在关节镜下对膝关节内所有结构进行探查，如合并有韧带或半月板损伤，需予以相应处理，必要时需待合并伤愈合、功能恢复后再行 MACI。③ 行 MACI 手术时，仔细清创受区软骨缺损区的边缘，使其成为光整圆形或椭圆形，力求与关节面垂直，以有助于 MACI 膜的贴合。④ 彻底清理坏死的软骨下骨及囊性变病灶中填充的肉芽组织，清理后如发现软骨下骨缺损较大，则需考虑植骨。本组有 4 例予以髂骨取骨植骨术。植骨块需剪成小块，仔细压紧植骨块使之与软骨下骨缘相平齐。⑤ 软骨缺损区的测量尽可能准确，MACI 膜的剪取需与软骨缺损区大小、形状力求一致。⑥ 用纤维蛋白胶黏贴 MACI 膜时，需确保 MACI 膜与受区软骨面齐平，避免高凸，否则术后易发生撞击，从而导致 MACI 膜剥脱。
综上述，只要诊断明确、适应证掌握恰当、具备一定手术技巧、术后康复合理及时，MACI 治疗股骨滑车软骨损伤是一种操作简便快捷、近期疗效好、创伤较小、恢复较快、安全可靠的治疗方法。但本研究样本量较小，随访时间较短，其长期临床疗效需进一步扩大样本量跟踪随访评价。本研究所构建的移植物结构特征由于是基质诱导人软骨细胞移植，因此仅进行了扫描电镜观察形态学结果，在今后实验中还应对构建的移植物结构特征作进一步研究，以充分阐明其形态学特征。另外，本组有 4 例进行了髂骨取骨植骨术，但临床疗效评价中未对髂骨取骨后髋关节功能进行评价，后期扩大研究中希望能增加髂骨取骨侧髋关节的功能评价，以期更全面客观地评价该手术临床疗效。移植物愈合后软骨退变情况的跟踪研究及干预方法将是下一步研究的主要方向。
