引用本文： 田廣招, 李潤萌, 楊永康, 寧超, 郭全義. 膝關節局灶性軟骨損傷臨床修復技術進展. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(7): 889-895. doi: 10.7507/1002-1892.202402056 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國修復重建外科雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
隨著全民運動的開展，運動創傷患者數量逐漸增加，關節軟骨損傷發病率逐年增高，嚴重影響患者的運動功能和生活質量。關節透明軟骨是一種無血管、淋巴和神經支配的組織，也無基底膜，其營養依賴于擴散。軟骨損傷后難以再生，最終導致骨關節炎。為了避免早期骨關節炎發生，患者可接受關節軟骨損傷修復手術，該術式適用于有癥狀的關節軟骨損傷并期望短期改善疼痛和功能的患者，同時達到延遲行關節置換術的目標[1]。
經典的軟骨損傷修復技術包括微骨折（micro-fracture，MFX）、同種異體骨軟骨移植（osteochondral allograft，OCA）、自體骨軟骨移植（osteochondral autograft，OAT）和自體軟骨細胞植入術（autologous chondrocyte implantation，ACI）等，已在臨床廣泛應用[2-4]。近年來，國內外陸續出現了許多用于治療關節軟骨損傷的新策略和產品。本文將對臨床膝關節局灶性軟骨損傷修復的經典技術和新策略進行概述，并基于文獻報道和我們的臨床經驗，提出了一個綜合臨床決策流程，以期對膝關節局灶性軟骨損傷的治療提供幫助。
1 軟骨損傷修復的經典技術
1.1 MFX
MFX的概念由Pridie教授于19世紀50年代首次提出，并由Steadman教授在19世紀80年代進一步發展[5]。MFX可在開放手術或關節鏡手術下完成，目前在后者中的應用已越來越普遍。該技術首先去掉不穩定軟骨并修成垂直邊緣，然后刮除鈣化軟骨層，注意保留完整的軟骨下骨板；使用穿刺錐鉆孔，微孔破裂垂直軟骨下板，直徑1～2 mm、深度2～4 mm、均勻間隔3～4 mm；待軟骨下骨的血液從缺損處微孔滲出后在缺損部位形成血凝塊，血凝塊中的干細胞經過內外化學環境和力學物理環境刺激，逐步成熟為纖維軟骨填充缺損[6]。見圖1。
MFX手術的臨床療效在文獻報道中具有差異性， Gou等[7]研究發現，對于軟骨缺損范圍為2.3～10 cm2的患者，采用MFX或ACI治療后1～5年臨床療效無顯著差異。Riboh等[8]的一項包含MFX、OAT和ACI的軟骨修復技術薈萃分析，發現術后2年內各組再手術率差異無統計學意義，而MFX組術后5年內再手術率顯著高于OAT組和ACI組。此外，與OCA、OAT和ACI軟骨修復技術相比，MFX術后患者總體回歸運動率最低[9]。但MFX手術具有創傷小、操作簡單、并發癥發生率低且手術花費少等優勢，因此雖然其長期效果有限，但仍是目前國內開展頻率最高的軟骨損傷修復技術。
1.2 OAT
OAT是利用患者自身的成熟透明軟骨和相應軟骨下骨，從承重相對較低部位移植至承重較高的損傷部位。首先進行關節鏡或小切口手術確定軟骨缺損大小，以專用骨軟骨移植器械修整缺損部位為圓柱形。骨軟骨供體部位通常選擇接觸壓力最小部位，如滑車外側脊、髁間切跡和內側滑車脊。盡管有研究顯示內側滑車脊接觸壓力較低，但由于其較小，可提供的組織較少，所以滑車外側脊通常是最常用部位[10]。以專用骨軟骨移植器械采集供體，采集深度為10～15 mm，供體部位與受體部位深度保持一致。由于移植成功的關鍵是保證骨軟骨柱垂直插入，因此開放手術更容易實現[11]。如果缺損面積較大，可以進行馬賽克技術，即通過多個小的骨軟骨柱移植填充損傷部位，對每個骨軟骨柱的采集和轉移與上述方法相同，骨軟骨柱的大小和數量由受區缺損大小及專用器械決定（圖2）。進行馬賽克技術時應遵循從外圍到中心的順序移植骨軟骨柱，且移植物直徑超過6 mm時應回填供體部位[12]。
OAT顯示出良好的移植后存活，10年生存期超過70%[13]。在一項薈萃分析研究中，與MFX、OCA和ACI相比，OAT顯示出最快的運動回歸和最高恢復運動率[9，14]。一項長達15年的隨訪研究證實，與MFX手術相比，馬賽克技術在術后早期、中期和遠期均具有更好臨床療效[15]。如上所述，OAT能夠快速實現軟骨下移植物的愈合和關節表面透明軟骨恢復，恢復期較其他類型技術短，是具有短期運動需求的軟骨損傷患者的首選手術。但供區并發癥（如疼痛和激發軟骨損傷）是該技術主要不足之處。
1.3 OCA
OCA的移植程序與OAT相似，使用的是捐獻者提供的骨軟骨移植體。首先利用關節鏡診斷并探查軟骨缺損大小，以決定手術方式及移植物大小；如果所需移植物比市售尺寸更小，可自行修整移植物大小以匹配缺損；對于較大移植物，應選擇關節切開術進行移植。見圖3。在國外已有商品化產品可供臨床醫生選擇。美國JRF Ortho公司的預切割OCA移植體有12 mm×10 mm、15 mm×12 mm和20 mm×12 mm 3種規格[16]。由于國內政策監管相關因素，該技術目前在國內尚未開展。
1.4 ACI
ACI首先通過關節鏡技術獲取患者膝關節負重較輕區域的自體軟骨細胞，體外培養擴增后回植于缺損處，再使用不同材料覆蓋缺損。第1代ACI使用從脛骨近端采集的骨膜貼片在軟骨細胞回植后覆蓋缺損，但這種方法通常導致貼片肥大。第2代ACI使用豬來源Ⅰ/Ⅲ型膠原蛋白膜貼片可緩解上述問題，同時減少了再手術率。此后美國開發出第3代ACI，即基質材料復合ACI，將患者自體軟骨細胞擴增后在實驗室接種至豬Ⅰ/Ⅲ型膠原蛋白膜貼片上，再移植至軟骨缺損處（圖4）。
中國人民解放軍總醫院骨科第一醫學中心研究所盧世璧院士、郭全義教授團隊開發了第4代ACI技術，即同種異體軟骨細胞外基質三維多孔支架結合ACI技術（圖5）。該技術優勢在于采用了同種異體軟骨的脫細胞三維多孔材料，不再用動物源性生物材料，能夠最大程度保留正常關節軟骨細胞外基質的組成成分，為移植的軟骨細胞提供最佳細胞外微環境；另外，關節軟骨再生支架模仿了正常軟骨細胞外基質骨架（取向柱狀排列），也就模仿了正常關節軟骨力學要求的空間結構。該技術已于2018年成為北京市醫療服務收費項目，中國人民解放軍總醫院也是目前國內唯一開展此技術的單位。
由于軟骨缺損位置及深度限制，三維多孔支架回植可能無法貼合軟骨下骨，導致修復失敗。所以郭全義教授團隊開發了一種利用自體骨軟骨柱輔助固定三維多孔支架的第4代ACI技術（圖6）。
無論是哪一代ACI技術，手術均需要兩個階段。第一階段，診斷性關節鏡檢查和軟骨細胞獲取。從髁間窩或滑車脊獲取軟骨組織200～300 mg并在組織生產規范（GMP）實驗室培養擴增；體外細胞培養3～4周，以獲得（1～2）×108個軟骨細胞；然后接種至豬Ⅰ/Ⅲ膠原膜（第3代ACI）或同種異體軟骨細胞外基質支架上（第4代ACI）。第二階段，在關節鏡手術或開放手術下進行，貼片或支架可通過刀片錫箔紙拓膜修剪成合適大小；清潔骨床止血后，將貼片縫合至缺損處并注入纖維蛋白膠，如果缺損面積>10 cm2，可用可吸收縫合線將貼片固定于鄰近軟骨表面，復合細胞的三維多孔支架可直接填入缺損處，被動屈曲膝關節30次，檢查支架是否移位；若缺損面積太大，則可使用自體骨軟骨柱進行固定。
目前臨床應用顯示ACI可獲得較好療效。一項關于基質材料復合ACI與MFX的隨機對照臨床試驗示，前者在治療較大軟骨缺損（缺損面積>3 cm2）方面有明顯更好的臨床結果[17]。Samsudin等[18]對第1～3代ACI的臨床療效進行了回顧性對比研究，結果顯示各代次ACI間無明顯差異，并且通過分析他們認為ACI可能更適合缺損較大或其他軟骨修復手術失敗的患者。本團隊對第4代ACI（不包括骨軟骨柱輔助固定）的臨床效果進行了回顧性研究，證明它治療膝關節局灶性軟骨缺損安全、有效，并且膝關節相關癥狀改善持續5年以上[19-20]。目前臨床主流的軟骨修復技術比較見表1。
表表 1
臨床應用的主要軟骨修復技術比較
Table表 1.
Comparison of main cartilage repair techniques in clinical application
2 軟骨損傷修復新技術
2.1 微粉化軟骨細胞外基質
微粉化軟骨細胞外基質又被稱為“生物軟骨”，經常用作MFX的增強。生物軟骨是一種干燥的無細胞顆粒軟骨同種異體移植物，含有Ⅱ型膠原蛋白、蛋白聚糖和軟骨生長因子，通常與富血小板血漿（platelet-rich plasma，PRP）或骨髓抽吸濃縮物（bone marrow aspirate concentrate，BMAC）混合，作為生物活性支架用于治療局灶性軟骨缺損。
該手術可以在開放或關節鏡下進行，首先行診斷性關節鏡檢查，然后修整軟骨缺損區并行MFX；軟骨缺損區徹底干燥后，將植入物與自體血以1∶0.8的比例混合加入，混合物散布于整個缺陷處并以纖維蛋白膠密封；混合物約需5 min凝固，之后被動屈曲膝關節以確保穩定性（圖7）。
經查閱文獻，目前尚無關于生物軟骨使用的遠期臨床結局報道，但動物研究已顯示了令人鼓舞的結果[21]。此外，有個案報道顯示人類受試者使用生物軟骨修復后12個月，脛骨遠端骨軟骨缺損修復效果良好[22]。
2.2 自體基質誘導軟骨生成（autologous matrix induced chondrogenesis，AMIC）
AMIC將膠原膜（主要成分為Ⅰ/Ⅲ型豬膠原蛋白膜或透明質酸基膜）固定于MFX后的軟骨缺損區，充當支架保留滲出的BMSCs并促進它們分化為成熟軟骨細胞。手術程序與MFX相同，最后將膜用可吸收縫線或纖維蛋白膠固定（圖8）。
近年，Gao等[23]研究報道行AMIC治療的孤立Ⅳ級膝關節軟骨缺損（平均缺損面積為3.6 cm2）患者，術后隨訪5年，疼痛減輕，功能結局評分明顯改善。
2.3 顆粒狀幼年同種異體軟骨移植技術（particulated juvenile allograft cartilage，PJAC）
PJAC，商業上被稱為DeNovo NT，利用的是年幼捐贈者的幼年透明軟骨。未成熟軟骨細胞已被證明具有比成年軟骨細胞更強的增殖活性、細胞密度和代謝活性[24-25]。該技術的細胞有效期最長可達45 d，適用于2.0～2.5 cm2大小的軟骨缺損。手術操作包括關節鏡或開放手術，在準備好的軟骨缺損處首先注入纖維蛋白膠，然后將PJAC置入缺損內。同種異體移植物填充缺損表面積應達總表面積的50%，并應凹陷約1 mm，通過按壓確保植入物牢固黏附于纖維蛋白膠上。另外，還可以將纖維蛋白膠與軟骨碎片混合后移植到軟骨缺損區域（圖9）。
目前尚無PJAC用于人類膝關節的長期或隨機臨床研究結果。但其用于髕骨、滑車和股骨髁的短期結果顯示患者疼痛和功能均明顯改善，MRI檢查示正常軟骨信號填充物很好地填補了缺損區域，組織學分析示填充物為透明軟骨和纖維軟骨組合[26-27]。
2.4 冷凍保存的活骨軟骨同種異體移植物 （cryopreserved viable osteochondral allograft，CVOCA）
CVOCA是同種異體透明軟骨及在軟骨下骨上層的原生軟骨組織構成的多孔薄圓盤。CVOCA內包含軟骨生長因子、細胞外基質和活的軟骨細胞，并且打孔處理使得其既能沿著曲面塑形，也能增加基質中軟骨細胞的生長表面積。目前美國有兩種市售CVOCA產品——Cartiform和Prochondrix。通過開放手術，根據軟骨損傷面積選擇適當大小CVOCA，使用配套模具裁剪后將其骨層側朝向軟骨損傷骨床。對于凹面軟骨損傷如滑車需使用固定螺栓固定，而在凸面上如股骨髁則用縫線固定，然后使用纖維蛋白膠，并保持至少5 min以使其凝固；最后進行膝關節被動屈曲活動，確保植入物的穩定性（圖10）。
目前關于Cartiform和Prochondrix的文獻報道有限，主要包括實驗室數據和小型個案報道。個案報道顯示兩種技術在術后2年隨訪時均表現出良好結局，無早期失敗[28-29]。CVOCA的長期結果需要進一步臨床研究進行了解。
2.5 基于生物材料的修復技術
隨著再生醫學的進步，基于生物材料的醫療器械具有巨大潛力，已有部分應用于臨床軟骨修復。Ozturk等[30]聯合MFX和殼聚糖支架治療股骨髁全層軟骨損傷，術后2年隨訪時發現所有患者關節功能明顯改善，且與單獨MFX相比無顯著差異。Boffa等[31]對比了3種多層無細胞支架（TruFit：聚乳酸-共聚甘油內酯、硫酸鈣和聚甘油內酯纖維復合構成；MaioRegen：膠原蛋白和富含鎂的羥基磷灰石構成；Agili-C：天然無機碳酸鈣多孔支架）用于膝關節骨軟骨缺損治療的臨床效果，隨訪3年時，3種支架修復均獲得了一定臨床療效，但運動水平的恢復有限。Wolf等[32]報道了光活性硫酸軟骨素/聚乙二醇水凝膠（ChonDux）用于修復膝關節股骨髁局灶性軟骨缺損，ChonDux 在 24 個月內保持了持久的組織修復能力，最終缺陷填充率為 94.2%，患者國際膝關節文獻委員會（IKDC）膝關節功能評分明顯提高。生物材料治療膝骨軟骨病變的作用需要進一步高水平研究證實。
2.6 基于MSCs移植的修復技術
MSCs是未分化的原代細胞，具有自我更新、多系分化、低免疫原性及抗炎活性，近年來常替代自體軟骨細胞用于軟骨修復。一項薈萃分析表明自體軟骨細胞和MSCs接種至支架的復合物修復人膝關節局灶性軟骨缺損，二者臨床效果相當[33]。Pa?ka等[34]比較了骨髓抽吸濃縮MSCs和人臍帶來源MSCs負載支架治療膝關節軟骨缺損的療效，隨訪12個月期間兩組患者均可獲得良好臨床療效，患者生活質量得到提高。然而MSCs與支架結合使用仍然需要進行隨機、多中心臨床試驗驗證。
此外，PRP是一種通過離心全血獲得的血小板濃縮物，其血小板濃度高于正常全血并含有多種生長因子，已廣泛應用于骨科損傷相關疾病治療[35]。大量文獻報道了PRP對骨關節炎患者疼痛和功能的改善作用[36]；PRP對軟骨損傷治療也有積極作用，可改善軟骨損傷[37]；PRP還可與其他治療骨軟骨疾病的方式結合，達到更佳的臨床效果；同時單一的生長因子如TGF-β、GDF、IGF、FGF、PDGF在實驗室研究中可以一定程度增強軟骨生成[38-40]，但在關節軟骨損傷的臨床治療效果需要進一步研究。
3 關于局灶性軟骨損傷修復策略的考慮
軟骨損傷修復手術通常適用于持續性疼痛、腫脹或功能受限的Grade Ⅲ、Ⅳ級局灶性軟骨或骨軟骨病變患者。通過回顧文獻和結合臨床經驗，我們提出以下治療流程：決定手術前，首先應明確患者癥狀是由軟骨損傷所致，同時判斷患者是否有下肢力線不正、半月板損傷等伴隨病變，并制定相應處理方案；其次，考慮手術治療目標，包括患者希望恢復哪些運動或活動以及處于什么水平；最后，結合軟骨下骨骨質丟失情況決定軟骨修復方案。具體方案選擇如下：① 對于<2 cm2和2～4 cm2伴骨質丟失的軟骨損傷患者，推薦采用OAT和OCA；② <2 cm2和2～4 cm2無骨質丟失的軟骨損傷患者，手術選擇包括基于骨髓的技術（MFX和AMIC）、ACI/基質材料復合ACI、PJAC、OAT和OCA；③ >4 cm2伴骨質丟失的軟骨損傷患者首選OCA；④ >4 cm2無骨質丟失的軟骨損傷患者，手術選擇包括 ACI/基質材料復合ACI、OCA和PJAC。患者的期望活動恢復水平及時間也是手術方式選擇的決定因素之一。
利益沖突 在文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 田廣招：綜述構思及設計，文章撰寫，文獻收集；李潤萌、楊永康：文章插圖繪制，輔助文獻收集；寧超：提出修改意見及輔助文獻收集；郭全義：審閱文章并對學術內容進行指導修改
隨著全民運動的開展，運動創傷患者數量逐漸增加，關節軟骨損傷發病率逐年增高，嚴重影響患者的運動功能和生活質量。關節透明軟骨是一種無血管、淋巴和神經支配的組織，也無基底膜，其營養依賴于擴散。軟骨損傷后難以再生，最終導致骨關節炎。為了避免早期骨關節炎發生，患者可接受關節軟骨損傷修復手術，該術式適用于有癥狀的關節軟骨損傷并期望短期改善疼痛和功能的患者，同時達到延遲行關節置換術的目標[1]。
經典的軟骨損傷修復技術包括微骨折（micro-fracture，MFX）、同種異體骨軟骨移植（osteochondral allograft，OCA）、自體骨軟骨移植（osteochondral autograft，OAT）和自體軟骨細胞植入術（autologous chondrocyte implantation，ACI）等，已在臨床廣泛應用[2-4]。近年來，國內外陸續出現了許多用于治療關節軟骨損傷的新策略和產品。本文將對臨床膝關節局灶性軟骨損傷修復的經典技術和新策略進行概述，并基于文獻報道和我們的臨床經驗，提出了一個綜合臨床決策流程，以期對膝關節局灶性軟骨損傷的治療提供幫助。
1 軟骨損傷修復的經典技術
1.1 MFX
MFX的概念由Pridie教授于19世紀50年代首次提出，并由Steadman教授在19世紀80年代進一步發展[5]。MFX可在開放手術或關節鏡手術下完成，目前在后者中的應用已越來越普遍。該技術首先去掉不穩定軟骨并修成垂直邊緣，然后刮除鈣化軟骨層，注意保留完整的軟骨下骨板；使用穿刺錐鉆孔，微孔破裂垂直軟骨下板，直徑1～2 mm、深度2～4 mm、均勻間隔3～4 mm；待軟骨下骨的血液從缺損處微孔滲出后在缺損部位形成血凝塊，血凝塊中的干細胞經過內外化學環境和力學物理環境刺激，逐步成熟為纖維軟骨填充缺損[6]。見圖1。
MFX手術的臨床療效在文獻報道中具有差異性， Gou等[7]研究發現，對于軟骨缺損范圍為2.3～10 cm2的患者，采用MFX或ACI治療后1～5年臨床療效無顯著差異。Riboh等[8]的一項包含MFX、OAT和ACI的軟骨修復技術薈萃分析，發現術后2年內各組再手術率差異無統計學意義，而MFX組術后5年內再手術率顯著高于OAT組和ACI組。此外，與OCA、OAT和ACI軟骨修復技術相比，MFX術后患者總體回歸運動率最低[9]。但MFX手術具有創傷小、操作簡單、并發癥發生率低且手術花費少等優勢，因此雖然其長期效果有限，但仍是目前國內開展頻率最高的軟骨損傷修復技術。
1.2 OAT
OAT是利用患者自身的成熟透明軟骨和相應軟骨下骨，從承重相對較低部位移植至承重較高的損傷部位。首先進行關節鏡或小切口手術確定軟骨缺損大小，以專用骨軟骨移植器械修整缺損部位為圓柱形。骨軟骨供體部位通常選擇接觸壓力最小部位，如滑車外側脊、髁間切跡和內側滑車脊。盡管有研究顯示內側滑車脊接觸壓力較低，但由于其較小，可提供的組織較少，所以滑車外側脊通常是最常用部位[10]。以專用骨軟骨移植器械采集供體，采集深度為10～15 mm，供體部位與受體部位深度保持一致。由于移植成功的關鍵是保證骨軟骨柱垂直插入，因此開放手術更容易實現[11]。如果缺損面積較大，可以進行馬賽克技術，即通過多個小的骨軟骨柱移植填充損傷部位，對每個骨軟骨柱的采集和轉移與上述方法相同，骨軟骨柱的大小和數量由受區缺損大小及專用器械決定（圖2）。進行馬賽克技術時應遵循從外圍到中心的順序移植骨軟骨柱，且移植物直徑超過6 mm時應回填供體部位[12]。
OAT顯示出良好的移植后存活，10年生存期超過70%[13]。在一項薈萃分析研究中，與MFX、OCA和ACI相比，OAT顯示出最快的運動回歸和最高恢復運動率[9，14]。一項長達15年的隨訪研究證實，與MFX手術相比，馬賽克技術在術后早期、中期和遠期均具有更好臨床療效[15]。如上所述，OAT能夠快速實現軟骨下移植物的愈合和關節表面透明軟骨恢復，恢復期較其他類型技術短，是具有短期運動需求的軟骨損傷患者的首選手術。但供區并發癥（如疼痛和激發軟骨損傷）是該技術主要不足之處。
1.3 OCA
OCA的移植程序與OAT相似，使用的是捐獻者提供的骨軟骨移植體。首先利用關節鏡診斷并探查軟骨缺損大小，以決定手術方式及移植物大小；如果所需移植物比市售尺寸更小，可自行修整移植物大小以匹配缺損；對于較大移植物，應選擇關節切開術進行移植。見圖3。在國外已有商品化產品可供臨床醫生選擇。美國JRF Ortho公司的預切割OCA移植體有12 mm×10 mm、15 mm×12 mm和20 mm×12 mm 3種規格[16]。由于國內政策監管相關因素，該技術目前在國內尚未開展。
1.4 ACI
ACI首先通過關節鏡技術獲取患者膝關節負重較輕區域的自體軟骨細胞，體外培養擴增后回植于缺損處，再使用不同材料覆蓋缺損。第1代ACI使用從脛骨近端采集的骨膜貼片在軟骨細胞回植后覆蓋缺損，但這種方法通常導致貼片肥大。第2代ACI使用豬來源Ⅰ/Ⅲ型膠原蛋白膜貼片可緩解上述問題，同時減少了再手術率。此后美國開發出第3代ACI，即基質材料復合ACI，將患者自體軟骨細胞擴增后在實驗室接種至豬Ⅰ/Ⅲ型膠原蛋白膜貼片上，再移植至軟骨缺損處（圖4）。
中國人民解放軍總醫院骨科第一醫學中心研究所盧世璧院士、郭全義教授團隊開發了第4代ACI技術，即同種異體軟骨細胞外基質三維多孔支架結合ACI技術（圖5）。該技術優勢在于采用了同種異體軟骨的脫細胞三維多孔材料，不再用動物源性生物材料，能夠最大程度保留正常關節軟骨細胞外基質的組成成分，為移植的軟骨細胞提供最佳細胞外微環境；另外，關節軟骨再生支架模仿了正常軟骨細胞外基質骨架（取向柱狀排列），也就模仿了正常關節軟骨力學要求的空間結構。該技術已于2018年成為北京市醫療服務收費項目，中國人民解放軍總醫院也是目前國內唯一開展此技術的單位。
由于軟骨缺損位置及深度限制，三維多孔支架回植可能無法貼合軟骨下骨，導致修復失敗。所以郭全義教授團隊開發了一種利用自體骨軟骨柱輔助固定三維多孔支架的第4代ACI技術（圖6）。
無論是哪一代ACI技術，手術均需要兩個階段。第一階段，診斷性關節鏡檢查和軟骨細胞獲取。從髁間窩或滑車脊獲取軟骨組織200～300 mg并在組織生產規范（GMP）實驗室培養擴增；體外細胞培養3～4周，以獲得（1～2）×108個軟骨細胞；然后接種至豬Ⅰ/Ⅲ膠原膜（第3代ACI）或同種異體軟骨細胞外基質支架上（第4代ACI）。第二階段，在關節鏡手術或開放手術下進行，貼片或支架可通過刀片錫箔紙拓膜修剪成合適大小；清潔骨床止血后，將貼片縫合至缺損處并注入纖維蛋白膠，如果缺損面積>10 cm2，可用可吸收縫合線將貼片固定于鄰近軟骨表面，復合細胞的三維多孔支架可直接填入缺損處，被動屈曲膝關節30次，檢查支架是否移位；若缺損面積太大，則可使用自體骨軟骨柱進行固定。
目前臨床應用顯示ACI可獲得較好療效。一項關于基質材料復合ACI與MFX的隨機對照臨床試驗示，前者在治療較大軟骨缺損（缺損面積>3 cm2）方面有明顯更好的臨床結果[17]。Samsudin等[18]對第1～3代ACI的臨床療效進行了回顧性對比研究，結果顯示各代次ACI間無明顯差異，并且通過分析他們認為ACI可能更適合缺損較大或其他軟骨修復手術失敗的患者。本團隊對第4代ACI（不包括骨軟骨柱輔助固定）的臨床效果進行了回顧性研究，證明它治療膝關節局灶性軟骨缺損安全、有效，并且膝關節相關癥狀改善持續5年以上[19-20]。目前臨床主流的軟骨修復技術比較見表1。
表表 1
臨床應用的主要軟骨修復技術比較
Table表 1.
Comparison of main cartilage repair techniques in clinical application
2 軟骨損傷修復新技術
2.1 微粉化軟骨細胞外基質
微粉化軟骨細胞外基質又被稱為“生物軟骨”，經常用作MFX的增強。生物軟骨是一種干燥的無細胞顆粒軟骨同種異體移植物，含有Ⅱ型膠原蛋白、蛋白聚糖和軟骨生長因子，通常與富血小板血漿（platelet-rich plasma，PRP）或骨髓抽吸濃縮物（bone marrow aspirate concentrate，BMAC）混合，作為生物活性支架用于治療局灶性軟骨缺損。
該手術可以在開放或關節鏡下進行，首先行診斷性關節鏡檢查，然后修整軟骨缺損區并行MFX；軟骨缺損區徹底干燥后，將植入物與自體血以1∶0.8的比例混合加入，混合物散布于整個缺陷處并以纖維蛋白膠密封；混合物約需5 min凝固，之后被動屈曲膝關節以確保穩定性（圖7）。
經查閱文獻，目前尚無關于生物軟骨使用的遠期臨床結局報道，但動物研究已顯示了令人鼓舞的結果[21]。此外，有個案報道顯示人類受試者使用生物軟骨修復后12個月，脛骨遠端骨軟骨缺損修復效果良好[22]。
2.2 自體基質誘導軟骨生成（autologous matrix induced chondrogenesis，AMIC）
AMIC將膠原膜（主要成分為Ⅰ/Ⅲ型豬膠原蛋白膜或透明質酸基膜）固定于MFX后的軟骨缺損區，充當支架保留滲出的BMSCs并促進它們分化為成熟軟骨細胞。手術程序與MFX相同，最后將膜用可吸收縫線或纖維蛋白膠固定（圖8）。
近年，Gao等[23]研究報道行AMIC治療的孤立Ⅳ級膝關節軟骨缺損（平均缺損面積為3.6 cm2）患者，術后隨訪5年，疼痛減輕，功能結局評分明顯改善。
2.3 顆粒狀幼年同種異體軟骨移植技術（particulated juvenile allograft cartilage，PJAC）
PJAC，商業上被稱為DeNovo NT，利用的是年幼捐贈者的幼年透明軟骨。未成熟軟骨細胞已被證明具有比成年軟骨細胞更強的增殖活性、細胞密度和代謝活性[24-25]。該技術的細胞有效期最長可達45 d，適用于2.0～2.5 cm2大小的軟骨缺損。手術操作包括關節鏡或開放手術，在準備好的軟骨缺損處首先注入纖維蛋白膠，然后將PJAC置入缺損內。同種異體移植物填充缺損表面積應達總表面積的50%，并應凹陷約1 mm，通過按壓確保植入物牢固黏附于纖維蛋白膠上。另外，還可以將纖維蛋白膠與軟骨碎片混合后移植到軟骨缺損區域（圖9）。
目前尚無PJAC用于人類膝關節的長期或隨機臨床研究結果。但其用于髕骨、滑車和股骨髁的短期結果顯示患者疼痛和功能均明顯改善，MRI檢查示正常軟骨信號填充物很好地填補了缺損區域，組織學分析示填充物為透明軟骨和纖維軟骨組合[26-27]。
2.4 冷凍保存的活骨軟骨同種異體移植物 （cryopreserved viable osteochondral allograft，CVOCA）
CVOCA是同種異體透明軟骨及在軟骨下骨上層的原生軟骨組織構成的多孔薄圓盤。CVOCA內包含軟骨生長因子、細胞外基質和活的軟骨細胞，并且打孔處理使得其既能沿著曲面塑形，也能增加基質中軟骨細胞的生長表面積。目前美國有兩種市售CVOCA產品——Cartiform和Prochondrix。通過開放手術，根據軟骨損傷面積選擇適當大小CVOCA，使用配套模具裁剪后將其骨層側朝向軟骨損傷骨床。對于凹面軟骨損傷如滑車需使用固定螺栓固定，而在凸面上如股骨髁則用縫線固定，然后使用纖維蛋白膠，并保持至少5 min以使其凝固；最后進行膝關節被動屈曲活動，確保植入物的穩定性（圖10）。
目前關于Cartiform和Prochondrix的文獻報道有限，主要包括實驗室數據和小型個案報道。個案報道顯示兩種技術在術后2年隨訪時均表現出良好結局，無早期失敗[28-29]。CVOCA的長期結果需要進一步臨床研究進行了解。
2.5 基于生物材料的修復技術
隨著再生醫學的進步，基于生物材料的醫療器械具有巨大潛力，已有部分應用于臨床軟骨修復。Ozturk等[30]聯合MFX和殼聚糖支架治療股骨髁全層軟骨損傷，術后2年隨訪時發現所有患者關節功能明顯改善，且與單獨MFX相比無顯著差異。Boffa等[31]對比了3種多層無細胞支架（TruFit：聚乳酸-共聚甘油內酯、硫酸鈣和聚甘油內酯纖維復合構成；MaioRegen：膠原蛋白和富含鎂的羥基磷灰石構成；Agili-C：天然無機碳酸鈣多孔支架）用于膝關節骨軟骨缺損治療的臨床效果，隨訪3年時，3種支架修復均獲得了一定臨床療效，但運動水平的恢復有限。Wolf等[32]報道了光活性硫酸軟骨素/聚乙二醇水凝膠（ChonDux）用于修復膝關節股骨髁局灶性軟骨缺損，ChonDux 在 24 個月內保持了持久的組織修復能力，最終缺陷填充率為 94.2%，患者國際膝關節文獻委員會（IKDC）膝關節功能評分明顯提高。生物材料治療膝骨軟骨病變的作用需要進一步高水平研究證實。
2.6 基于MSCs移植的修復技術
MSCs是未分化的原代細胞，具有自我更新、多系分化、低免疫原性及抗炎活性，近年來常替代自體軟骨細胞用于軟骨修復。一項薈萃分析表明自體軟骨細胞和MSCs接種至支架的復合物修復人膝關節局灶性軟骨缺損，二者臨床效果相當[33]。Pa?ka等[34]比較了骨髓抽吸濃縮MSCs和人臍帶來源MSCs負載支架治療膝關節軟骨缺損的療效，隨訪12個月期間兩組患者均可獲得良好臨床療效，患者生活質量得到提高。然而MSCs與支架結合使用仍然需要進行隨機、多中心臨床試驗驗證。
此外，PRP是一種通過離心全血獲得的血小板濃縮物，其血小板濃度高于正常全血并含有多種生長因子，已廣泛應用于骨科損傷相關疾病治療[35]。大量文獻報道了PRP對骨關節炎患者疼痛和功能的改善作用[36]；PRP對軟骨損傷治療也有積極作用，可改善軟骨損傷[37]；PRP還可與其他治療骨軟骨疾病的方式結合，達到更佳的臨床效果；同時單一的生長因子如TGF-β、GDF、IGF、FGF、PDGF在實驗室研究中可以一定程度增強軟骨生成[38-40]，但在關節軟骨損傷的臨床治療效果需要進一步研究。
3 關于局灶性軟骨損傷修復策略的考慮
軟骨損傷修復手術通常適用于持續性疼痛、腫脹或功能受限的Grade Ⅲ、Ⅳ級局灶性軟骨或骨軟骨病變患者。通過回顧文獻和結合臨床經驗，我們提出以下治療流程：決定手術前，首先應明確患者癥狀是由軟骨損傷所致，同時判斷患者是否有下肢力線不正、半月板損傷等伴隨病變，并制定相應處理方案；其次，考慮手術治療目標，包括患者希望恢復哪些運動或活動以及處于什么水平；最后，結合軟骨下骨骨質丟失情況決定軟骨修復方案。具體方案選擇如下：① 對于<2 cm2和2～4 cm2伴骨質丟失的軟骨損傷患者，推薦采用OAT和OCA；② <2 cm2和2～4 cm2無骨質丟失的軟骨損傷患者，手術選擇包括基于骨髓的技術（MFX和AMIC）、ACI/基質材料復合ACI、PJAC、OAT和OCA；③ >4 cm2伴骨質丟失的軟骨損傷患者首選OCA；④ >4 cm2無骨質丟失的軟骨損傷患者，手術選擇包括 ACI/基質材料復合ACI、OCA和PJAC。患者的期望活動恢復水平及時間也是手術方式選擇的決定因素之一。
利益沖突 在文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 田廣招：綜述構思及設計，文章撰寫，文獻收集；李潤萌、楊永康：文章插圖繪制，輔助文獻收集；寧超：提出修改意見及輔助文獻收集；郭全義：審閱文章并對學術內容進行指導修改
