半月板替代治疗研究相关进展

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半月板曾被认为是膝关节无功能组织，对于半月板损伤的治疗，移除损伤的半月板被公认为唯一有效方法，术后疼痛症状立即缓解使得该方法一度被认可。随着对半月板功能的进一步认识，学者们发现在移除半月板后将会造成膝关节负荷传导紊乱、关节软骨应力集中，并逐渐发展为骨性关节炎。这一认识彻底改变了半月板损伤的治疗方案。

1982年，半月板部分切除术被建议作为半月板损伤的治疗方案。1984年，Wirth进行了同种异体半月板移植。此类研究开辟了人们对于半月板解剖和功能作用理解的新纪元。当前，半月板损伤的治疗原则是尽可能地保留半月板组织，然而在创伤引起的严重半月板损伤时，无论在解剖还是在功能上都无法恢复损伤的半月板组织，也无法避免移除半月板后出现的骨性关节炎。这些急需解决的问题迫使学者们寻找一些新的治疗方案，而半月板替代治疗应运而生，本文将对半月板替代治疗的研究进展进行综述。

半月板部分替代物

为解决半月板切除术后综合征，有2家公司分别研制出了2种半月板部分替代物并已应用于临床。当半月板四周边缘完整、软骨损伤较轻时可以切除撕裂组织并填充合成的多孔材料，多孔材料起到支架作用并能**半月板样组织再生。此类替代物包括胶原蛋白（CMI）支架和聚氨酯聚合物（Actifit），这2种移植物虽然并没有得到美国FDA的认可，但是在欧洲使用已经获得了合格认证。

CMI支架是从牛跟腱提取的Ⅰ型胶原和糖胺聚糖复合而成的多孔支架。动物实验研究显示CMI应用于膝关节是安全的，并且能在移植后6个月内促进半月板样组织的再生。20世纪90年代中期进行了第1次小样本量在人体膝关节内使用胶原半月板支架的临床实验研究，该实验显示了CMI在植入人体后无副作用，并在植入36个月后形成了新组织，改善了膝关节临床评分。最近报道的前瞻性临床随机试验中，311例急性或慢性半月板损伤的患者被随机分组接受CMI和部分半月板切除术治疗，随访5年的研究结果显示在半月板慢性损伤的患者内侧半月板缺损处植入CMI后可改善患者的临床效果。

Zaffagnini等将一些临床手段与影像学结合（最短随访时间为10年）来比较CMI和半月板部分切除术的疗效，结果显示接受CMI治疗的患者膝关节骨性关节炎发生风险降低；在MRI中观察到，随着时间的推移CMI逐渐被降解，但是再生组织的信号与半月板组织并不完全相同，提示再生的半月板样组织并不是纤维软骨，因而CMI的作用机制至今还没有完全阐明。另一种半月板部分替代物是合成多孔Actifit。

Tienen等首先开始探索多孔聚氨酯材料作为半月板全部替代物的可能性，在早期研究中发现通过调节孔隙和压缩性能可以**组织长入并分化为纤维软骨组织。在植入狗体内6个月后发现在支架周缘形成了纤维组织而软骨组织出现在植入物中心区域；在植入24个月时对其压缩性能进行评估，而植入物压缩性能与半月板组织并没有明显差异。遗憾的是，作为半月板全部替代物的聚氨酯复合物支架强度不够，不足以抵抗剪切应力，并且再生的胶原类型及排列方向与半月板胶原纤维并不相同，其原因可能是由于在24个月时支架的降解不充分使得新生组织不能很好地长入。

然而，当其植入牛的半月板部分缺损处时，Actifit支架可以**纤维组织长入缺损处同时对关节软骨并无损伤。Verdonk等对52例半月板部分切除的患者（国际软骨修复学会软骨评分＜2级）采用Actifit支架治疗，平均随访2年，其中50例在术后6个月时由于半月板样组织长入支架而使疼痛和功能得到改善，并且>90%的患者关节软骨并无进一步破坏，提示Actifit支架具有抗软骨退变作用。Spencer等利用MRI对Actifit支架及关节软骨进行观察，在术后19个月时并没有观察到软骨破坏且支架显示了良好的整合性和组织长入能力，但是再生组织在MRI中的信号同样不同于纤维软骨，而是类似于水肿样信号。

半月板全部替代物

目前对于严重的半月板损伤，只能手术切除，切除后的并发症如关节软骨损伤、关节退变加速也日益受到重视。有文献报道在半月板全切后16年>50%的患者出现膝关节骨性关节炎的症状，这些患者一般需要进行半月板置换来缓解疼痛及防止骨性关节炎进一步发展。目前尚无理想的材料可以替代半月板组织，同种异体半月板移植物是目前对于症状性半月板全切患者的最佳治疗方案。

全世界每年有>800例已经被切除半月板的患者接受同种异体半月板移植手术，但是由于费用高、大小匹配难和疾病传播等问题限制了其广泛的应用。有文献报道在移植半月板后，相关症状在最初5年时显示有所改善，但是当随访到20年时结果不尽人意，并且观察到了植入的同种异体半月板随着时间出现萎缩和胶原重建使得其机械强度有所下降。人们期望的是同种异体半月板移植物可以保护关节软骨进而预防骨性关节炎的进展，但是至今仍没有数据支持同种异体半月板移植物在人体膝关节中的软骨保护作用。为了解决同种异体半月板移植的相关问题，人们将研究重点放在了人工合成半月板替代物上。

Messner首先发表一系列文章探讨聚四氟乙烯和聚酯纤维作为永久性半月板替代物的可能性，之后不断改进的设计被应用到动物模型中。由于20世纪90年代生物材料技术的限制，未能找到弹性、强度、耐磨性完美集于一体且具有良好生物相容性的生物材料，植入的半月板替代物在动物体内发生变形、磨损颗粒沉积并引发膝关节滑膜炎而导致移植的失败。

聚乙烯醇水凝胶植入物是第一个无孔的永久性半月板替代物。在兔膝关节植入2年后测试其抗压缩性及粘弹性仍与人半月板组织非常相近。同时与半月板切除术相比，植入物被证实具有软骨保护作用，但缺少假手术组以评估手术对关节软骨的影响。在一个大样本的动物模型中，与半月板同种异体植入物相比，聚乙烯醇水凝胶植入物引起了严重的软骨损伤，并且由于植入物活动度过大使得植入物后角发生撕裂。最近，美国研究人员继续将聚乙烯醇水凝胶作为半月板替代物进行相关研究，通过对聚乙烯醇水凝胶进行适当改性，制得高强度、高含水量的弹性材料，使得其抗压性能及抗拉伸性能更接近于半月板组织，标志着人们在朝着半月板替代物将轴向压力转会为水平压力能力方面又迈进了一步。

最近以色列一家公司开始了一期临床试验来评估新研制的聚碳酸酯/聚乙烯半月板移植物（NUsurface）的性能，该公司通过有限元模拟技术对移植物的生物行为进行分析使得移植物能最大程度地模拟半月板而发挥功能。随后在羊体内进行实验显示一直到术后6个月，植入人工合成半月板侧膝关节软骨水平与健侧对照组无明显差异。NUsurface移植物最有意思的方面是用于羊和人体的移植物的形状及固定方法差异很大，用于羊的是解剖形状且需要螺钉将其固定于胫骨，而用于人体的是可自由活动的盘状设计。移植物设计的差异性原因文献中未提及，同样也没有发表的文献对其可自由活动固定方式的作用进一步解释。

总结

半月板损伤修复的研究经历了非手术治疗、完全切除、部分切除以及关节镜下手术的治疗过程，尽可能地保留半月板的形态、结构和功能已成为治疗半月板损伤的共识。不可逆的半月板损伤通常需要半月板部分或全部切除，切除后并发症的出现使得人们致力于研究半月板替代治疗。目前半月板替代物分为2种，一种是多孔可吸收移植物，其可以**组织再生并随着新生组织的长入而逐渐降解，随着组织工程技术的发展，使得此类移植物取得了令人欣喜的进展，但是距离临床应用还有一段距离；另一种是不可吸收且可以永久替换损伤半月板的植入物。生物材料学的飞速发展带动了了该类移植物的发展，这类移植物中的NUsurface已经进入一期临床试验。半月板替代物的多元化发展使得我们有理由相信，不久的将来人工合成半月板将会为半月板损伤的治疗带来福音。
（来源：中国骨与关节损伤杂志 ）