文摘
骨髓刺激是经常用来治疗焦点的膝盖软骨的缺陷。然而,骨髓刺激通常导致纤维软骨组织修复而不是健康的透明软骨,而随着时间的推移,容易使修复失败。最近,一个低温贮藏可行的软骨的同种异体移植物对增强骨髓刺激了。软骨的异体骨由本地可行的软骨细胞,chondrogenic生长因子,在表面和细胞外基质蛋白,过渡,径向区域透明软骨。因此,主机间充质干细胞,渗入骨髓刺激后的骨髓移植于底层提供最佳的微环境进行软骨形成。本报告描述了治疗轮状的缺陷与骨髓刺激增强这部小说软骨的同种异体移植物,随着9月术后组织学结果。在九个月,病人展示完整的解决疼痛,改善功能,和修复组织由85%的透明软骨。相比之下,活检获得病人在治疗后8.2个月包含骨髓刺激单独只有5%的透明软骨。这些结果表明,增加骨髓与可行的刺激软骨的同种异体移植物可以消除疼痛和改善结果,与骨髓相比刺激。
1。介绍
关节软骨损伤的膝关节是相当普遍,影响每年估计有900000美国人(1- - - - - -4]。临床上,这些软骨的缺陷导致疼痛,肿胀,残疾,软骨继续恶化,骨关节炎。不幸的是,关节软骨有内在修复能力有限,主要是由于其无血管的特性(5- - - - - -7]。
最常见的膝盖的关节软骨缺损修复程序包括骨髓刺激,骨软骨移植、骨软骨缺损,自体软骨细胞移植。Steadman在1980年代开发的,骨髓刺激是最频繁执行的修复程序(8- - - - - -10]。
骨髓刺激通常被用作治疗的第一线。它保留膝关节的完整性,如果骨髓刺激失败,允许后续更多侵入性修订程序执行。与标准骨髓刺激技术,受损的软骨被去除掉,钙化软骨层被删除,和软骨下骨板均匀渗透,使血液和骨髓间充质干细胞(msc)包含进入缺陷空间。通过访问底层的骨髓,将发起一个生物修复反应。使用时骨髓刺激是最成功的年轻患者(< 40岁)小(< 2厘米2),孤立的软骨的缺陷(11- - - - - -14]。然而,长期成功的骨髓刺激是有限的,特别是在老年患者大缺陷(15- - - - - -17]。通常情况下,骨髓刺激修复结果缺陷空间内的纤维软骨形成。纤维软骨主要是由I型胶原蛋白与II型胶原蛋白,这是发现在健康透明关节软骨(15- - - - - -17]。由于其改变成分、纤维软骨没有本地关节软骨一样的生物力学属性,不能承受正常的身体关节关节所承受的压力(5]。这导致长期问题,包括生物力学性能差,骨骼生长异常,增加患骨关节炎的风险(18,19]。恶化的病人结果骨髓刺激后往往需要进一步更侵入性的干预措施(20.]。
提出了许多技术来增强骨髓刺激与指导对透明软骨修复的目标而不是纤维软骨。最终,恢复透明软骨将骨髓刺激手术后长期取得更好的结果。支架理论来保护血凝块在整个缺陷空间,提供结构支撑和促进细胞粘附和迁移在修复过程中。聚乙醇酸(chitosan-glycerol磷酸,硫酸软骨素,聚乙二醇,异种的胶原蛋白(我和第三类型),和微缩同种异体软骨都被研究作为骨髓刺激增加支架(21- - - - - -28]。尽管主要限于动物研究和案例报告,初步数据显示,增加骨髓刺激与支架可能会鼓励更多的形成hyaline-like修复组织,演示了一个更有组织的体系结构。支架也可以作为运载工具培养细胞和/或生长因子。Dorotka等人发现了hyaline-like修复组织在绵羊模型与培养的自体软骨细胞胶原蛋白支架被播种,用来增强骨髓刺激29日,30.]。其他研究人员提议使用透明质酸和各种生长因子增强骨髓刺激促进MSC增殖和分化的目标(31日- - - - - -35]。细胞因子抑制剂也被用来阻止炎性细胞因子和蛋白多糖减少故障修复组织(36]。
最近,一个低温贮藏可行的软骨的同种异体移植物(Cartiform,奥西里斯疗法,Inc .,哥伦比亚,马里兰州)开发增加骨髓刺激。关节软骨同种异体移植物包含可行的细胞,细胞外基质蛋白,chondrogenic因素的三维结构健康的关节软骨。的毛孔,软骨的同种异体移植物旨在使软骨细胞冷冻保存,增加灵活性,促进移植MSC渗透。通过结合几种有前景的增强技术(支架、细胞和生长因子)在一个单一的扩张战略,修复关节软骨同种异体移植物创造最佳的微环境。此外,软骨的同种异体移植物可以很容易地减少所需的形状,符合所有关节软骨表面的轮廓,并固定在纤维蛋白胶和/或缝合的地方在一个简单的,单级程序。的保质期两年当存储−75°C和−85°C之间,软骨的异体骨也是可用的。本报告描述了治疗轮状的缺陷与骨髓刺激增强这部小说低温贮藏软骨的同种异体移植物。修复组织的组织学评估相比,在9个月和治疗后修复组织的组织学骨髓刺激。
2。案例展示
2.1。临床病史
2012年12月,一位50岁左右的老人,面对持续的内侧左膝疼痛。他说最近外翻膝盖受伤而玩冰球。他的手术史表示前一个在左膝盖半月板手术。磁共振成像(MRI)表现出的内侧副韧带扭伤近端股骨附件。温和的髌股关节骨关节炎是指出的焦点地区三到四年级软骨软化覆盖中央股骨滑车沟。此外,有软骨的磨损和小软骨的裂缝是上覆膝外侧的远侧方面方面(图1)。
保守治疗未能改善临床症状。讨论了手术治疗的病人和综述了风险和收益。病人接受左膝盖关节镜检查。2013年1月,膝盖的关节镜检查显示一个5毫米10毫米滑车的缺陷。考虑缺陷的大小和其余的膝关节是处于良好状态,外科医生进行骨髓刺激增强与软骨的同种异体移植物。
2.2。对软骨修复手术干预
使用了一个前切口。内侧parapatellar切口,髌骨是单侧性的,提供可视化的滑车缺陷(图2(一个))。在弯曲膝盖被手术室表。滑车神经缺陷的边缘被刮除术和夏普解剖去除掉。松散破碎软骨被移除后,缺陷测量10毫米(图10毫米2 (b))。骨髓刺激进行使用0.045柯式电线钻探的基础缺陷,促进骨髓出血(图2 (c))。关节软骨同种异体移植物(Cartiform,奥西里斯疗法,Inc .)、哥伦比亚、MD)削减规模从20毫米直径10毫米直径符合这个缺陷。关节软骨异体的边缘保护周围健康的软骨使用# 4.0 Vicryl缝合线。纤维蛋白胶(Tisseel,巴克斯特,迪尔菲尔德,IL)被应用于同种异体移植物的外围进一步稳定在软骨的缺陷(图2 (d))。纤维蛋白胶用于初始稳定,必须对接网站骨髓msc的拥堵和可用。髌骨被仔细地重新定位在贪污,我的膝盖在扩展。下肢是放置在一个总范围的运动与肢体延长防盗控制系统。病人提供说明利用阿司匹林预防深静脉血栓形成。
(一)
(b)
(c)
(d)
2.3。术后康复
术后,病人开始紧贴,拐杖步行。在为期三周的访问中,病人被允许解锁撑到90°允许重力辅助的活动范围。静力锻炼是发起和电刺激进行股四头肌。从术后一周6至术后12周,全方位的运动。术后MRI是获得12周,证实滑车缺陷充满了软骨的同种异体移植物。加强锻炼也开始在12周。五个月手术后,病人报告没有痛苦,并演示了左膝盖的恢复力量和功能。他说能够执行所有活动的日常生活没有并发症。他的膝盖展示了全方位的运动。在9个月随访,病人恢复运动,参加曲棍球和垒球。 However, he reported pain and weakness of the shoulder secondary to falling on an outstretched arm approximately seven months after the cartilage repair. Follow-up MRIs revealed a rotator cuff tear in the left shoulder and a medial meniscal tear in the left knee. The patient consented to a rotator cuff repair, a partial medial meniscectomy, and a biopsy of the previous cartilage repair site. An MRI was ordered to examine the trochlear repair, and the procedure was scheduled for October 2013, nine months following the repair of the trochlear defect.
2.4。成像
左膝盖的unenhanced MRI进行1.5特斯拉的磁铁,九个月后修复关节软骨同种异体移植物(图3)。滑车沟的检查显示低T1和T2高信号的软骨下骨。在12周之前考试相比,相应的信号相对更高的T1的部分研究。的关节面软骨成形术缺陷显示一个信号,这是isointense关节软骨。
2.5。从滑车修复部分半月板切除术和软骨切片
inferomedial门户和下侧的门户。引入一个双口关节内窥镜下侧的门户。以前,人们就注意到地区修复滑车。这种材料似乎是透明软骨损伤。观察周围的软骨磨损损伤,但没有注意到(图光秃秃的骨头4)。磨损是发现临床上无关紧要,不存在干扰的潜在的移植和骨之间的稳定的固定。修复组织的密度与周围一致,正常软骨的组织。两个股骨髁部上的透明软骨是完好无损。部分内侧半月板切除术。中央门户网站,1.5毫米穿孔活检是先进的,修复组织的样本连同大约两毫米的底层骨滑车获得。软骨滑车的地区是探索和发现是稳定的且连接到底层的骨头。
2.6。额外的活检样本
收集两个额外的切片进行比较。活检获得从一个43岁的病人骨髓刺激手术失败后8.2个月。这种骨髓刺激修复组织没有保持其结构在切除的病人,而是几块的组织进行了恢复和分析。健康的关节软骨和底层骨活检获得滑车的尸体也作为一个积极的控制。这活组织检查收集使用相同类型的1.5毫米直径活检穿孔用于收集软骨的同种异体移植物修复组织活检。
2.7。组织学
所有样品都在4%多聚甲醛固定、脱钙在10%甲酸,在石蜡处理,嵌入式。Five-micron-thick纵向部分获得活检的中心。部分被苏木精和伊红染色())和红色染料O (SAFO)。此外,免疫组织化学进行部分使用抗体I型和II型胶原蛋白。执行这个分析,部分deparaffinized和水化在蒸馏水和内源性过氧化物酶活性与3%过氧化氢淬火。的部分是下一个接受蛋白酶K I型胶原染色或chondroitinase II型胶原染色和血清蛋白阻塞块(DAKO Carpinteria,加州,美国)。部分被治疗兔多克隆I型胶原蛋白(美国北卡罗来纳州罗利,AbD Serotec)在1:200 30分钟或兔多克隆II型胶原蛋白(医学生物科学,圣保罗,明尼苏达州,美国)在1:200年60分钟。聚合物的部分被检测系统(DAKO兔子想象+合)30分钟。反应产品检测3、3′-diaminobenzidine (DAB)和部分在梅尔苏木精复染色(DAKO)。消极的控制部分,正常兔血清代替主在同一蛋白抗体浓度作为主要抗体。 Positive controls consisted of sections of normal human subchondral bone (for type I collagen) and articular cartilage (for type II collagen). All samples were analyzed by an experienced, board-certified veterinary pathologist. Each section was carefully evaluated and graded according to previously published methods of the International Cartilage Repair Society (ICRS) II scoring system [37]。
2.8。临床和MRI结果
核磁共振成像获得12周治疗后骨髓刺激增强与一个可行的软骨的同种异体移植物表明,软骨的同种异体移植物留在地方,填补缺陷。五个月的干预后,病人报告没有痛苦,展示了全方位的运动,可以执行所有日常生活活动。9个月的干预后,病人回到体育和核磁共振成像显示,修复组织isointense与周围的关节软骨。还在9个月,关节镜检查的软骨修复组织透露,这是稳定和nonfriable探测。病变已被填满,证明骨性结合和表面一致。修复组织固定底层骨骼和周围的软骨。
2.9。组织学结果
表1概述了icr II的三个活检组织学得分进行了分析。关节软骨的活检,从尸体被确定100%透明软骨和作为一个例子的比较健康的关节软骨(数字5- - - - - -6)。活检收集了9个月后骨髓和一个可行的刺激增强软骨的同种异体移植物包含丰富的II型胶原蛋白I型胶原蛋白只有肤浅的区域(图中5)。II型胶原蛋白的存在表明组织类似透明软骨,导致分析活检的主要群体是透明软骨修复组织(85%)(表1)。如图6和表中列出1,活检也包含hyaline-like软骨(5%)、纤维软骨(5%),和退行性组织(5%),主要在浅区软骨细胞集群和裂隙。番红精O染色显示足够的蛋白多糖含量在整个大部分活组织检查(图5)。仔细评估深这活组织检查显示一个复制潮标区,表明成矿前的快速推进和强大的修复组织之间的集成和底层骨(图6)。此外,活检显示没有炎症的迹象,异常钙化或骨化或血管化(表1)。
来自另一个病人的切片8.2个月后骨髓刺激的过程没有植入异体软骨的失去了它的结构和不附加到骨头,但尽可能全面的分析。概述在表1hyaline-like软骨,这活组织检查包含45%,40%纤维软骨,5%透明软骨,5%的纤维结缔组织,和5%的退行性组织。活检包含更多的I型胶原蛋白II型胶原和蛋白聚糖主要被发现在hyaline-like软骨组织段(图7)。细胞形态是在这个比软骨的异体骨活检切片。此外,区域的血管化是可见的活检的患者接受骨髓刺激。
3所示。讨论
这是第一个报告来评估修复组织后,使用一个可行的软骨的同种异体移植物来增强骨髓刺激关节软骨修复。这部小说扩张战略包括同种异体移植物软骨已经渗透到毛孔。毛孔增加灵活性,促进MSC渗透,使软骨细胞冷冻保存。当软骨的同种异体移植物是必要的,它可以快速解冻,同时保持所有的内容的新鲜健康的软骨,即可行的软骨细胞,细胞外基质蛋白,chondrogenic生长因子。软骨的异体骨是最类似新鲜骨软骨同种异体移植物,-骨的存在。因此,异体软骨的构建在40多年的安全性和有效性研究描述骨软骨同种异体(38,39]。与同种异体骨软骨移植,移植的异体软骨的不需要大小或轮廓匹配,随着移植可以减少缺陷的大小。渗透的软骨下骨骨髓刺激使得msc进入缺陷空间,渗透和附着在三维支架毛孔内的软骨的同种异体移植物。活动在软骨的异体骨软骨细胞分泌chondrogenic生长因子,直接MSC人口进行软骨形成。随着时间的推移,软骨的植入同种异体移植物有望成为集成与宿主软骨和改造和功能成熟、健康的软骨。
骨髓刺激过程后,最好的结果报道发生在初始损伤完全充满一个稳定的血凝块和病人坚持推荐的术后治疗方案40,41]。此外,较小的病变(< 2厘米2)和年轻患者(< 40)已被证明证明优越的结果(14,42]。通常刺激,即便如此,与传统骨髓msc分化成fibrochondrocytes和生产纤维软骨组织。证据表明,纤维软骨修复组织有一个有限的寿命和生理能力(13,43]。尽管其缺点,骨髓刺激仍然很受欢迎,结果被记录在过去的20年。
在回顾29例骨髓刺激年轻患者(平均年龄24.3岁),开瑞等人发现,只有49%有优秀的结果在手术后12个月(44]。这些修复损伤评估是基于填补,骨性结合,表面一致证明放射学(44]。九的29个病人需要修订手术由于纤维软骨修复组织和arthrofibrosis的放松。29个病人,14的活检组织学方法收集和分析。纤维软骨被发现在57%的活检而另43%由软纤维弹性组织的修复组织。这些研究结果表明,即使在患者的理想的子集,标准骨髓刺激后的结果并不理想。
在另一项研究中,骨髓活检获得12个月后刺激在38例(45]。活组织检查是评估使用视觉模拟量表为几个参数(从0到10045]。10和65年之间的平均得分矩阵染色,细胞形态、软骨细胞集群、和表面结构(45]。这些组织学评分相似的成绩单独刺激骨髓活检在目前的报告,证明45% hyaline-like软骨/ 40%纤维软骨和收到类似的特定参数的分数。因为这刺激骨髓活检在大约相同的时间点时间均收集软骨的异体骨活检,从病人的年龄相仿(骨髓刺激:8.2个月从43岁,软骨的同种异体移植物:从50岁9个月),它是一个合适的比较。
患者的修复组织的MRI九个月后骨髓刺激增强与软骨的同种异体移植物显示缺陷了,一致与周围的组织,并纳入现有骨质的框架。在关节镜探查的软骨的同种异体移植物修复组织,这是确定修复组织坚持底层骨和类似透明软骨的坚定和外观。相比之下,传统骨髓刺激程序偶尔导致组织放松从底层骨(44]。纤维软骨机械探测时也更加兼容。
功能,病人接受了软骨的同种异体移植物能够执行所有活动的日常生活没有并发症手术后五个月,回到全面参与运动手术后九个月。相比之下,开瑞等人发现,只有52%的患者精简概要骨髓刺激能够回归运动受伤前水平后6.5个月(44]。甚至专业运动员严格遵守康复协议后骨髓刺激被发现带7.5个月回到玩和21%无法返回46]。组织学分析收集的活检的病人获得了软骨的同种异体移植物显示透明软骨的修复组织主要是由一层薄薄的纤维软骨的表面区域。II型胶原蛋白和aggrecan的强染色切片表明,修复组织的抗拉强度和负载所需吸收能力对关节软骨承受的力。此外,细胞分布在整个活组织检查,有优秀的基底集成,没有明显异常软骨或底层的骨头。值得注意的是,透明修复组织被发现在85%的活检后骨髓刺激增强与软骨的同种异体移植物,相比之下,只有5%的活检后骨髓刺激。这些结果表明,增加骨髓与可行的刺激软骨的同种异体移植物,事实上,比单独骨髓刺激导致更好的结果。
只有一个其他产品(BST-CarGel Piramal生命科学、赖伐尔魁北克)旨在增强骨髓刺激是通过活检组织学评估从临床病例收集。产品磷酸chitosan-glycerol支架用于巩固血栓后骨髓刺激。活检显示更好的icr II组织学得分为增强组与骨髓相比刺激组(64.5和36.9)的总体成绩47]。目前,本产品是不能在美国使用。其他结果数据骨髓刺激增强策略仅限于体外和体内动物模型研究21]。到目前为止,没有其他骨髓刺激增强技术供应相结合的可行的软骨细胞,细胞外基质蛋白和生长因子在病变的空间。而单一活检可能不会翻译所有的病人或代表整个地区的修复软骨,其分析和比较与其他生理结果后骨髓活检提供深入的刺激增强这个可行的软骨的同种异体移植物。一项多中心研究目前正在审查的结果更大的患者人群这种治疗后完全理解和描述结果。
这个初始报告的结果证明,这种技术,采用同种异体移植物促进修复软骨,导致修复与功能类似透明软骨的组织比单独骨髓刺激。在病人研究,这个过程有效地提供完整的恢复功能和解决痛苦。作者认为,这种技术提供了一种改善之前利用骨髓刺激程序和将允许运动员和患者健康的膝盖软骨的缺陷和长期结果恢复正常功能。
利益冲突
霍夫曼博士的顾问奥西里斯疗法。奥西里斯疗法Geraghty博士是一名员工。其余作者没有明显的利益冲突。