关节软骨和半月板均位于关节腔，对于关节功能的发挥起非常重要的作用。关节软骨为透明软骨，无血液供应；半月板为纤维软骨，仅周围约三分之一区域有血液供应，中央三分之二区域为无血运区。关节软骨和半月板无血运区组织结构的生物学特性相似，遭受损伤后均不能自然愈合，不可避免地会导致关节功能障碍和关节退行性变。

 

　　骨科及运动医学界一直致力于研究如何促进关节软骨及半月板无血运区损伤的修复。目前关于关节软骨损伤修复的方法有骨髓刺激、自体骨软骨移植、自体软骨细胞移植、同种异体骨软骨移植等，它们各有优缺点；增强半月板无血运区损伤修复的方法有建立血管及细胞通道、损伤处填塞生物蛋白胶、锉磨半月板表面、使用细胞因子等，但这些方法仍处于实验研究阶段；半月板重建或替代的方法有异体移植、自体组织移植、合成材料修复以及组织工程化半月板修复；同种异体半月板移植及无细胞合成材料修复的早期疗效尚可，但远期疗效下降；组织工程化半月板修复费用昂贵，对技术及设备要求高。组织碎块法移植方法，是近年来在关节软骨及半月板无血运区损伤修复研究中出现的新技术 ，现就其研究及进展作一综述。

 

　　1 关节软骨及半月板无血运区不能自然愈合的原因软骨组织修复的必须条件是损伤处有足够的有活性的细胞聚集以及能分泌足够的基质。关节软骨及半月板无血运区损伤不能愈合的原因，除了缺乏血运、缺少修复必须的营养外，还有非常重要的原因—— 其细胞密度低，细胞活性差，迁移能力差，损伤处没有足够的细胞聚集，也不能分泌充足的基质形成连接。如果能够采取措施，使损伤界面细胞聚集增多，并使细胞活性增强，分泌充足的细胞基质，软骨组织损伤也可能修复。软骨组织碎块移植技术，正是基于此考虑。

 

　　2 关节软骨组织碎块移植研究

 

　　2．1 实验研究等研究将人及牛关节软骨切成碎块，直接种植于生物支架材料进行体外培养，发现软骨细胞能从碎块释放到支架材料，充当种子细胞；经过6周左右的培养，能产生均匀一致的细胞外基质；将该复合物埋植于裸鼠皮下，发现产生的蛋白多糖较传统的组织工程方法多；体内实验中将该复合物用于修复山羊股骨髁关节软骨全层缺损模型软骨缺损，一次手术即可完成所有操作，6个月左右缺损处被透明软骨样组织填充。分析其机制，考虑可能在于关节软骨切成碎块后，其表面积增大，软骨细胞向周围迁移及释放的空间增加，释放的软骨细胞可作为种子细胞与支架材料复合。该研究表明，关节软骨碎块能作为有效的组织工程种子细胞的来源。Frisbie等在成年马体内实验中比较新鲜自体关节软骨碎块移植与自体软骨细胞移植修复关节软骨缺损的效果，发现前者较后者的软骨修复效果更好，且前者只需一次手术即可完成，而自体软骨细胞移植需要先取软骨细胞进行体外扩增，再行二次手术回植，软骨细胞体外扩增技术要求高，费用高，二次手术还将增加手术创伤及感染风险。

 

　　Marmotti等 报道将成年及幼年人关节软骨碎块组织接种于不同的支架材料，发现软骨细胞能自碎块组织释放至支架材料，这个过程可以被转化生长因子(TGF)一β1和(或)粒细胞集落刺激因子(G-CSF)，释放出的软骨细胞呈增生型表型改变。Marmotti等 在一项以兔为试验动物的体外研究中，观察到软骨细胞有效地释放到支架材料中；在另一项兔体内试验中，观察到软骨碎块支架复合物能产生明显的软骨修复效果。最近，Marmotti等又以山羊为实验动物，也获得了相似的研究结果。Lind等报道在山羊体内实验研究中发现，将自体软骨细胞和软骨组织碎块分别接种于胶原支架并用于修复关节软骨缺损后产生的关节软骨修复效果相似。

 

　　2．2 临床应用目前，美国DePuy Mitek公司生产的自体软骨植入系统(CAIS)l1。]及美国ISTO Technologies公司生产的同种异体幼年关节软骨碎块移植物DeNovo NTc。均已应用于临床，并取得了不错的效果。CAIS使用方法：首先于关节非负重区取少部分关节软骨，切成边长1～2min大小碎块并种植于支架材料，然后用生物蛋白胶包裹，切取相应大小并移植于关节软骨缺损处，用2枚可吸收钉固定。Cole等研究比较CAIS与微骨折修复关节软骨的临床效果，CAIS组术后12个月及24个月国际膝关节评分委员会(IKI)C)评分及膝关节损伤和骨关节炎结果评分(KOOs)均显著高于微骨折组，KOOS评分分项目中膝关节症状、疼痛、活动能力、运动、日常生活均显著优于微骨折组，影像学检查显示微骨折组软骨缺损区骨赘形成多于CAIS组。该研究结果显示CAIS是一项安全、可行、有效的关节软骨修复方法，只需要一次手术即可完成。DeNovo NT移植物的关节软骨取自幼年捐献者，切成碎块后移植于成年患者关节软骨缺损处，并用生物蛋白胶固定。Bonner等报道将DeNovo NT关节软骨移植物用于1例36岁髌骨软骨全层缺损患者，经过2年随访发现膝关节疼痛缓解，功能明显改善，MRI显示软骨修复，术前的软骨下骨水肿信号消失。Cerrato、Farr等经多中心应用DeNovo NT修复股骨髁及滑车软骨缺损，部分患者随访已超过2年，症状及功能明显改善。

 

　　Hatic等 、Kruse等 报道采用DeNovo NT修复距骨软骨缺损，术后患者症状及功能改善明显。Tompkins等近期报道采用同种异体幼年关节软骨碎块修复。髌骨软骨缺损15膝，术后平均随访28个月，MRI检查显示12膝软骨缺损区软骨覆盖面积超过90 (有3膝甚至出现软骨过度生长)，IKIX2评分及KOOS评分均显著提高。

 

　　相比成年关节软骨，幼年关节软骨细胞密度更高，分泌蛋白聚糖、Ⅱ型胶原的能力更强，细胞增殖速度更快。

 

　　新鲜幼年关节软骨切成碎块后，有更多有活性的细胞从碎块释放出来，参与关节软骨修复，这可能是DeNovo NT取得良好疗效的原因。

 

　　3 半月板组织碎块移植研究关于半月板组织碎块移植的研究报道，目前相对较少。Kobayashi等 报道将兔半月板前角取出，切成碎块后用筋膜包裹，原位回植到半月板前角处，12周后碎块组织融合成整体，其中央的细胞呈大圆形，周围基质番红O染色、阿尔辛蓝染色阳性。笔者课题组。在兔皮下埋植实验中将家兔双膝内侧半月板无血运区切成不同大小的碎块，自体筋膜包裹后埋植于自体大腿外侧皮下，1、2、3周后免疫组化研究结果显示碎块越小，I型胶原、Ⅱ型胶原、扩增细胞核抗原(PCNA)蛋白表达水平越高，激光共聚焦显微镜观察显示碎块越小，纤维软骨细胞迁移越明显；结果表明兔半月板纤维软骨细胞迁移、合成基质、增殖能力与碎块大小呈负相关性。此外，笔者课题组率先进行了半月板碎块移植修复半月板无血运区损伤的研究，首先建立半月板体外器官培养模型，并自行设计半月板损伤修复的“三明治”猪模型(即于成年猪半月板无血运区取直径8 min、厚3min圆柱体，再从其中央取出直径4 1TlIn圆柱体，将中央圆柱体的中份取出后水平等分为3份，将其中份取出后分别替换为不同的移植物，如半月板整块组织及碎块组织，移植物与中央圆柱体上、下份组成“三明治”结构，然后回植并通过压配固定)，体外培养2、  4,6周后观察移植物与周围组织愈合情况；组织学及激光共聚焦显微镜观察显示，碎块组界面修复及细胞聚集强于整块组，且幼年猪半月板修复能力强于成年猪半月板。

 

　　4 展望关节软骨和半月板组织碎块移植研究为软骨及半月板无血运区损伤修复提供了新的方法及思路。关节软骨及半月板无血运区切成碎块后修复能力增强的机制，可能在于软骨组织切成碎块后，其表面积增加，细胞接受营养液渗透、细胞迁移、细胞增殖的空间增加，距离缩短，细胞迁移及增殖能力增强，且细胞本身被激活，大量活跃的细胞聚集到损伤界面合成和分泌基质，从而达到关节软骨及半月板无血运区愈合的条件。幼年组关节软骨及半月板无血运区的细胞密度及细胞活性均强于成年组，因此幼年组关节软骨及半月板无血运区碎块移植的修复效果更好。但软骨组织碎块移植研究还存在一些问题尚待解决：①软骨组织切成碎块后软骨细胞活性增强的具体分子机制，目前尚不明确；②关节软骨碎块移植的临床病例报道较少，尚缺乏长期随访的临床结果；③移植物固定以及量的多少尚无统一标准。总之，关节软骨和半月板组织碎块移植只需一次手术即可完成，操作简便，费用相对较低。相信随着研究进一步深入，其临床应用前景广阔。

 

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