關節軟骨損傷在愛運動人群和中老年人群中比較常見。由于關節軟骨損傷發病率高,治療困難,是國內外骨科學者歷來所關注的研究熱點,修復或重建損傷的軟骨一直是骨科醫生不懈努力的目標。
軟骨是構成關節的重要組成部分,其主要功能是傳導分布運動載荷、維持和承受接觸應力以及順利完成關節功能活動等。健全的關節軟骨是上述功能的重要結構基礎。由于關節軟骨是缺少血管、淋巴管及神經的組織,其再生能力有限,一經損害,再生十分困難。
目前,外科治療方法主要有:關節鏡下關節腔沖洗、鉆孔微骨折、自體或異體骨軟骨移植、軟骨細胞移植等等,上述方法各有不同,對緩解損傷所帶來的疼痛癥狀、緩解關節退行性變和恢復關節功能有一定的效果,但大都很難實現長期的透明樣軟骨修復。而采用組織工程技術制備具有成軟骨活性的人工軟骨,為軟骨缺損的完全修復帶來了契機。
組織工程軟骨基本原理和方法是將體外培養的高濃度“種子”細胞種植于可生物降解、組織相容性好的生物材料形成復合物,然后再把該復合物植入軟骨缺損處。在生物材料自行降解的過程中,種植的“種子”細胞形成新的軟骨來填充缺損。
組織工程化軟骨制作步驟
1. 軟骨細胞的擴增
取 200~300 mg 自體軟骨組織用于得到原始軟骨細胞,大約每毫克軟骨組織可以產生 1000~8000 個軟骨細胞。以每平方厘米缺損約需 0.5~5*106 個細胞,進行細胞數量及傳代次數的計算。最好選擇 1~4 代的軟骨細胞,避免軟骨細胞去分化對于臨床效果的影響。
2. 通過使用支架或不使用支架方法使軟骨細胞獲得體外三維培養,期間通過添加外源性刺激,諸如:化學生長因子、流體力學、低氧等,用以提高新生軟骨組織的生物化學與生物機械性能。
3. 將軟骨細胞或與支架材料共培養的合成物,依照關節軟骨的缺損大小,塑形并植入用以填充、修復缺損處,使用單純壓迫或者纖維蛋白膠、縫線固定。
4. 功能訓練 [3]
?術后一階段(0~6 周):嚴格限制功能活動與非負重訓練,目的是保護新修復的組織與恢復關節穩定。
?術后二階段(6~12 周):當患者膝關節屈曲可達 120 度以及獲得好的股四頭肌肌力時,可以增大關節活動度與進一步提高肌力。
?術后三階段(12~26 周):當可以步行 1~2 公里或者騎自行車 30 分鐘時,關注于增加下肢力量與耐力。
?術后四階段(26~52 周):當患者達到肌力的 80%~90% 時,且無疼痛與腫脹時,可進行非限制性的活動。
我們相信隨著分子生物學、生物材料學、計算機及納米生物技術的發展,組織工程軟骨的進一步發展將會給關節軟骨損傷修復帶來突破性進展。