仇建軍 鄒翰林 張磊 虞陸超

半月板為位于脛骨平臺內(nèi)外側(cè)關(guān)節(jié)面上的纖維軟骨，其生物力學的各向異性和不均一性可滿足膝關(guān)節(jié)各種力學要求，如承重、維持膝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定運動及吸收震蕩[1]。半月板損傷如不能及時接受合理治療，往往會引起骨關(guān)節(jié)炎，而患者就診的主要原因為疼痛加重、功能障礙。半月板可分為以下三個區(qū)，即白區(qū)、紅區(qū)及紅白交界區(qū)。白區(qū)無血管分布，局部無血液供給，一旦損傷難以完成組織修復。因此，半月板損傷后修復難度較大，多數(shù)患者預后不佳。近年來，隨著醫(yī)學技術(shù)不斷發(fā)展，促進半月板損傷修復的生物化學方法被廣泛應用于臨床，并顯示出潛在優(yōu)勢。富血小板血漿(PRP)能增強半月板纖維軟骨細胞及白區(qū)軟骨細胞促進組織愈合的能力，并取得顯著成效[2]。

1 半月板損傷的特點

1.1 膝關(guān)節(jié)半月板的解剖與功能

作為纖維軟骨盤，半月板位于膝關(guān)節(jié)內(nèi)的脛骨平臺與股骨髁之間。半月板的外形特征如下：內(nèi)側(cè)為C形，外側(cè)為O形；上表面凹陷，下表面平坦；內(nèi)緣銳利且游離于關(guān)節(jié)腔，外緣肥厚穩(wěn)定，并與兩側(cè)半月板前端和膝橫韌帶相連。此外，半月板可借助外側(cè)冠狀韌帶附著于脛骨平臺邊緣，并與周圍膝關(guān)節(jié)囊連接，而腘肌腱則可穿過半月板外側(cè)和關(guān)節(jié)囊。由于半月板血供僅由周圍組織供給，故一旦周圍組織損傷，半月板很容易發(fā)生壞死，從而影響膝關(guān)節(jié)功能。

1.2 膝關(guān)節(jié)半月板損傷機制

成年人膝關(guān)節(jié)半月板可因年齡、職業(yè)及工作強度等多種外界因素而出現(xiàn)損傷。青壯年患者半月板損傷常為撕裂傷，而老年患者半月板損傷常與退行性改變關(guān)系密切[3]。半月板退變可導致其強度下降，進而導致其損傷概率增加，故不經(jīng)意運動即可造成半月板損傷。膝關(guān)節(jié)活動時，半月板損傷與其相對膝關(guān)節(jié)的運動有關(guān)。膝關(guān)節(jié)伸直時，半月板向前移動；膝關(guān)節(jié)屈曲時，半月板向后移動；而膝關(guān)節(jié)處于屈曲、外展外旋或內(nèi)收內(nèi)旋位時，兩側(cè)半月板則產(chǎn)生一前一后的移動[4]。若屈曲期間，膝關(guān)節(jié)突然扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)，則兩側(cè)半月板會出現(xiàn)矛盾的活動，即“半月板的矛盾運動”，上述矛盾運動為半月板損傷的主要機制。

1.3 半月板損傷診斷及分類

半月板損傷患者多有膝部外傷病史，就診時常以膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、彈響等為主訴癥狀。首先，半月板周緣含有大量由無髓神經(jīng)纖維和有髓神經(jīng)纖維組成的神經(jīng)末梢，因此半月板損傷極易引發(fā)疼痛；其次，膝關(guān)節(jié)活動會牽拉和刺激半月板，將進一步引發(fā)疼痛。疼痛會在膝關(guān)節(jié)某一活動范圍內(nèi)產(chǎn)生，壓痛也多固定和局限于關(guān)節(jié)間隙某一范圍。半月板損傷也可造成關(guān)節(jié)內(nèi)出血、滲血，關(guān)節(jié)部位腫脹。膝關(guān)節(jié)屈曲時，觸及關(guān)節(jié)損傷部位即可發(fā)現(xiàn)局限性腫脹。膝關(guān)節(jié)活動到某一范圍還可伴有彈響，此時半月板產(chǎn)生的滑動可造成擠壓傷，病史時間較長者可明確上述活動范圍及引發(fā)彈響的具體部位。

在關(guān)節(jié)絞鎖不穩(wěn)定、半月板片段嵌頓等情況下，半月板損傷患者常因關(guān)節(jié)間隙發(fā)生改變而呈現(xiàn)疼痛步態(tài)，以減輕疼痛程度。為維持上述步態(tài)，患者可出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)局部肌肉萎縮、收縮不協(xié)調(diào)或協(xié)調(diào)能力下降等情況，并以膝關(guān)節(jié)活動受限、膝關(guān)節(jié)間隙壓痛和腫脹等為臨床特征。除癥狀、體征外，半月板損傷的診斷還需要結(jié)合特殊的膝關(guān)節(jié)輔助檢查。X線及關(guān)節(jié)造影檢查因診斷效率偏低，其臨床應用較少。而高頻超聲檢查因準確性、特異性和敏感性均較好，已廣泛用于臨床[5]。研究發(fā)現(xiàn)，高頻超聲檢查對半月板損傷診斷的靈敏度、特異度及準確率分別為82.35%、77.78%和80.77%，其對外側(cè)半月板損傷診斷的靈敏度、特異度及準確率分別為75.44%、81.48%和77.38%[6]。半月板撕裂診斷也可采用磁共振成像(MRI)檢查，其靈敏度、特異度及準確率分別為90.3%、92.1%和91.8%，并可明確半月板撕裂分型[7]。與超聲檢查相比，MRI檢查對半月板損傷的診斷準確率更高，可作為臨床醫(yī)師首選的輔助檢查，但需結(jié)合癥狀、體征綜合判斷。

半月板損傷包括半月板退變和半月板撕裂兩類。半月板撕裂可分為橫行裂、縱形裂、水平狀裂、不規(guī)則形裂等。MRI檢查可將半月板損傷分為以下4級：0級，半月板正常，呈形態(tài)規(guī)則的弱信號；Ⅰ級，半月板呈點狀或球狀的強信號，未達關(guān)節(jié)緣、關(guān)節(jié)面；Ⅱ級，半月板內(nèi)呈線狀、條狀的強信號，延長到關(guān)節(jié)面邊緣，未達到關(guān)節(jié)面；Ⅲ級，半月板內(nèi)異常信號達到關(guān)節(jié)面邊緣，半月板撕裂[8]。

2 PRP的生物學特性及作用

2.1 生物學特性

PRP為濃縮的自體全血血小板，與正常血小板相比，其濃度高出4～5倍。高濃度血小板與凝血酶、鈣離子結(jié)合后形成的絮狀凝膠稱為富血小板凝膠，可參與細胞支架構(gòu)建[9]。PRP含有多種類型的蛋白質(zhì)和細胞因子，如常見的血小板衍生生長因子(PDGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和纖維蛋白原等[10]。上述生長因子在活化后釋放出的α-顆粒，可發(fā)揮修復作用，從而促進骨愈合及血管重建。PRP含有的蛋白質(zhì)則可促進軟骨前體細胞黏附，從而保障組織修復。PRP由自體血液分離而成，其安全性已得到理論及相關(guān)動物實驗證實。PRP不但安全性高，而且有再生生物特性，對軟骨及組織損傷具有明顯的修復作用。

2.2 促軟骨細胞增殖機制

因富含細胞因子及蛋白質(zhì)，PRP可促進軟骨細胞增殖。在機體PRP被激活后，表皮細胞因子釋放，軟骨細胞在誘導下垂直遷移至待修復區(qū)，并經(jīng)刺激后分化為透明軟骨[11]。胰島素樣生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子、PDGF可共同作用，不但有助于軟骨前體細胞合成并分泌聚集蛋白聚糖、蛋白聚糖等軟骨相關(guān)胞外基質(zhì)，而且能抑制軟骨細胞分解，并促進軟骨細胞增殖，從而修復軟骨組織[12]。VEGF和成纖維細胞生長因子(FGF)與血管重建相關(guān)。在VEGF作用下，血管內(nèi)皮細胞可發(fā)生增殖，有助于新生血管形成和患處血運改善，從而促進組織愈合。FGF也可通過調(diào)節(jié)細胞有絲分裂加速血管內(nèi)皮細胞增殖[13]。肝細胞生長因子(HGF)可激活核因子-κB(NF-κB)、白細胞介素(IL)-1，從而抑制軟骨細胞炎癥反應。PRP內(nèi)部的纖維蛋白分子含量較高，其可在凝血酶、鈣離子等激活下構(gòu)成3D網(wǎng)格狀纖維，故PRP又可稱為富血小板凝膠。PRP不但可以促進軟骨組織修復，而且可以為軟骨前體細胞提供附著支架并促進其分化，有助于透明軟骨基質(zhì)形成[14]。由此可見，PRP既有助于軟骨血管區(qū)重建及軟骨纖維支架合成，也可促進軟骨前體細胞黏附、遷移，進而修復損傷軟骨組織。

3 PRP對半月板修復作用的實驗研究

有學者選取兔子作為實驗對象，在進行雙膝全程半月板缺損造模后分別于4周時和8周時處死兔子，并分析其半月板組織病理學表現(xiàn)[15]。該研究發(fā)現(xiàn)，4周時對照組半月板均由結(jié)締組織構(gòu)成，可表現(xiàn)為嚴重纖維化；而PRP治療組半月板結(jié)構(gòu)顯示正常，且交界組織有明顯修復表現(xiàn)，修復區(qū)主要由嗜酸性纖維結(jié)締組織組成。8周時對照組半月板內(nèi)充滿纖維組織，半月板軟骨未形成；而PRP治療組半月板內(nèi)含有豐富纖維，修復組織顯著增加。同時半月板組織表現(xiàn)為中度纖維化，甚至部分呈現(xiàn)明顯愈合狀態(tài)。另有研究發(fā)現(xiàn)，預處理后的PRP中的纖維蛋白可形成由聚乳酸-羥基乙酸共聚物組成的網(wǎng)狀支架。如對PRP做離心處理，并將之與人半月板軟骨細胞結(jié)合培養(yǎng)7 d后植入實驗組裸鼠中，則熒光顯微鏡檢查顯示播種24 h后的軟骨細胞可均勻黏附并遍布支架。PRP經(jīng)預處理后，軟骨細胞數(shù)量顯著增多。掃描電鏡檢查結(jié)果顯示，在經(jīng)預處理的PRP支架上，軟骨細胞在24 h、7 d后均可與纖維蛋白網(wǎng)絡相互連接。在16例預處理PRP支架組小鼠中，6例完全愈合，9例不完全愈合，1例沒有愈合，而對照組小鼠則無1例愈合。由此可見，在PRP經(jīng)預處理后，人關(guān)節(jié)軟骨細胞具有特異性的細胞黏附能力，可增強半月板愈合能力[16]。體外和體內(nèi)試驗研究均發(fā)現(xiàn)，與單純PRP凝膠組相比，PRP-骨髓基質(zhì)細胞凝膠處理組骨髓軟骨細胞分化程度更高，提示PRP有助于骨髓間充質(zhì)干細胞生成，可促進軟骨成骨[17]。有研究對家兔軟骨缺損模型予聚丙交酯支架聯(lián)合PRP處理，并使軟骨缺損區(qū)域保持被動運動，免疫組化和斷層掃描檢查結(jié)果均證實其組織修復評分高[1]。該結(jié)果提示，PRP在軟骨修復中發(fā)揮重要作用，骨髓間充質(zhì)干細胞和支架材料聯(lián)合應用修復效果更佳。

4 PRP對半月板修復作用的臨床研究

4.1 PRP對半月板損傷治療的效果分析

有研究者對34例白區(qū)半月板撕裂患者予單純手術(shù)或手術(shù)聯(lián)合PRP治療后發(fā)現(xiàn)，與單純手術(shù)組相比，聯(lián)合治療組術(shù)后3個月時的臨床愈合率更高，可見聯(lián)合治療優(yōu)于單純手術(shù)治療，這可能與PRP可延緩關(guān)節(jié)病變，減輕炎癥滲出及緩解癥狀有關(guān)[18]。半月板愈合往往與年齡、體質(zhì)指數(shù)、半月板損傷程度和部位等多種因素相關(guān)?；颊吣挲g、體質(zhì)指數(shù)均為影響膝關(guān)節(jié)膠原蛋白合成及軟骨退變的因素，可影響半月板損傷修復結(jié)果。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，一些嚴重或復雜的半月板損傷不可能愈合[19]。雖然PRP可在一定程度上提高半月板的生物學性能，但在半月板損傷程度嚴重的情況下，其無法完全修復損傷，而僅能改善治療效果。臨床研究結(jié)果顯示，在膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷重建時行損傷半月板縫合修補術(shù)，可顯著提升半月板愈合率，可能與新建立的骨道可促進局部血液循環(huán)有關(guān)[20]。另有研究對50例半月板損傷患者分別予單純關(guān)節(jié)鏡手術(shù)和關(guān)節(jié)鏡手術(shù)聯(lián)合關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP治療，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療組膝關(guān)節(jié)功能評分明顯更高。該結(jié)果提示，PRP具有很強的促進愈合能力。PRP能凝聚血小板，生成凝血酶并刺激促血管生長因子釋放，從而重建血管。在非血管區(qū)應用PRP可填充損傷區(qū)域纖維蛋白，有利于半月板纖維化愈合，但可能導致半月板軟骨再生愈合能力明顯下降[21]。

4.2 PRP對半月板炎癥因子的調(diào)節(jié)作用

當半月板損傷時，機體會分泌多種生長因子，以促進半月板損傷愈合。但同時，機體也會分泌IL-1、IL-6、IL-10和腫瘤壞死因子等多種炎癥因子。而相關(guān)抗體濃度增加則可調(diào)節(jié)無菌性炎癥反應，緩解患者骨關(guān)節(jié)炎癥狀。在機體炎癥因子減少的同時，關(guān)節(jié)軟骨、軟骨基質(zhì)破壞程度增加[22]。作為4價纖維蛋白支架，PRP性能穩(wěn)定，趨化作用良好，有一定的生物修復功能。PRP也可協(xié)調(diào)生長因子、炎癥因子，有助于保障軟骨組織及軟骨基質(zhì)修復[23]。此外，PRP為血漿制品，含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)可作為修復軟骨組織的基礎，同時可調(diào)節(jié)機體炎癥因子，加快軟骨基質(zhì)修復[24]。PRP調(diào)節(jié)炎癥因子機制如下：PRP可激活與軟骨細胞因子等相關(guān)的細胞通路，并抑制IL所介導的無菌性炎癥因子及軟骨細胞因子的降解過程，有利于VEGF、PDGF等生成。在上述因子共同干預下，無菌性炎癥反應受到調(diào)節(jié)，關(guān)節(jié)軟骨炎癥水平降低，軟骨細胞、干細胞開始增殖，上述變化有助于軟骨細胞分泌Ⅱ型膠原和蛋白多糖，并加速細胞凋亡和軟骨細胞及基質(zhì)細胞降解過程，從而實現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨的修復和骨關(guān)節(jié)炎癥狀的改善。

4.3 PRP對半月板軟骨愈合及骨組織再生的作用

PRP在促進關(guān)節(jié)軟骨愈合及其骨組織再生等方面具有重要作用[10]。PRP可與凝血酶、氯化鈣、生理鹽水充分混合，形成PRP凝膠。PRP凝膠血小板顆粒含量豐富，可釋放出多種生長因子，具有修復作用。在離心結(jié)束10 min后，血小板發(fā)生活化改變，1 h內(nèi)凝膠內(nèi)生長因子完成分泌。大量生長因子釋放可刺激血小板合成抑炎性因子等額外因子。在額外因子生成過程中，血小板凝集狀態(tài)被激活并與相關(guān)顆粒充分融合，組蛋白、酶側(cè)鏈等大量生成并呈活性狀態(tài)，生長因子與細胞表面的有效跨膜受體結(jié)合。間質(zhì)干細胞、內(nèi)皮細胞經(jīng)充分誘導后，發(fā)生分裂及分化，可促進骨組織再生愈合。半月板損傷患者在半月板成形術(shù)后可保留少量半月軟骨邊緣，以維持部分半月板生理功能。關(guān)節(jié)鏡下半月板成形術(shù)有助于觀察半月板損傷形態(tài)及其范圍，并及時確定半月板邊緣的保留范圍。目前認為，半月板邊緣保留范圍可維持在7 mm左右，而半月板邊緣保留過少則可影響半月板正常功能[25]。有研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)手術(shù)組相比，傳統(tǒng)手術(shù)聯(lián)合PRP治療組雖然術(shù)后疼痛無明顯減輕，但局部功能、活動度、肌力以及屈曲畸形等均有明顯改善。半月板成形術(shù)聯(lián)合PRP治療可顯著提升半月板損傷患者的膝關(guān)節(jié)功能，有利于患者術(shù)后恢復。術(shù)后6個月回訪結(jié)果顯示，半月板成形術(shù)聯(lián)合PRP治療對術(shù)后遠期膝關(guān)節(jié)功能的改善明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)治療[26]。也有文獻報道，腔內(nèi)注射自體PRP治療可明顯改善膝關(guān)節(jié)炎患者的疼痛癥狀及關(guān)節(jié)功能[27]。半月板損傷患者在關(guān)節(jié)鏡清理術(shù)和半月板修補術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能明顯改善，而膝關(guān)節(jié)注射PRP治療患者膝關(guān)節(jié)功能評分明顯優(yōu)于未接受注射PRP患者[28]。PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療可減輕半月板損傷患者膝關(guān)節(jié)疼痛癥狀，并改善其膝關(guān)節(jié)功能，進而提升患者生活質(zhì)量[29]。

5 PRP在其他關(guān)節(jié)疾病治療中的效果

關(guān)節(jié)軟骨的損傷和退行性病變，為骨科常見病、多發(fā)病，疼痛、活動障礙為其常見臨床表現(xiàn)。目前，臨床尚無有效干預軟骨損傷和退行性變的治療方案，口服鎮(zhèn)痛藥物、抗炎藥物等保守治療成為常見干預方式。合并疼痛癥狀者需及時口服硫酸軟骨素或接受關(guān)節(jié)內(nèi)黏多糖補充療法、理療治療等。由于關(guān)節(jié)軟骨自身修復能力較差，常規(guī)干預效果往往欠佳，甚至會加重關(guān)節(jié)軟骨退變。有研究將42例前交叉韌帶重建術(shù)患者隨機分為對照組和試驗組，對照組行常規(guī)前交叉韌帶重建術(shù)，試驗組行前交叉韌帶重建術(shù)聯(lián)合PRP及異體脫蛋白的復合物顆粒充填入兩端的骨隧道中。結(jié)果顯示，聯(lián)合PRP與異體脫蛋白治療患者骨隧道擴大可能性降低，愈合更好，療效更令人滿意[30]。隨著臨床對PRP重視程度提高，部分相關(guān)領域?qū)W者將其應用于創(chuàng)傷骨不連患者，并發(fā)現(xiàn)PRP能有效促進骨不連愈合。一項對膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者分別予糖皮質(zhì)激素和PRP注射治療的研究發(fā)現(xiàn)，在治療2、6個月后，PRP注射治療患者不但疼痛評分明顯更高，而且膝關(guān)節(jié)運動功能改善效果也更明顯。另有研究對脛骨平臺軟骨損傷患者實施關(guān)節(jié)鏡下聯(lián)合PRP治療，發(fā)現(xiàn)與單純骨折手術(shù)治療相比，關(guān)節(jié)鏡下聯(lián)合PRP治療整體改善效果更明顯[31]。PRP對其他軟骨損傷患者的療效同樣顯著[32]。關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP不但有助于髕骨軟骨癥患者組織修復，而且對其他軟骨損傷同樣有效，因此備受臨床關(guān)注[33]。

6 生物化學技術(shù)在半月板損傷修復方面的展望

關(guān)節(jié)軟骨因不含有血管成分，故其主要依靠關(guān)節(jié)內(nèi)及周圍組織內(nèi)滑液維持局部功能，一旦損傷修復難度較大，且預后較差。半月板損傷康復治療方案的制定主要依據(jù)對損傷位置、撕裂特點及其嚴重程度的評估，且多采用手術(shù)干預，如切除、扳手治療等微創(chuàng)術(shù)式，同時可聯(lián)合縫合、移植，以降低半月板缺失對關(guān)節(jié)正?；顒拥挠绊?。組織工程學的興起和不斷發(fā)展以及生物力學、基因工程及材料學相關(guān)研究的不斷深入，已為半月板損傷治療方案的制定提供了新的思路。PRP來源為自體血，制備簡單、價格低廉，應用過程傳染風險小，過敏反應發(fā)生率低。基于上述優(yōu)點，PRP在組織修復領域中具有良好的應用前景，且多項臨床研究均證實PRP具有促進組織修復的作用。隨著PRP制備工藝臨床前試驗、臨床后試驗的不斷完善，PRP有望成為半月板損傷患者的常規(guī)治療手段，甚至可能成為治療指南中的方案之一，對運動醫(yī)學發(fā)展具有重要意義。同時，PRP因其較強的組織修復能力，也被廣泛用于其他組織修復。隨著對PRP研究的不斷深入，學者們對其組織修復機制及其特點的了解將更為透徹，其制備方式也將通過改變激活比例、治療濃度、治療頻率和治療方式等途徑不斷完善，以此改善其他受傷組織修復過程，縮短病程時間，并提高組織修復效果。近年來， 制備更適合臨床應用的PRP便攜式劑型已成為組織損傷治療的常規(guī)項目。對組織損傷患者而言，新型生物技術(shù)不但可以縮短組織修復時間，而且可以提高組織修復能力，并維持原有關(guān)節(jié)能力。但修復材料研究在組織修復領域仍處于探索階段，許多新的材料有待發(fā)現(xiàn)。

7 結(jié)語

半月板損傷作為骨科常見疾病類型，其治療方案包括早期的半月板切除術(shù)以及目前的保守治療和關(guān)節(jié)鏡下相互融合術(shù)。PRP為血小板產(chǎn)物，具有可誘導軟骨前體細胞、血管內(nèi)皮細胞遷移黏附的特點，可促進軟骨基質(zhì)合成并構(gòu)成原有半月板支架，且其安全性高，可廣泛用于半月板損傷修復。作為輔助生物制劑，PRP也被廣泛用于組織工程修復，在膝關(guān)節(jié)炎、半月板損傷等損傷治療方面發(fā)揮著重要作用。目前，PRP的療效已取得臨床循證醫(yī)學支持。但PRP的臨床應用仍存在一定不足之處，如PRP活性可因制備器械和環(huán)境不同而存在差異性，可能缺乏白細胞裂解后促炎因子釋放等生物活性。在上述問題影響下，PRP臨床研究及臨床效果評估受到制約。隨著臨床對PRP相關(guān)衍生物研究的不斷深入，骨髓間充質(zhì)干細胞與生物支架聯(lián)合使用、注射方式調(diào)整等，將進一步提高PRP生物效價，PRP在關(guān)節(jié)軟骨疾病治療方面應用前景會更好。