关节镜下微骨折术后早期CPM对膝关节软骨损伤修复效果的影响研究

刘 军，吴 凯，刘宝应

膝关节软骨损伤为骨关节常见疾病，而关节软骨无血管、神经及淋巴组织，损伤难以自行修复，若患者未得到及时治疗，可发展为骨关节炎等疾病，严重影响患者日常工作及生活。目前，膝关节软骨损伤常用治疗方法有软骨移植、软骨再生及微骨折术。软骨移植仅能修复较小面积缺损，且存在供区再损伤可能；软骨再生可修复较大面积缺损，但再生软骨耐磨性及韧性较差，仍需进一步完善[1]；而微骨折术适用于中度软骨损伤患者，且价格相对低廉，患者接受度较高。关节镜下微骨折术具有操作简单、创伤小、恢复快等优点，可通过人为制造微型骨折，使髓腔小血管破裂，致髓腔干细胞渗出在软骨表面形成纤维凝块，应力刺激软骨修复机制，达到修复软骨损伤、恢复关节功能的目的[2]。早期持续被动活动(continuous passive motion， CPM)为一种持续规律的早期非负重关节活动及应力刺激方法，可通过刺激骨髓干细胞和挤压干细胞及生长因子均匀分布促进蛋白多糖及胶原蛋白形成，进而促进软骨修复[3]。但目前关于微骨折术后早期CPM的研究较少。对此，本研究回顾性分析我院2013年6月—2017年6月收治的行关节镜下微骨折术治疗的61例膝关节软骨损伤患者临床资料，以探讨关节镜下微骨折术后早期CPM对软骨损伤修复效果的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 61例膝关节软骨损伤患者纳入标准：术前经临床及影像学检查确诊为膝关节软骨损伤者；单膝损伤者；具有手术指征者；临床资料完整者。排除标准：风湿性关节炎者；合并其他部位软骨损伤者；伴血液、免疫系统疾病者；伴心、肝、肾等重要器官功能障碍者；沟通障碍者；随访期间失访者。根据术后开始CPM时间的不同将所有患者分为观察组32例和对照组29例。观察组男19例，女13例；年龄29～47(38.19±7.02)岁；受伤侧别：左侧17例，右侧15例；软骨损伤面积2～5(3.79±0.71)cm2；损伤程度(Outerbridge分级)：Ⅰ级4例，Ⅱ级7例，Ⅲ级9例，Ⅳ级12例；损伤部位：股骨内髁10例，髌骨关节面6例，股骨外髁5例，股骨滑车及内侧胫骨平台各4例，外侧胫骨平台3例；受伤原因：运动22例，摔倒10例；病程3～18(12.25±2.41)个月；手术时间67～110(84.65±17.36)min；术中出血量58～124(91.32±19.55)ml。对照组男16例，女13例；年龄29～47(37.24±7.11)岁；受伤侧别：左侧15例，右侧14例；软骨损伤面积2～5(3.67±0.69)cm2；损伤程度：Ⅰ级4例，Ⅱ级8例，Ⅲ级7例，Ⅳ级10例；损伤部位：股骨内髁11例，髌骨关节面5例，股骨外髁及股骨滑车各4例，内侧胫骨平台3例，外侧胫骨平台2例；受伤原因：运动21例，摔倒8例；病程3～17(12.11±2.25)个月；手术时间65～108(83.57±17.12)min；术中出血量55～120(90.59±19.04)ml。两组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准同意。

1.2治疗方法

1.2.1对照组：给予关节镜下微骨折术治疗及术后24 h开始CPM的康复训练。手术操作：①予手术入口及关节腔内局部浸润麻醉(1%利多卡因10 ml+0.5%罗哌卡因40 ml)，准备灌注液(0.9%氯化钠溶液3000 ml)以保证术中视野清晰；②麻醉成功后行关节镜探查，并灌注冲洗关节腔，清除悬浮的颗粒状物质和软骨碎屑；③取出关节腔内游离体，射频清理增生滑膜组织，修整损伤半月板，行半月板部分成形术；④Ⅰ～Ⅲ级损伤者给予射频消融修整软骨创面，予软骨成形术；⑤Ⅳ级损伤者予剥脱、分离不稳定软骨碎片处理(使用刮匙、刨削器等器械磨削修整)，显露稳定的正常软骨边缘，并射频修整软骨边缘为斜坡状；⑥使用微骨折尖锥在软骨缺损区钻孔(孔距3 mm、孔间距3 mm、孔深3 mm)，待关节腔灌注压力降低，以见脂肪滴或孔中渗血为宜；⑦吸尽关节内液体，观察创面渗血形成血凝块情况，检查是否存在遗漏区域，必要时补充穿孔，并待创面形成血凝块后结束手术。康复训练：①待麻醉消退后，指导患者进行踝、趾关节自主活动，每次15 min，5/d。②术后24 h开始CPM，具体方法：a.使用下肢HLPT-YTK-C型CPM仪(浙江省金华市博亚医疗器械有限公司生产)，使患肢足尖朝上，固定大腿、小腿且不压迫血管及神经，辅助患肢膝关节行被动屈膝训练；b.训练时使用固定带，保证患肢活动角度达到要求，并在训练期间观察患者反应，对不能承受者适当调整角度，确保锻炼有效；c.每日增加患肢活动角度10°，每次20 min，3/d；d.每次训练后立即冰敷，若患者出现严重肿胀或关节液渗出加重，则适当减少训练量；e.每日按时训练，至膝关节屈曲达100°以上为止。总治疗时间1周。③术后24 h辅助患者行床上患肢直腿高抬训练,每分钟10次，每次10 min，3～5/d。④术后6周内避免患肢负重，6周后据患者情况逐渐增加负重，8周后始练习上下楼，并12周内以循序渐进的方式逐渐恢复日常活动。

1.2.2观察组：给予关节镜下微骨折术治疗及术后6 h开始CPM的康复训练，手术方法同对照组，术后6 h开始CPM(总治疗时间1周)，余康复训练同对照组。

1.3观察指标 ①术前及术后2周时膝关节液相关指标：穿刺抽取两组膝关节液0.5～1.0 ml，使用酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay， ELISA)检测白细胞介素1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、基质金属蛋白酶13(MMP13)水平，试剂由南京建成生物科技有限公司生产；采用ELISA法检测Ⅱ型胶原C-端肽(CTX-Ⅱ)水平，试剂由美国桑切斯公司生产。②术前及术后24周时评估膝关节功能：使用中文版牛津膝关节评分(oxford knee score-Chinese version， OKS-CV)、Tegner运动功能评分评估两组膝关节功能变化情况。OKS-CV量表包含12个条目，每个条目0～4分，总分为0～48分，评分越高表示膝关节功能越好[4]；Tegner运动功能评分量表包含10项膝关节相关运动，根据患者自我运动能力评分，总分0～10分，评分越高表示膝关节运动功能越好[5]。并记录两组膝关节曲度。③术前及术后24周生活满意度：使用生活满意度量表(satisfaction with life scale, SWLS)评估两组生活满意度，该量表包含5个条目，每个条目1～7分，总分为5～35分，评分越高表示生活满意度越高[6]。④治疗期间并发症发生情况。

2 结果

2.1两组治疗前后膝关节液相关指标比较 两组术前膝关节液IL-1β、TNF-α、MMP13、CTX-Ⅱ水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后2周时，两组膝关节液IL-1β、TNF-α、MMP13、CTX-Ⅱ水平均较术前降低，且观察组上述指标水平低于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，见表1。

表1 术后不同时间行CPM的膝关节软骨损伤两组治疗前后膝关节液IL-1β、TNF-α、MMP13、CTX-Ⅱ水平比较±s)

注：观察组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后6 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组，对照组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后24 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组；CPM为持续被动活动，IL-1β为白细胞介素1β，TNF-α为肿瘤坏死因子α，MMP13为基质金属蛋白酶13，CTX-Ⅱ为Ⅱ型胶原C-端肽；与同组术前比较，aP<0.05

2.2两组治疗前后膝关节功能比较 两组术前OKS-CV评分、Tegner运动功能评分及膝关节曲度比较差异均无统计学意义(P>0.05)。术后24周时，两组OKS-CV评分、Tegner运动功能评分及膝关节曲度均较术前升高，且观察组上述指标均高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，见表2。

表2 术后不同时间行CPM的膝关节软骨损伤两组治疗前后OKS-CV评分、Tegner运动功能评分及膝关节曲度比较±s)

注：观察组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后6 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组，对照组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后24 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组；CPM为持续被动活动，OKS-CV为中文版牛津膝关节评分；与同组术前比较，aP<0.05

2.3两组治疗前后生活满意度比较 两组术前SWLS评分比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后24周时，两组SWLS评分均较术前升高，且观察组高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.01)，见表3。

表3 术后不同时间行CPM的膝关节软骨损伤两组治疗前后生活满意度量表评分比较±s，分)

注：观察组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后6 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组，对照组为予关节镜下微骨折术治疗及康复训练中于术后24 h开始CPM的膝关节软骨损伤患者组；CPM为持续被动活动，与同组术前比较，bP<0.01

2.4治疗期间并发症 观察组治疗期间出现1例(3.12%)关节液渗出加重，减少训练量后缓解；对照组未出现明显并发症。

3 讨论

关节软骨为一种特异化固态的结缔组织，大部分关节软骨为透明软骨，由软骨细胞和基质构成[7-9]。基质中的胶原约占透明软骨干重的60%，与关节软骨抗张强度有关，其中Ⅱ型胶原为胶原的主要类型，也是纤维网的基本成分和关节软骨的结构基础[10-11]。而在病理状态下，关节软骨基质可由炎性因子等介导出现持续性降解，并引起软骨细胞损伤，造成关节软骨进一步损伤[12-13]。因此，关节软骨基质修复对关节软骨损伤治疗非常重要。微骨折术可通过持续规律应力刺激间充质干细胞向软骨细胞增殖及分化而促进软骨修复，还能作用于缺损区周围软骨细胞使其分泌大量基质，使软骨组织中胶原成分增多，利于软骨再生[14]。近年来，我国腔镜技术发展迅速，关节镜不仅创伤小，而且术野清晰，在微骨折术中的应用越来越广泛[15]。

但临床研究发现，膝关节软骨损伤术后6～8周内需严格限制负重，以避免术区承受过大负荷而阻碍纤维软骨形成[16]。然而动物实验研究表明，术后早期运动及应力刺激可促进蛋白多糖及Ⅱ型胶原形成，故在保证患肢适当运动的同时，避免患肢负重非常重要[17]。CPM则能通过仪器使患者患肢在无负重状态下对创面行适当应力持续规律刺激，并通过运动使蛋白多糖及胶原蛋白均匀分散于创面及其周围，对软骨修复有积极意义[18]。本研究旨在观察采用关节镜下微骨折术后早期CPM治疗膝关节软骨损伤的效果，结果显示：观察组术后2周膝关节液IL-1β、TNF-α水平降低幅度大于对照组，考虑此结果与CPM增加关节周围软组织活动，改善血液循环，进而促进局部炎症消散，使关节腔内炎性反应降低有关[19]。另外国内学者研究发现，IL-1β可诱导软骨细胞凋亡，并抑制软骨细胞增殖；而TNF-α则能增加关节局部毛细血管通透性，使局部组织水肿，阻碍局部组织修复[20]。故术后早期CPM不仅能降低软骨损伤局部炎性反应，而且还能改善软骨组织修复情况。此外，观察组术后2周膝关节液MMP13、CTX-Ⅱ水平降低幅度也大于对照组。MMP13可降解Ⅱ型胶原，抑制软骨修复；CTX-Ⅱ则为Ⅱ型胶原代谢产物，能反映Ⅱ型胶原代谢病理变化[21]。上述结果表明，关节镜下微骨折术后早期CPM可减少透明软骨降解，促进软骨损伤修复和软骨再生，有利于患者预后。

本研究还发现，观察组术后24周OKS-CV评分、Tegner运动功能评分及膝关节曲度均优于对照组。分析原因为术后早期CPM可促进膝关节运动，使关节液中未分化的骨髓干细胞转化为关节软骨细胞，加速软骨再生；且CPM造成关节内规律性压力变化，使相关营养物质更易通过滑膜孔刺激关节内软骨细胞代谢，从而促进膝关节恢复[22]。然而有学者认为，微骨折术后早期血凝块难以承受持续性机械压力，而应予科学制动，以维持关节软骨组织的稳定性和持久性[23]。但本研究结果提示，术后早期CPM可促进软骨组织修复，且不破坏术区血凝块稳定性，与王立新和杜向阳[23]研究结果不一致。引起结果不一致的原因可能为：CPM通过仪器支撑患肢，一来可减少患肢负重，避免术区压力增加；二来能调节患肢运动幅度和频率，使患肢在适当范围内运动，可避免不科学的运动方案导致术区负荷过大情况的发生[24]。不仅如此，观察组术后24周SWLS评分也较术前明显升高，进一步说明关节镜下微骨折术后早期CPM对患者关节功能恢复有积极作用。也有学者指出，术后早期CPM可导致膝关节局部血管及神经受压，或肿胀、渗出加重，影响患者术后恢复[25]。但本研究观察组仅出现1例关节液渗出加重，未发生局部血管及神经受压事件，对照组未出现明显并发症，提示术后早期CPM具有良好的安全性。但临床在行膝关节软骨损伤术后早期CPM时，仍应注意保护关节局部血管及神经，并根据患者具体情况调整训练量，避免过度训练引起肿胀、渗出加重等。

总之，关节镜下微骨折术后早期CPM治疗膝关节软骨损伤，可有效降低术后关节腔内炎性反应程度，减少软骨组织降解，促进关节软骨修复及患肢膝关节功能恢复，对提高患者生活满意度也有积极意义，且安全性良好。