Summary
本研究的目的是报告一个协议的关节镜治疗软骨病变的距骨使用 microfractured 和纯化脂肪干细胞。
Abstract
近年来, 再生技术已被越来越多的研究和使用, 以治疗软骨病变的距骨。特别是, 有几项研究把注意力集中在脂肪组织的间充质干细胞上。脂肪来源的干细胞 (干细胞) 表现出与其他间充质细胞相似的形态学特征和性质, 并能分化成多种细胞株。此外, 这些细胞也广泛适用于皮下组织, 代表 10-30% 的正常体重, 每克组织5000细胞浓度。
在所提出的技术, 第一步是从腹部收获干细胞和一个过程的微和纯化;其次, 手术的过程是完全关节, 较少软组织剥离, 更好的关节可视化, 和更快的恢复相比, 标准开放程序。关节镜的特点是第一阶段的病灶是确定, 孤立, 并准备与 microperforations;第二步, 执行干, 涉及注射脂肪组织在病变的水平。
2016年1月至2016年9月期间, 四例患者经关节镜治疗, microfractured 和纯化的脂肪组织在距骨软骨病变。所有患者报告在手术后六月的临床改善没有报告的并发症。在最新的随访中, 功能评分是令人鼓舞的, 并证实该技术提供了可靠的疼痛缓解和改善的软骨病变的距骨。
Introduction
关节镜是治疗距骨 (OLTs) 软骨病变的金标准, 目的是减轻疼痛, 恢复功能, 改善生活质量, 特别是在年轻和积极的患者。
目前, 关节镜技术可分为三种。修复技术通过病灶清除和 microperforations, 刺激骨髓细胞获得。重建技术用自体或异源 ostechondral 移植取代病变。再生技术利用多能细胞分化和复制的能力来重建受损组织1,2,3,4,5,6.
近年来, 再生技术已经成为众多的体外和体内研究的主题, 用于治疗 OLTs, 特别是从脂肪组织中提取的间充质干细胞 (干细胞)7,8,9. 这些间充质干细胞表现出与其他组织分离的其他多能细胞相似的形态学和功能特征;他们也有能力区分成几个和不同的细胞线都在体外和在体内10,11,12,13.对这些细胞的研究主要是由于它们的局部化, 事实上它们代表了正常体重的10% 到 30%, 每克组织的浓度为5000细胞,13,14。另一方面, 限制使用这些细胞的因素与它们在实验室过程中的处理有关。lipoaspirate 含有脂肪细胞、胶原纤维和正常血管成分的聚合体, 酶 i 型胶原处理, 在培养前受到溶血。目的是描述使用 microfractured 和纯化脂肪组织治疗距骨软骨病变的方案。
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Protocol
在涉及人类参加者的研究中所执行的所有程序都符合机构和/或国家研究委员会的道德标准, 以及1964《赫尔辛基宣言》及其后的修正案或可比较的道德标准.
1. 病史
- 开始临床检查与详细的患者历史。
注: 在踝关节不稳定的情况下, 必须始终怀疑其是否伴有肿胀、僵硬、疼痛和关节阻塞等反复扭伤。此外, 在许多情况下, 肝移植可能与系统性疾病史有关, 如炎症或血管疾病、神经病变或神经系统疾病和糖尿病。必须评估和考虑使用可能影响愈合的药物或医疗问题。
2. 临床检查
- 评估病人在直立位置, 以突出脚踝或后足畸形。评估肌肉和肌腱的功能和踝关节的运动范围 (ROM)。弥漫性压痛经常存在, 尤其是在最大屈曲和伸展时, 在关节的高度接触敏感区域并不少见。
- 进行前和后抽屉测试, 以确定伴随的侧踝关节不稳定。
- 在术前会诊中, 记录以下临床和功能评分: 美国骨科足 & 踝关节 (AOFAS) 踝部和后足评分15, 视觉模拟量表 (VAS) 疼痛评分16, 和12项短格式健康调查 (SF-12)17。
3. 放射性评估
- 执行双侧负重的脚部和脚踝的 x 片。这包括传统的负重前后 (AP) 榫, 以及踝关节侧面负重的观点。在中性位置执行 AP 榫, 并与15度的内部旋转, 以更好地可视化距骨。
注: 只有50% 的肝移植可以诊断为 x 射线;在大病灶的情况下, radiolucency 周围的分离骨区域可以被注意到18。 - 执行常规的计算机断层扫描 (ct 扫描) 的脚踝。CT 扫描允许准确的位置和大小的病变, 也确定骨碎片的情况下脱离。CT 的薄弱点是显示软骨状态的能力。前一项研究显示了0.81 和0.99 的灵敏度和特异性, 分别用于在 CT19,20上检测 OLTs。
- 执行踝关节磁共振成像 (MRI)。MRI 是软骨和下骨评估的基础。此外, MRI 不涉及电离辐射, 并允许更好的可视化的软组织。文献报告的敏感性和特异性96% 在检测 OLTs21,22。
4. 外科技术
- 脂肪组织的采集和处理
- 准备克莱因溶液: 1 升9克/升生理盐水, 50 毫升1% 利多卡因, 1 毫升1:1000 肾上腺素, 10 毫升8.4% 碳酸氢钠, 0.1 毫升的10毫克/毫升的曲安奈德。
- 用手术刀刀片创建两个约0.5 厘米的脐切口。使用60毫升注射器和18G 针 (图 1), 向腹部皮下脂肪组织注入大约300毫升的 Klein 溶液。
- 收获 40-45 毫升干细胞使用13G 钝套管连接到一个20毫升注射器和引进的处理套件 (图 2)。通常, 在围脐区进行收割。
- 在闭合系统中插入 100-130 毫升的 lipoaspirate。通过一个大的过滤器将 lipoaspirate 推入设备, 以获得第一簇复位;与此同时, 相应数量的盐水溶液出口到浪费袋。一个关键的作用是发挥不锈钢大理石, 以获得一个临时乳液之间的油, 血液和盐水。用盐水溶液的重力反流去除油残渣和被污染的血液。
- 经过这个洗涤步骤 (流动的解决方案显得清晰和 lipoaspirate 黄色), 停止盐水通量和反转装置 (灰色帽), 导致第二次脂肪簇减少。通过将漂浮的脂肪簇推到第二个切割六角形过滤器上, 以10毫升的注射器将液体从下面推入, 从而获得减少。将最终产品收集到连接到设备上部开口的10毫升注射器中。
注: 脂肪组织处理试剂盒改进了标准的 lipofilling 技术: 实际上, 该系统由封闭、全浸入、低压圆柱系统组成, 以获得含有大量周的流体和均匀产品。该程序允许通过轻度机械力来处理脂肪细胞, 并保持基质血管龛的完整性。这一过程是最不受创伤的可能, 并使最终产品在短时间 (15-20 分钟), 没有酶治疗或扩展。未损坏的 vasculostromal 龛有助于愈合过程。 - 一旦干细胞已经收割, 在腹部敷上绷带。
- 手术方法与脂肪组织注射
- 将患者置于脊柱麻醉下的仰卧位, 用止血带, 在250柱的压力下, 在大腿的水平上, 以减少出血, 并允许一个更好的关节镜可视化1。
- 用 dermographic 笔标记皮肤上的解剖地标。地标是避免医源性损伤的关键。
标记以下内容 (图 3):
足 (LM) 和内侧 (MM)
前关节线 (刘), 与踝关节的肌痛和跖屈进行鉴别
胫骨前肌腱 (达) 和跟腱
大隐静脉, 只跑在内侧踝前
腓浅神经 (SPN) - 首先, 在胫骨前肌腱内侧执行内侧门, 与软点重合。此门户代表方法门户。在大多数情况下, 在背的脚踝的抑郁症是可见的和可触及的。
- 用刀片切开皮肤, 然后用钝夹层刺穿胶囊。注意避免隐神经和大隐静脉。当神经是大约7.4 毫米侧向门户时, 隐静脉位于侧向门户的9毫米。这构成了两个主要查看门户之一。
- 检查关节线, 放置前外侧门, 内侧至侧面踝, 侧向伸肌腱肌腱。
注意: 在执行前外侧门时, 防止对中间背皮神经 (腓浅神经侧支) 的任何损伤;由于这个原因, 切割后, 皮肤必须采取钝解剖。 - 检查关节软骨以评估其大小和位置。用 palpator 评价软骨的状况和质量。软骨病变的距骨通常位于 posteromedially 或 anterolaterally。
- 使用广角2.7 毫米 arthroscopes, 以30°视角进行关节镜下治疗, 虽然一些外科医生将使用更大的4毫米关节镜, 并保持仪器在关节前休会。无创关节牵引技术和超足底屈曲可以用来访问大部分的距圆顶。
- 在后病变的情况下, 经放置一个 Hintermann, 以分散关节, 并允许暴露的损害。根据病灶侧的 Hintermann, 在胫骨和距骨内侧或侧面的两根 K 线上有一个开口杠杆臂。在侧位病变的情况下, 注意在胫骨骨内插入近端的 K 线, 避免腓骨, 以更好地分散关节的注意力。
- 用刮准备病变, 去除受损和不稳定的软骨, 钙化层和坏死和硬化骨, 以形成一个有肩边界的规则型的包含病变。对于此步骤, 请使用标准的关节镜刮 (图 4)。
- 刺激骨髓干细胞从下骨 microperforations 全面从外到内的病变。
- 进行穿孔间隔约3毫米之间。诱导微使用软骨选择在健康的下骨的缺陷下面 (图 5)。
注: 出血导致纤维蛋白凝块的形成。血液凝固产物, 通过炎症级联活化, 释放血管活性介质, 生长因子和细胞因子。这些因素具有刺激血管浸润和骨髓间充质干细胞迁移到病变软骨部分的能力。这些多能细胞被刺激分化成成纤维细胞, 软骨细胞, 和骨细胞, 并发挥重要作用, 刺激修复病变。分泌生长因子在关节环境中促进细胞外基质的形成和软骨的产生。同时, 病变的骨骼部分的细胞产生一个未成熟的骨组织, 逐渐被成熟的骨骼所取代。
- 进行穿孔间隔约3毫米之间。诱导微使用软骨选择在健康的下骨的缺陷下面 (图 5)。
- 使用抽吸器中的剃须刀取出关节内的水, 用棉花海绵将剩余的液体除去, 直到关节完全干燥为止。
- 脂肪源性干细胞注射
- 注入 5-7 毫升脂肪来源的干细胞, 以前准备在步骤 4.1.3, 进入踝关节使用两个门户 (内侧或前外侧) 之一。
- 松开止血带
5. 术后护理
- 避免踝关节运动15天, 与操作肢体完全放电。
- 手术后15天, 允许主动和被动运动的脚踝, 直到完全恢复和运动范围达到。
- 手术后30天允许充电。
6. 临床和放射学随访
- 在六和十二月以及此后每年对临床和影像患者进行评估。后续协议包括 AOFAS 脚踝和后足评分, VAS 疼痛评分, 和 SF-12 在每个端点15,16,17。影像学检查包括对手术踝关节的 MRI 和 CT 扫描。
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Representative Results
2016年1月至2016年9月期间, 四例患者经关节镜治疗, microfractured 和纯化的脂肪组织在距骨软骨病变。所有患者在手术后六月报告临床改善。在表 1中报告了初步临床结果。无并发症发生。
近年来, 使用干细胞治疗足踝部病变的情况有所增加。在 2013年, Kim et al.23治疗65老年患者, 50 岁以上的症状性肝移植分型治疗:
-孤立骨髓刺激
-与干细胞的骨髓刺激
在最后的随访中, 与单独的骨髓刺激治疗相比, 综合治疗的患者有显著的临床改善。随后由同组24进行的治疗肝移植的研究证实了特别和骨髓刺激的联合治疗优于孤立的微。
在 2016年, Kim et al.25评估了49例骨髓刺激和侧向滑动跟骨截骨术治疗的结果。二十六例患者也接受 MSC 注射。手术一年后, 经 MSC 治疗的患者报告了较高的 "评分和临床结果。最近, Kim et al.26注意到, 与没有 msc 治疗的患者相比, 经踝截骨和骨髓刺激治疗的患者的临床和放射性结局更高。
图 1: 含肾上腺素和利多卡因的盐水溶液使用20克套管插入腹部水平.对于抽脂, 使用13克套管连接到注射器。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 脂肪组织的加工套件包括用于 lipoaspiration 和纯化脂肪组织的单一用途试剂盒.所有的程序都是与干细胞浸泡在盐水溶液中, 避免任何创伤和保持完整的 vasculostromal 的壁龛含有间充质干细胞和周。该装置由一个透明的塑料圆柱体组成, 过滤器和珠子破裂脂肪组织。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: 手术计划中踝关节外侧的看法.与病人在仰卧位, 它是有用的, 以确定所有的标志, 在关节需要的外科手术。
AM = 内侧门户
铝 = 外侧入口
毫米 = 内侧踝
LM = 外踝
tibalis 前肌腱
刘 = 联接线
SPN = 腓浅神经请单击此处查看此图的较大版本.
图 4: 关节镜视图.病变是使用刮去除受损的软骨和坏死和硬化骨,请点击这里查看更大版本的这个数字.
图 5: 关节镜视图.微, 在软骨病变水平进行, 刺激下骨间充质干细胞的出血和渗漏。请单击此处查看此图的较大版本.
患者 | 手术前 | 手术后6月 | ||||
AOFAS | 输精管 | SF-12 | AOFAS | 输精管 | ||
pc | mcs | |||||
1 | 44 | 8 | 31。1 | 32。4 | 88 | 3 |
2 | 32 | 7 | 27。5 | 42。1 | 78 | 2 |
3 | 52 | 9 | 40。1 | 28。7 | 87 | 2 |
4 | 59 | 8 | 36。6 | 41 | 82 | 2 |
是 | 46.75 | 8 | 33.83 | 36.05 | 83.75 | 2.25 |
表 1: 随访6月的临床结果.AOFAS: 美国骨科足踝社会评分;疼痛的视觉模拟天平;SF-12:12 项短表调查;心理成分评分;个人计算机: 物理组分比分。
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Discussion
近年来, 临床和基础研究已经将注意力集中在干细胞治疗不同肌肉骨骼疾病的作用上。本文的目的是描述使用 microfractured 和纯化脂肪组织与关节镜 microperforations 治疗骨距软骨病变的协议。该协议涉及几个关键步骤, 具有高风险的并发症。在脂肪收获过程中, 并发症可分为局部或全身并发症。
术后最常见的并发症是轮廓不规则, 发病率为2.7%。这可以避免使用小套管, 不进行肤浅的吸脂, 并关闭时, 退出切口。很少, 皮肤条件, 如色素, 坏死, 和红斑患者的基础结缔组织病可以看到27,28。Seromas 通常是由于在经过处理的区域中收集浆液, 导致形成一个单一的腔体而产生的积极吸脂的结果;这是最常见的患者与高 BMI29。感染是一个非常罕见的并发症 (< 1%), 这可能是由于不育技术的组合, 小切口, 和利多卡因的抗菌作用30。
文献报道了吸脂术后的危及生命的并发症, 如肺栓塞、脂肪栓塞、脓毒症、坏死性筋膜炎、腹部脏器穿孔等。最常见的死因是肺血栓栓塞症。这些并发症是由于缺乏不育, 病人依从性差, 和许可后手术放电30。
此外, 在关节镜手术中, 有可能导致并发症的关键步骤: 在本协议中, 所有的关节镜程序都是使用内侧和前外侧门户31进行的。这种方法最常见的并发症是腓浅神经缺损, 报告1.04% 的患者, 尽管术前标记神经及其分支32,33。此外, 考虑到这一神经的变化, 风险增加: 解剖学研究表明, 50% 的人口存在两个分支, 这些可以达到多达5分支, 具有极易变的宽度 (1 到13毫米)。
该协议中描述的技术结合了微的作用与脂肪组织中的间充质干细胞的关系。Microperforations 促进修复组织的发展: 钻孔下骨产生出血和间充质细胞渗漏, 产生软骨。微的成功与病灶的大小密切相关。如果病变小于1.5 厘米2, 新形成的软骨组织, 虽然定性不同于透明软骨和较低的机械性能, 可以提供足够的赔偿, 以解决症状的高案例的百分比34,35。干细胞可以形成透明软骨表型的新组织, 如果与不同的生长因子 (TGFb, GH, 和 FGF-2) 结合, 并放置在一个支架的纤维蛋白胶水36。
被描述的技术保留细胞的身分, 留下原封基质血管龛位, 促进软骨愈合以这种方式。此外, 干细胞产生各种分泌生物活性分子, 并能活化生理愈合过程。最终产品可在不到20分钟, 多亏了温和的机械方法。最后, 根据美国食品和药物管理局, 干细胞是最小的操纵。
MSCs 的使用在不断增加, 未来的研究应该集中在 Lee37所描述的异基因干细胞的使用上。移植的优点是多种多样的。首先, 处理和标准化的产品将更容易。吸脂和处理步骤可以消除, 一个健康的捐助者可以预先选择, 根据他的细胞因子和细胞标记表达谱, 提高 MSCs 的效果38。
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Disclosures
费德里克二世 Usuelli, MD, 报告个人费用从 Integra 和 Geistlich, 以及赠款和个人的费用, 从在提交的工作以外的。
Acknowledgments
这些过程是使用 Lipogems 系统执行的。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PROCESS KIT - PROCESSING KIT FOR FAT TISSUE | LIPOGEMS | LG PK 60 | Lipogems Kit to obtain microfractured and purified ADSCs |
HINTERMANN SPREADER | INTEGRA | 119654 | The spreader allow to access most of the talar dome, in particular in case of posterior lesion |
CUP CURETTE | ARTHREX | AR-8655-02 | To remove the damaged cartilage and necrotic and sclerotic bone |
CHONDRAL PICK 30° TIP / 60° TIP | ARTHREX | AR-8655-05 AR-8655-06 |
To perfrom microperforation at the level of the lesion, stimulating bleeding from the subchondral bone |
SHAVER | ARTHREX | AR-7300SR | To clean the joint and aspirate water |
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