富含血小板血浆的自体颗粒骨移植物改善创伤后股骨头坏死的预后
富血小板血浆（platelets-rich plasma，PRP）是将全血经过离心后得到的富含高浓度血小板的血浆。
1993年Hood等首先提出富血小板血浆（PRP）概念，并发现PRP含有丰富的血小板，其数目比全血中数目高3倍以上。血小板中含有大量的生长因子，如血小板衍生生长因子（PDGF），转化生长因子-β(TGF-β)，类胰岛素生长因子（IGF），表皮生长因子（EGF），血管内皮生长因子（VEGF）等。
PRP治疗已广泛应用于骨关节疾病及软组织损伤领域，如：退变性骨关节炎（膝关节、髋关节、踝关节等）、关节软骨损伤、肌腱韧带损伤（肩袖损伤、跟腱损伤、髌腱损伤、网球肘、高尔夫球肘）、肌肉损伤等。
许多著名的运动员如高尔夫球明星泰格·伍兹、网球明星拉斐尔·纳达尔、篮球明星科比·布莱恩特等人，都曾因膝关节扭伤、慢性肌腱损伤等疾病而多次接受PRP治疗。
摘 要
创伤后股骨头坏死是股骨颈骨折的一种严重并发症，如果不进行治疗，通常会导致股骨头塌陷和骨关节炎形成。预防股骨头塌陷和保护髋关节功能是ONFH的两个主要治疗目的。然而到目前为止，还没有理想的手术方法来治疗创伤后股骨头坏死。早期识别和手术干预对改善塌陷前创伤后股骨头缺血性坏死患者的髋关节最终结局至关重要。
近年来，髓芯减压术是治疗股骨头坏死塌陷前期最常用的保髋方法。髓芯减压的治疗理念是降低髓内压力，从而防止神经和血管受压，同时促进新骨形成。虽然髓芯减压有利于延缓或预防股骨头坏死的进展，但其在股骨头坏死自然病程中的作用尚不清楚。自应用以来，髓芯减压已从简单的单纯减压发展到多种手段复合进行手术，髓芯减压结合自体骨通过减压通道移植已成为较常用的方法。新鲜的自体骨移植物含有存活的细胞和骨诱导蛋白，例如骨形态发生蛋白2和7 (BMP-2，BMP-7)、胰岛素样生长因子(IGFs)、成纤维细胞生长因子(FGFs)和血小板衍生生长因子(PDGFs)。从生物学的角度来看，它们包含了最好的自体移植再生的成分。
富血小板血浆(PRP)是人体血小板在超生理水平的少量血浆中的自体浓缩物。PRP富含自体生长因子，如血小板衍生生长因子、转化生长因子β1和β2(TGF-B1、TGF-b2)、胰岛素样生长因子和表皮生长因子，并已证明对刺激组织愈合有积极作用。因为PRP很容易获得，自体PRP疗法被认为是安全的，PRP与自体骨移植联合使用可以增加骨再生提高骨密度。基于自体骨移植和PRP能够刺激骨生长和形成的理论，一种同时包含两者优点的方法可能对治疗创伤后股骨头坏死有累积叠加的效果。本研究的目的是进行一项随机、单盲、前瞻性试验，以研究PRP掺入自体颗粒骨移植治疗塌陷前创伤后股骨头坏死的疗效和安全性。
本研究从2008年1月至2013年12月，在一家教学医院进行的一项随机对照试验。研究方案得到了医院审查委员会的批准，并获得了所有研究参与者的书面知情同意。纳入标准为18至55岁患者存在创伤后股骨头坏死且为AECOⅡ-Ⅲ期。排除标准是年龄大于55岁、既往有病理性骨折、患严重代谢疾病(如血友病、风湿性关节炎和糖尿病)、自身免疫性疾病、血液疾病以及接受髋关节开放外科手术治疗的ONFH患者。为了减少观察者内部和观察者之间的差异，由一名经验丰富的骨科医生和一名放射科医生(他们对治疗方案一无所知)共同诊断，最终决定受影响髋关节的Tonnis等级和ARCO分期。股骨头坏死的最终诊断主要依靠x光和计算机断层扫描的影像学表现，所有患者术前均接受相同的x光和计算机断层扫描检查。
2008年1月至2013年12月期间，在医院建立一个基于患病人群的队列，至少随访36个月。符合纳入标准的患者被随机分为两组:髓芯减压PRP自体颗粒骨移植组(治疗组)和髓芯减压自体颗粒骨移植组(对照组)。根据信封法产生的随机数字对患者进行随机分组。对60名创伤后股骨头坏死患者进行标准评估。其中14名患者被排除在外，其中不符合纳入标准(7名患者)，拒绝参与(3名患者)，未能进行随访(4名患者)。其余46名患者符合条件并被纳入研究。24名患者接受了髓芯减压和PRP自体颗粒骨移植，其余22名患者接受了髓芯减压和自体颗粒骨移植(图1)。所有的手术都是由同一个手术团队进行的。
【PRP准备】
诱导麻醉前，抽取90毫升外周静脉血，收集在含3.8%(重量/体积)柠檬酸钠的9毫升试管中。血样在室温下以500g速度离心8分钟，将血样分成3层。PRP位于红细胞层和无细胞血浆(贫血小板血浆)层之间的中间层。然后，将PRP收集在手术用的无菌试管中。这种血浆中的血小板计数比去白细胞的外周血中的血小板计数高1.5-2倍。用此法最终获得了大约8-10毫升PRP。用10%的氯化钙在使用前激活血小板。治疗组的所有手术均由同一名外科医生完成PRP的制备。
【手术方法】
在局部麻醉或全身麻醉下，所有患者都在骨科手术台上接受手术。仰卧位通过外侧入路显露髋关节。切开皮下组织和外侧筋膜，然后钝性切开股外侧肌，纵向沿关节囊切开暴露出髋关节的前部。将既往手术的空心螺钉或动力髋螺钉(DHSs)取出，使用C臂下x光透视进行髓芯减压。在髓芯减压时，用一个直径12.5mm的骨科钻清除股骨头坏死组织。如果以前的治疗方法使用DHS，那么现有的DHS铰刀可以在取出内固定后用于髓芯减压，之后去除局部坏死的骨质。新鲜的自体颗粒骨是将大约4×3×1.5cm大的自体髂骨块，剪碎成约5×5×5mm的颗粒。
在治疗组中，新鲜自体颗粒骨与PRP混合并在坏死区域充分填充，使用植骨棒通过减压通道以适当的密度填充自体颗粒骨。此外，使用无菌医用骨蜡封闭通道末端，以避免所有患者在手术过程中出现PRP和颗粒骨的丢失。术中使用C臂来确认填充的是否充分。对照组的手术程序与治疗组相同，但没有使用PRP。
【术后管理】
所有患者术后接受头孢唑啉治疗24或48小时。术后鼓励膝关节和髋关节的主动运动。指导患者行6周的非负重运动，之后10周允许借助助行器进行部分负重。16周后允许完全负重。
【疗效评估】
我们采用Harris髋关节评分(HHS)和髋关节疼痛视觉模拟量表(VAS)来评估髋关节的功能恢复情况。患者在术前和术后间隔3、6、12、24和36个月接受评估，评估由一名对患者治疗不了解的有经验的住院医师进行。还在同一时间点为每个患者进行了x光检查，包括髋关节正侧位以及计算机断层扫描。这项研究的主要结果是参考临床和影像学的结果。临床失败被定义为HHS评分< 70分或仍需进行进一步手术治疗。对于每组我们还分析了达到最小临床差异(MCID)的患者百分比。MCID被定义为HHS增长10个百分点。影像学失败被定义为新的塌陷发生或大于2 mm的塌陷增加。进行随访的放射医师和住院医师都不知道治疗方案，以减少观察者内部和观察者之间的误差。
【统计分析】
统计分析是用SPSS 19.0进行的。描述性统计用于记录基线特征。卡方检验被用来比较标准数据。非参数检验使用曼-惠特尼U检验进行评估。任何小于0.05的数值都被认为具有统计学意义。
【结果】
患者详细的基线特征见表1。两组患者的基线特征无显著差异，包括年龄、性别、治疗的患侧、Garden分类、首次手术时间、既往治疗方法、随访期、ARCO分期、术前HHS评分和VAS评分。初次损伤时多存在多发伤，治疗组包括胸部损伤2例，头部损伤1例，软组织挫伤5例，对照组包括胸部损伤1例，锁骨骨折1例，软组织挫伤4例。多发性创伤不是外科手术的禁忌症。之前接受过包括空心螺钉固定和DHS在内治疗的患者只接受了一次手术来治疗原发性损伤。所有患者术后伤口均一期愈合，无其他手术并发症。
在术后至少36个月的随访期间，治疗组和对照组的HHS评分均有显著改善(P < 0.001)。HHS的MCID值在治疗组达到91.7%，在对照组达到68.2%。此外，在最后一次随访时治疗组的HHS明显更高，与对照组相比有显著性差异(P＝0 .0254)。治疗组的视觉模拟评分明显低于对照组(P＝0 .0125)。与对照组相比，治疗组的临床治疗结局成功率更高。治疗组24例患者中有21例(87.5%)取得了成功的结果。三名患者分别在术后12、14和19个月因继发性退行性关节炎而需要全髋关节置换术，并被视为临床失败病例。在对照组中，22名患者中有13名(59.1%)获得了成功的结果。对照组中有9例临床失败，7例分别在术后9、1 1、12、18和20个月因继发性退行性关节炎而行全髋关节置换术。两名患者分别在术后11个月和16个月接受了经转子旋转截骨术。治疗组的影像学结果也优于对照组(P＝0.0380)。治疗组24名患者中有19名(79.2%)获得了成功的影像学结果，而对照组22名患者中有11名(50.0%)获得了成功的影像学结果(表1)。以进一步髋关节手术为终点的生存率，治疗组高于对照组(P＝0.0260图2)。典型情况如图3所示。
图1.从注册到研究结束的研究对象分布
图2.以需要进一步髋关节手术为终点的生存曲线。治疗组(87.5%)和对照组(59.1%)在60个月时的生存率有显著差异(P .0260)
图3.来自一名18岁男性患者的代表性影像学图像，该患者接受了核心减压和PRP自体颗粒骨移植治疗。A.x光片显示股骨颈骨折，在先前的损伤中有粉碎。B、C.在之前用DHS治疗的当天进行x光检查。D、E.股骨颈骨折动力髋螺钉固定后6个月和12个月的x光片。F、G.股骨颈骨折动力髋螺钉固定后18个月，x光和计算机断层扫描显示ARCO期股骨头坏死。H、I.髓心减压和PRP自体颗粒骨移植当天的x光片。J、K.术后12个月的X线和CT扫描显示一致。L.术后36个月的x光片显示没有进一步的股骨头塌陷或骨关节炎。PRP，富血小板血浆；DHS，动力髋螺钉；CT，计算机断层扫描；骨循环研究协会；股骨头坏死
创伤后股骨头坏死是股骨颈骨折的主要并发症，难以治愈，需要多途径的治疗方案。创伤后股骨头坏死的报告发生率没有一致性，股骨颈骨折后约为20%~40%，最高高达86%。一旦出现股骨头塌陷，患者会出现髋关节疼痛和功能障碍。因此，保护股骨头是治疗股骨头坏死塌陷前患者的主要原则。髓芯减压是股骨头坏死塌陷前期最常用的治疗方法，主要通过降低髓内压力来达到治疗效果，从而减轻疼痛和改善血运，促进坏死区骨质再生，最终延缓或防止股骨头坏死的进展。
自体骨可以促进骨再生和修复，因此经常用于治疗骨缺损和促进骨融合。骨移植可以通过髓心减压的通道进行，也可以通过在股骨头或颈部打开一个小窗口的方式进行；前者是最常见的方法。学界公认自体新鲜骨移植物中含有许多骨诱导生长因子，如骨形态发生蛋白-2、骨形态发生蛋白-7、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子和血小板衍生生长因子；从生物学的角度来看，它们是最好的材料，因为它们既不需要外源供体，也不存在免疫排斥的问题。因此，包括髓芯减压和自体骨移植在内的联合治疗显示出治疗股骨头坏死的巨大潜力。新鲜的自体骨也很容易获得，并且含有新鲜的红骨髓，可以从中获得干细胞。此外，许多研究表明，与仅用髓芯减压治疗相比，用干细胞结合髓芯减压治疗的患者在HHS评分上表现出显著的提升。因此，使用新鲜自体骨移植似乎是比使用其他骨移植更好的选择。然而，颗粒新鲜自体骨的处理在此过程中非常重要。自体骨移植的吸收是一个需要认真考虑的较为棘手的问题。自体骨的颗粒不能太小，以防容易吸收。骨支架结构是新生成骨细胞迁移和修复股骨头坏死区域所必需的。颗粒应足够小，以通过减压通道，但要大至可以响应机械刺激，避免在短时间内被吸收。颗粒大小约5×5×5mm可以满足要求，因为它们可以在新的骨小梁形成时才被吸收。
灌注的血小板浓度以标准PRP为基础，PRP中一定浓度的生长因子在ONFH患者中释放并形成溶解产物，与在健康个体中一样多。也就是说，PRP含有高水平的血小板，以及完整的凝血因子。几项研究表明，PRP在骨生成中具有促进作用，使用PRP与自体骨移植结合可以有效促进骨再生和提高骨密度。血小板在凝固后10分钟开始主动分泌蛋白，超过95%的预合成生长因子在1小时之内分泌完成。TGF-β和PDGFs有助于促进干细胞向成骨细胞趋化和分裂、毛细血管向内生长及骨基质形成。虽然人们普遍认为血小板不含骨形态发生蛋白，但Sipe等人在血小板溶解产物中发现了骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-4，表明这些因子可能有助于血小板在骨形成中发挥作用。因此，TGF-β和PDGFs代表了一种维持长期修复和骨再生的机制，甚至随着时间的推移演变成骨重塑因子。在骨修复和重塑过程中，血小板作为生长因子的外源性来源，根据其与骨生长的关系，可以刺激骨细胞的活性。伤口中血小板的寿命和其生长因子的直接影响时间小于5天。已经有研究证明，结合血小板生长因子，包括TGF-β、成纤维细胞生长因子和表皮生长因子，为刺激成骨细胞分化和增殖创造了最佳条件。同样，由于添加了TGF-β和表皮生长因子，PDGFs的促有丝分裂作用促进了间充质干细胞的分化和增殖。减压部位的骨诱导和成骨可能依赖于骨髓干细胞向成骨细胞分化，成骨细胞也分泌TGF-β；第3天后，修复延长和巨噬细胞的激活取代了血小板作为生长因子主要来源的作用。最终完成骨再生。在这项研究中，新鲜自体颗粒骨联合PRP具有减压和活性骨诱导的综合优势。大多数治疗组患者较对照组表现出较好的HHS和VAS评分，这是长期随访中髋关节功能的良好预测指标。
然而，这项研究也有几个局限性。本研究的样本量较小，仍需要大量患者数据支持髓芯减压和PRP自体颗粒骨移植的进一步优势，同时也可以进一步发掘该手术中治疗因素的机制。同时，骨移植颗粒的形状还需要进一步的研究来评估和探索，以便找到更合理的颗粒骨形状。最后，当我们最初设计这项研究时，我们把重点放在创伤继发股骨头坏死的治疗上。这可能是我们研究的一个潜在限制，因为它是否可以用于治疗其他原因的股骨头坏死仍需谨慎考虑，必须进一步验证，这可能是未来研究的范围。
综上所述，PRP结合自体颗粒骨移植似乎是治疗创伤后股骨头缺血性坏死ARCOⅡ至Ⅲ期的一种有效和安全的方法，与单独自体颗粒骨移植相比，可获得更好的临床和影像学结果。新鲜自体颗粒骨和PRP的结合可以在坏死骨去除后起到填充和结构支持作用，这为PRP和新鲜骨移植物相结合后在髓芯减压过程中发挥它们的优势提供了机会。目前的研究已经证明了这种方法的令人期待的效果，并为创伤后股骨头坏死ARCOⅡ至Ⅲ期的治疗提供了另一种选择。