膝部
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膝关节软骨损伤常见问题

什么是关节软骨?

关节软骨是复盖在关节骨两端白色而有光泽的部份(图1),它是令关节变成真正关节的物质,而非两骨头互相磨擦。关节软骨具有独特的机械性能:极低的摩擦力、高度吸震,及麻醉性(它没有神经组织)。在英语中,关节软骨 (Articular cartilage)没有口语,但中文称之为「软骨」。「Cartilage」的口语用于膝部或其受伤时,一般是指半月板(或半月板软骨),它是一对新月状「隔片」,由纤维软骨组成,把承受身体重量分散至整个关节,以保护膝盖关节软骨。有关半月板软骨的更多资料,请参阅「「半月板常见问题:撕裂、修复及移植」一文。

图1A  膝部大腿骨上受损的软骨(箭咀)



图1B  
受伤位置横切面显示大腿骨上的软骨层有受损部分(箭咀)。两边的黑色三角形就是半月板软骨。


关节软骨如何受伤?

膝关节软骨受伤通常是因为扭伤或跌倒。这也可能与其他损伤有关,包括半月板或韧带受伤 (例如前十字韧带撕裂)。

通常儿童比成人较易出现这类受伤,可能是因为儿童的软骨相对较厚及骨头较脆弱。
  

如何诊断关节软骨受损?

关节软骨的缺损往往很难诊断。最普遍的情形是它引致膝部隐隐作痛。其他症状包括肿胀和机械性病症 (如发出「啪」一声、勾住、无力及卡住等现象)。

在诊断过程中,除非有其他损伤或新的伤患且医生能触及的,否则多数不会有甚么发现。

X光检查
一般来说,X 光对于检查关节软骨损伤并不十分敏感,因 X 光不能显示软骨。在 X 光片中骨与骨之间的空隙就是软骨,若软骨严重流失(例如患有骨关节炎),该空隙会减少。有时一大片软骨会与骨头一起剥落 (图 2),这种情况有机会从 X 光片中见到。这剥落的碎片称为「骨软骨」(osteochondral),「osteochondral」来自拉丁语及希腊语的术语:骨 (osteo) 和软骨 (chondral)。

图 2 透过外科手术把膝关节切开,见到部分软骨及骨头于受伤时削去,露出一大块裸骨(箭咀)。

磁力共振扫描
磁力共振扫描 (MRI) 是诊断关节软骨损伤的检查中,最灵敏而非入侵性的方法。不过仍然有显著错误的阴性比率,因为细小的软骨损伤涉及的组织不多,令磁力共振扫描难以确认出来。
 

关节软骨受损的「演化」是怎样的?

关节软骨一旦受损,不寻常之处是它──甚么也不会做!软骨并不能自行修复 (若关节软骨能自行复修的话,关节炎会变成小问题)。关节软骨受伤后不加治理,会演化至:

  • 锋利的边缘被磨掉 (图 3);
  • 松脱的软骨碎片在关节内漂浮,不是被吸收便是在关节润滑液的滋养下变得更大;
  • 暴露出来的骨头,生出疤痕组织来「癒合」(由纤维软骨组成,没有关节软骨的机械性能,但总比甚么也没有好)。

图 3 关节镜中看到膝关节内有一片从底层粉红色骨头松脱出来的白色软骨(箭咀)。留意边沿已变得光滑,但并无其他癒合发生。

治疗

对于非常轻微或非常严重的损伤,均会建议接受非手术治疗:因为无症状的细微受伤及非常大范围的创伤,皆是现时软骨修补技术无法处理的。非常严重的损伤会演变成「关节炎」,治疗资料可参考「膝部关节炎常见问题」一文。

非手术治疗包括透过物理治疗提升肌肉力量及平衡力﹑穿著有软垫的鞋来减轻及避免碰撞﹑摄取葡萄糖胺﹑及接受「玻尿酸关节注射」── 于关节内注射润滑剂,详情可阅览「膝部关节炎常见问题」一文。

若轻微损伤接受了非手术治疗没有好转,或者从磁力共振扫描中看到有软骨碎片,便应进行手术治疗。治疗目的是固定松脱了的关节软骨、减轻痛楚及改善关节功能。

选择有以下几种:

1. 修补松脱的软骨块或软骨及骨头

2. 清除松脱的碎片或浮游的「游离体」

3. 微骨折术

4. 骨软骨移植术

5. 自体软骨细胞移植术

6. 抢救类的手术,如截骨术或关节置换术

修补

若是近期的受伤,松脱的软骨块或软骨和骨头是有机会可修复的 (例如一块「骨软骨」碎片)。可利用生物胶或机械元件,如骨钉或镖来重置在正确位置。如前所述,受损的软骨是不会自行修复的,所以要使软骨癒合并不容易。骨软骨的损伤较容易修复,因为骨头会癒合得很好。根据实际情况,手术有机会以膝关节镜 (即微创手术) 或开刀进行。
 
清除松脱的碎片或浮游的「游离体」
 
清除软骨的碎片,使所有软骨坑边变得平滑干净(图 4),同时清除在关节内的「游离体」,可显著改善疼痛及机械性能,即使干净了的软骨坑洞不能治癒。这程序通常透过膝关节镜进行。


图4 骨坑洞的粗糙边沿及底部已清理干净。

图5A  
在关节镜下看到的微骨折 ── 在粉红色的骨头上有数个小孔,有些正在渗血。

图5B  
如图示,小孔在骨坑洞的底部
微骨折术
「微骨折」是一种技术,于软骨坑底部的骨头上钻多个小孔,使之流血。流血可促进纤维软骨疤痕形成,以助长癒合 (图 5)。这微创手术需时短,术后痊癒时间快。这是最常用的软骨手术 [1],且有明显的功能改善 [2, 3]。不过,对比微骨折术与其他治疗方式,现时只有少数的对照试验。
 
骨软骨移植物
传统的技术是从膝部较次要的部位,取出圆柱状的骨及软骨,然后将之夯实在受伤位置中同等大小的洞内 (图 6),就像镶嵌瓷砖于马赛克 (镶嵌画) 内,故又名为「马赛克镶嵌术」。由于术后骨头的癒合良好,所以这是一项成功的手术,但美中不足的是,膝部次要部位的软骨会较负重位置的软骨薄弱 (就是在受伤时会引起症状的部份,故需要此类先进的治疗)。

图6A 手术进行中可见到骨软骨移植物被放入膝内。


图6B  
如图示,骨移植物取自次要位置 (黄色箭咀),并放入受损部份。(蓝色箭咀)


7A 第一阶段:小部分的「活组织」取自于次要部位,然后送往实验室。


7B  第二阶段:把实验室中培植的软骨细胞固定在受损部位。


8  基质诱导自体移植软骨细胞植入术(MACI)。 浅粉红色的薄膜被黏在膝部内。



参考文献

1. Cartilage repair approach and treatment characteristics across the knee joint: a European survey. Salzmann GM, Niemeyer P, Steinwachs M, Kreuz PC, Sudkamp NP, Mayr HO. Arch Orthop Trauma Surg. 2011 Mar;131(3):283-91.

2. The microfracture technique for the treatment of articular cartilage lesions in the knee: A prospective cohort study. Kai Mithoefer, Riley Williams, Rusell F. Warren, Hollis G. Potter, Christopher R Spock, Edward C. Jones, Thomas L. Wickiewicz, Robery G. Marx. J Bone Joint Surg Am, 2005 Sep 01:87(9):1911-1920.

3. Microfracture for treatment of knee cartilage defects in children and adolescents. Salzmann GM, Sah BR, Schmal H, Niemeyer P, Sudkamp NP. Pediatr Rep. 2012 Apr 2;4(2):e21.

4. Arthroscopic osteochondral transplantation: Histological results. Barber FA, Chow JC. Arthroscopy. 2001 Oct;17(8):832-5.

5. Autologous osteochondral mosaicplasty for the treatment of full thickness defects of weight bearing joints:10 years of experients and clinical experience. Hangody L, Fules P. J Bone Joint Surg Am. 2003;85(supple):25-32

6. 10-year follow-up of a prospective, randomized clinical study of Mosaic osteochondral autologous transplantation versus microfracture for the treatment of osteochondral defects in the knee joint of athletes. Gudas R, Gidaite A, Pocius A, Gudiene A, Cekanauskas E, Monastyrekiene E, Basevicius A. Am J Sports Med. 2012 Sep 28.

7. A prospective randomized clinical study of mosaic osteochondral autologous transplantation versus microfracture for the treatment of osteochondral defects in the knee joint in young athletes. Gudas R, Kalesinskas RJ, Kimtys V, Stankevicius E, Toliusis V, Bernotavicius G, Smailys A. Arthroscopy. 2005 Sep;21(9):1066-75.

8. Autologous chondrocyte implantation of the knee: multi-centre experience and minimum 3-year follow-up. Micheli LJ, Browne JE, Erggelet C. Clin J Sport Med. 2001;11:223-228.

9. Transplantation of cartilage-like tissue made by tissue engineering in the treatment of cartilage defects of the knee. Ochi M, Uchio Y, Kawasaki K, Iwasa J. J Bone Joint Surg Br. 2002;84:571-578.

10. Autologous chondrocyte transplantation: Biomechanics and long term durability. Peterson L, Brittberg M. Am J sports Med. 2002;30:2-12. 

此文章原文由亚洲专科医生以英文撰写

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