《Orthopaedic Journal of Sports Medicine》：The Effects of Donor Factors (Age, BMI, Sex) and Graft Storage Time on Bone Healing and Graft Incorporation Following OCA Transplantation
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背景：同种异体骨软骨移植（osteochondral allograft, OCA）广泛用于治疗膝关节软骨和骨软骨缺损。然而，供体特征对临床结局和移植物-骨整合的影响仍不明确，文献中存在相互矛盾的发现。目的：利用计算机断层扫描（computed tomogra
背景：同种异体骨软骨移植（osteochondral allograft, OCA）广泛用于治疗膝关节软骨和骨软骨缺损。然而，供体特征对临床结局和移植物-骨整合的影响仍不明确，文献中存在相互矛盾的发现。目的：利用计算机断层扫描（computed tomography, CT）成像评估供体年龄、体重指数（body mass index, BMI）、性别及移植物储存时间对OCA骨性整合的影响。研究设计：队列研究；证据等级，3。方法：研究人员分析了206例因症状性股骨髁或滑车缺损接受OCA移植的患者。对供体特征和移植物储存时间进行分层。术后CT（3-6个月）采用视觉分级系统和半自动定量方法评估骨性整合。定量指标包括间隙指数（骨密度<50亨氏单位[Hounsfield units, HU]的体素≥1个的节段比例）、低骨量指数（骨密度<150 HU的体素≥1个的节段比例）和部分吸收指数（间隙指数与低骨量指数之差）。比较不同供体和储存时间组间的移植物整合情况。结果：较高供体年龄（>20岁）与移植物整合降低相关，表现为部分吸收指数增加（17.8% vs 10.9%；P = .02）。供体BMI和性别匹配无显著影响。储存时间>21天的移植物与≤21天相比，整合趋势较差，但未达到统计学显著性（P = .06）。结论：较高供体年龄与早期骨整合降低相关，强调优化供体选择以提升临床成功率的必要性。
同种异体骨软骨移植（osteochondral allograft, OCA）是治疗滑膜关节软骨缺损的成熟且有效的方法。该手术引入带有活力软骨细胞的成熟原位透明软骨，可长期维持软骨基质。大量临床研究表明，新鲜有活力的透明软骨有助于改善患者结局，在多种软骨病变中缓解疼痛并改善功能。长期随访（最长20年）研究报告成功率高达89%。然而，尽管具有这些优势，移植物存活和骨整合的变异性仍是重大临床挑战。
与仅涉及软骨组织层的软骨修复方法（如自体软骨细胞移植）不同，OCA移植促进供体-宿主界面的骨性整合。这一过程通过骨重塑和爬行替代的分级进程发生，最终导致供体骨被宿主骨替换。虽然组织学技术是临床前判断愈合和整合的金标准，但常规术后监测需要无创成像方式。OCA成功的骨性整合对于恢复关节功能和确保移植物长期存活至关重要。事实上，OCA移植后的骨移植物整合已被发现与更好的临床结局相关，如疼痛减轻和关节功能改善。研究还发现，术后计算机断层扫描（computed tomography, CT）单独使用（无需磁共振成像）即可准确判断移植物整合程度。此外，使用术后CT评分观察到的OCA移植后骨整合程度已被证明与良好的临床结局显著相关，强调成像在OCA整合术后评估中的预后价值。
供体特征对OCA治疗膝关节软骨和骨软骨病变效果的影响尚不明确。一些研究评估了OCA储存时间和条件对临床结局的影响，但这些研究报告的结果普遍不一致。然而，近期研究提示储存时间、供体年龄和供体体重指数（body mass index, BMI）可能影响移植物存活率。因此，本研究旨在评估OCA供体特征（年龄、BMI、性别）和移植物储存时间是否影响OCA移植后的移植物整合，采用Brown等人提出的分级系统和半自动定量分级系统通过CT进行评估。研究人员假设，接受年龄较大供体OCA的患者与接受年龄较小供体OCA的患者相比，移植物整合程度较低；接受BMI>30 kg/m2供体OCA的患者与接受BMI≤30 kg/m2供体OCA的患者相比，移植物整合程度较低；性别匹配的移植与性别不匹配的移植相比，骨整合更优；储存时间>21天的移植物与储存≤21天相比，整合率更低。
方法部分：
患者选择：回顾了2007年至2024年间由一位外科医生（D.C.C.）实施的所有单移植物OCA病例（N=206），纳入接受新鲜OCA移植治疗股骨髁或滑车症状性软骨或骨软骨缺损的患者。纳入标准为具有术后2至6个月CT影像以及完整的供体信息（年龄、BMI、身高、体重、性别和储存时间）。由于初步筛选未显示CT扫描时间与骨整合之间存在线性关系，因此采用2至6个月的相对较宽随访范围以增加样本量。排除股骨髁或滑车以外解剖区域（包括髌骨、双极病变等）的骨软骨病变患者。本研究经俄勒冈健康与科学大学机构审查委员会批准。
数据收集：记录供体因素（年龄、BMI、性别、储存时间），以及患者人口统计学和临床数据、移植物特异性参数（解剖位置、获取至移植时间）。
术后CT数据：对OCA术后2至6个月的患者去标识化膝关节CT扫描，采用多供应商CT扫描仪（176台Philips、21台GE、10台Siemens、6台Toshiba）和多种标准临床方案。使用原始检查中的矢状面和冠状面图像，平均面内体素大小为0.42±0.09 mm，层厚为1.95±0.46 mm。排除3个CT（1个缺失图像层，2个信噪比低）。
骨整合视觉分级：由一名具有10年以上图像处理经验的医学图像分析师（S.J.）在肌骨放射科医师（15年以上经验）培训下，使用矢状面和冠状面CT图像按照Brown分级标准进行视觉分级。评估移植物-受者界面，76%-100%、51%-75%、26%-50%和0%-25%骨整合分别对应1、2、3、4级。
骨整合定量分级：使用重建和重采样的CT图像进行半自动定量骨整合分级。具体而言，由原始矢状图像生成重建冠状面，确定移植物轴并生成相对于移植物的“真实”矢状面。在通过移植物的正中矢状面上手动选择覆盖移植物的矩形感兴趣体积（volume of interest, VOI）。自动算法将图像重采样至0.25 mm3各向同性体素以提高一致性，在所有其他切片（除首尾切片）上选择移植物（基于移植物圆柱形），沿侧面和深部移植物-受者界面扩展VOI 15%以纳入宿主骨，旋转图像和VOI使移植物垂直显示。在每个切片上，VOI被自动划分为三角形节段，基底沿外部VOI测量1.25 mm（即5个像素），顶点汇聚于该切片移植物中心。间隙指数定义为骨密度<50亨氏单位（Hounsfield units, HU）的像素≥1个的节段数占总节段数的百分比。低骨量指数定义为骨密度<150 HU的像素≥1个的节段数占总节段数的百分比。部分吸收指数定义为骨密度<150 HU但无<50 HU像素的节段数占总节段数的百分比，等于间隙指数和低骨量指数之差。间隙指数和低骨量指数越高表示OCA骨整合越少。间隙和低骨量指数被认为是类似于Brown分级的界面加权骨整合指标，但通过半自动且更一致的方法计算。
观察者内和观察者间信度：约10%的随机病例（n=22）由初始观察者（S.J.）重复进行视觉和定量骨整合测量以评估观察者内信度；独立观察者（E.Y.C.）在不知晓前测结果的情况下进行相同测量以评估观察者间信度。计算组内相关系数。定量测量（间隙、低骨量和部分吸收指数）的信度水平远高于Brown分级。
统计分析：采用Brown分级和半自动定量分级系统比较组间移植物整合。评估连续变量分布以确定正态性。计算描述性统计量。根据供体年龄（≤20岁 vs >20岁）、供体BMI（≤30 vs >30）、供体-受者性别匹配（匹配 vs 不匹配）和移植物储存时间（晚期释放[>21天] vs 早期释放[≤21天]）对患者进行分层。除用于分层的变量外，组间患者特征和移植物详情比较采用独立样本t检验（连续变量）和卡方检验（分类变量），适当时使用Mann-Whitney U检验。Brown分级频率比较采用卡方检验，平均移植物整合评分采用独立样本t检验，不满足参数检验假设时采用Mann-Whitney U检验。所有检验α水平为0.05。分析使用SAS OnDemand for Academics（SAS Institute Inc）进行。
结果部分：
患者人口统计学和OCA供体特征：共评估206例接受膝关节OCA移植的患者（206个移植物）。患者平均年龄36.8岁；女性68例，男性138例；平均BMI为27.7 kg/m2。OCA供体平均年龄24.3岁（≤20岁 n=56，>20岁 n=150）；供体平均BMI为27.2 kg/m2（≤30 n=150，>30 n=56）；149例患者与供体性别匹配，56例不匹配；平均储存时间为24.2±3.5天，39个移植物储存≤21天，167个储存>21天。约10%为滑车OCA（仅滑车，因排除髌骨OCA），因未同时覆盖内外侧，故按股骨内侧髁和股骨外侧髁位置归类。
移植物骨整合：整体评估使用两种不同的CT相关结果测量技术。第一种为主观Brown分级（S.J.评定）：206个移植物中111个为1级，60个为2级，28个为3级，7个为4级。第二种为图像分析定量测量（间隙、低骨量和部分吸收指数），数值越高表示骨整合越少。供体年龄与低骨量指数（r = 0.16；P = .02）和部分吸收指数（r = 0.17；P = .01）呈正相关，表明较高供体年龄与较差骨整合相关。BMI、性别匹配与否对Brown分级和定量骨指数均无差异。
供体年龄的影响：接受年龄较大供体（>20岁）OCA的患者比接受年龄较小供体（≤20岁）OCA的患者骨整合更少。年龄较大供体组部分吸收指数显著更高（17.8% vs 10.9%；P = .02）。低骨量指数在年龄较大供体组趋向更高（26.1% vs 19.4%；P = .06）。间隙指数两组相似（7.2% vs 6.3%）。Brown分级趋向显示年龄较大供体OCA整合较差，但未达统计学显著性（卡方检验；P = .09）。150例年龄较大供体OCA受者中49.3%（n=74）为Brown 1级，而56例年龄较小供体OCA受者中37例（66.1%）为1级。
供体BMI的影响：供体BMI对CT测量的移植物整合无显著影响。高BMI供体（>30 kg/m2）与低BMI供体（≤30 kg/m2）的移植物整合相似。Brown分级和定量CT骨整合测量结果一致。高BMI供体组中3级或4级患者比例略高，间隙指数（7.6% vs 6.5%）、低骨量指数（26.6% vs 23.5%）和部分吸收指数（17.9% vs 16.0%）略高，但均无统计学意义。
患者-供体性别匹配的影响：患者与供体性别匹配对Brown分级或客观定量测量的骨整合无显著影响。性别不匹配组1级整合比例为57.1%（32/56），性别匹配组为52.3%（78/149）。不匹配和匹配组的2级及2-4级整合比例相似。定量间隙、低骨量和部分吸收指数在两组间也相似。
移植物储存时间的影响：接受储存较长时间（>21天或晚期释放）OCA的患者趋向于较少的移植物整合，但与接受早期释放（≤21天）OCA的患者无统计学差异。两组Brown分级相似，间隙和低骨量指数相似。晚期释放组患者有17%的吸收率，略高于早期释放组的11.4%，但未达显著性（P = .06）。
讨论部分总结：
研究结果表明供体年龄影响移植物整合，而供体BMI和供体-受者性别匹配影响很小或无影响。具体而言，较高供体年龄与较差的骨整合相关，定量CT显示部分吸收指数显著更高（P = .02），Brown分级有非显著趋势（P = .09）。该研究通过基于CT的验证分级提供了供体相关因素与OCA骨整合之间关联的客观证据，补充了现有文献。结果与既往报道一致，即年轻供体组织可能具有更优的再生和生物力学特性，促进更好的移植物整合。性别匹配对主观和客观整合指标均无显著影响，与Hevesi等、Lott等和Williams等的研究一致；但Merkely等曾报告性别不匹配移植物存活率较差。本研究中无影响可能反映结局定义差异（整合 vs 存活）或生物学性别对早期骨愈合阶段影响不大。供体库以男性为主（约80%），导致性别不匹配分析不平衡，限制统计效能。供体BMI与Brown分级或CT骨整合测量无显著关联，提示在所研究BMI范围内供体肥胖不影响OCA早期骨整合。移植物储存时间趋向显著性，Brown分级无差异，但CT分析显示晚期释放（>21天）移植物部分吸收指数更高（P = .06），与Nuelle等及本团队既往研究一致。储存超过21天的移植物可能丧失细胞活力或基质降解，导致骨整合减少。
局限性：回顾性设计、手术技术潜在差异、未记录移植物厚度和类型、移植物或移植物床预处理等因素；仅纳入有2-6个月术后CT的患者可能存在随访偏倚；2-6个月宽随访范围、未研究髌骨和滑车移植物、缺乏先验效能分析；患者活动水平、合并症、手术技术和康复依从性等混杂变量未完全控制；随访仅关注早期整合，未评估长期骨整合、移植物存活、患者报告结局和临床功能。未来需要标准化影像方案和延长随访的前瞻性研究。
结论部分翻译：这是第一项使用定量CT指标评估供体特征对OCA骨整合影响的研究。较高供体年龄与早期骨整合降低相关，强调优化供体选择以提升临床成功率的必要性。延长移植物储存时间趋向于减少骨整合，而高供体BMI和供体-受者性别不匹配无影响。理解供体因素如何影响OCA整合可能改善移植物选择标准，从而提升临床结局和延长移植物存活时间。值得注意的是，研究还确定了未显示统计学显著影响的变量，例如周边间隙面积、周边低骨量面积和部分吸收与供体BMI、储存时间或性别匹配无显著相关。这些发现强调移植物整合的复杂性，提示患者特异性变量和手术技术等其他因素可能影响观察到的结局。未来需要探索年龄相关移植物整合差异的生物学机制，并验证在不影响整合的情况下延长移植物活力的保存策略。总体而言，本研究强调供体参数和储存条件在优化OCA移植临床结局中的重要性。通过改进当前实践，临床医生可能提高OCA的长期存活率和功能性，最终改善患者结局。
