综述:超越软骨再生:利用体外冲击波疗法与再生医学靶向膝骨关节炎中的软骨下骨

《Bioengineering》:Beyond Cartilage Regeneration: Targeting the Subchondral Bone with Extracorporeal Shock Wave Therapy and Regenerative Medicine in Knee Osteoarthritis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月10日 来源:Bioengineering 3.7

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  膝骨关节炎(knee osteoarthritis, OA)长期以来被视为一种以软骨为中心的疾病,但全关节模型现已将软骨下骨及骨软骨单元定位为具有生物活性且机械上起决定性作用的参与者。骨髓水肿样病变(bone marrow lesions, BMLs)、异常的

  
膝骨关节炎(knee osteoarthritis, OA)长期以来被视为一种以软骨为中心的疾病,但全关节模型现已将软骨下骨及骨软骨单元定位为具有生物活性且机械上起决定性作用的参与者。骨髓水肿样病变(bone marrow lesions, BMLs)、异常的软骨下骨重塑以及软骨下骨板(subchondral bone plate, SBP)的进行性退化先于软骨衰竭发生,提示在不可逆的关节面塌陷之前存在一个潜在的塌陷前治疗窗口。研究人员回顾了将体外冲击波疗法(extracorporeal shock wave therapy, ESWT)——其提供软骨下腔室的机械转导调节——与再生疗法(富血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)、自体蛋白溶液(autologous protein solution, APS)、间充质基质细胞(mesenchymal stromal cells, MSCs)及骨髓抽吸浓缩物(bone marrow aspirate concentrate, BMAC))相结合的证据,这些再生疗法通过关节内及骨内途径递送。由此得出两条临床信息:(i)BMLs最初是可逆的,但若不加治疗,可能进展为SBP不连续、软骨下囊肿及关节面塌陷,因此软骨下定向治疗理想上应在SBP不连续及囊肿形成在影像学上变得明显之前实施;以及(ii)晚期影像学疾病,包括Kellgren–Lawrence 4级,其本身并不强制要求行关节成形术,因为骨内生物制剂联合ESWT可能——作为一项需要前瞻性验证的假说——在经选择的患者中保留关节并推迟手术。这一假说生成框架将骨软骨单元定位为硬组织工程的可行靶点,并需要前瞻性验证。
1. 引言
二十世纪大部分时期,膝骨关节炎(OA)被概念化为一种软骨磨损性疾病。影像学关节间隙狭窄被视为其主要特征,治疗开发主要面向软骨保护或软骨再生。然而,数十年来针对软骨调节剂及软骨定向生物制剂的临床试验在结构和症状获益方面结果不一致,迄今尚无针对膝OA的疾病修饰性OA药物(DMOAD)获得监管批准。包括硫酸软骨素复方、基质金属蛋白酶抑制剂、组织蛋白酶K抑制剂、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)抑制剂以及近年来的关节内成纤维细胞生长因子18(sprifermin)和Wnt通路调节剂在内的多次药理性软骨修饰尝试,普遍未能将有前景的临床前或影像学信号转化为一致、临床意义明确的长期获益。自体软骨细胞植入及基质相关方法等基于细胞的软骨修复手术虽对相对年轻患者的局灶性软骨缺损有效,但尚未被证明能改变已确立OA的自然病程,尤其在存在软骨下受累的情况下。这些累积经验促使人们批判性地重新审视软骨修复单独即可阻止或逆转膝OA疾病轨迹的假设,并重新激发了人们对软骨下骨及更广泛的骨软骨单元作为治疗靶点的兴趣。
与此同时,大量影像学、组织学及流行病学证据已将膝OA重新定义为一种全关节疾病,涉及软骨、半月板、滑膜、韧带、关节囊、肌肉以及——关键地——软骨下骨。骨髓水肿样病变(BMLs)定义为液体敏感磁共振成像(MRI)上边界不清的高信号区域,存在于大多数有症状患者中,在疼痛膝中的发生率是无痛膝的两至五倍;更大且进展中的BMLs可预测新发影像学OA及结构进展。组织病理学上,有症状膝OA与软骨下改变相关——包括血管生成、破骨细胞性重塑及表达神经生长因子(NGF)的骨软骨通道——这些改变独立于软骨病变和滑膜炎。生物力学上,软骨下骨板(SBP)及邻近小梁骨决定负荷如何传递至上方软骨,其僵化或局灶性破坏会改变软骨细胞及间充质祖细胞所处的机械微环境。同时,来自骨关节炎倡议及独立中心的纵向队列研究显示,BML的发生、持续存在及体积进展与影像学及症状恶化密切相关,将软骨下腔室定位为关节衰竭的领先而非滞后指标。流行病学研究进一步将BMLs与数年内全膝关节置换术风险增加相关联,进一步强化了其预后意义。总之,这些观察表明软骨下腔室并非被动基质,而是疼痛、结构进展及治疗反应的主动驱动因素。
从硬组织生物工程的角度看,这一重构具有直接的治疗意义。若软骨下骨具有生物活性、机械上起决定性作用且临床相关,则其也应被视为工程化生物学及机械干预的合理靶点。骨软骨单元——透明软骨、钙化软骨、SBP及小梁软骨下骨的梯度复合材料——不仅仅是软骨下方的支架;它是一个动态的、承重的生物系统,其再生需要同时关注细胞、信号及机械环境。当代硬组织工程日益认识到这种梯度架构是骨软骨修复的设计约束,推动了双相支架、梯度生物墨水及机械-生物联合调节策略的发展。3D生物打印及生物制造领域的进展现允许构建具有区域特异性机械、生化及细胞特性的骨软骨类似物,强调了将再生干预与底层组织架构相匹配的重要性。忽视软骨下腔室机械及血管状态的再生方法,无论所递送生物制品的精密程度如何,都可能表现不佳。
基于此视角,研究人员及其他团队主张,体外冲击波疗法(ESWT)及骨科生物制剂干预——各自均有临床及临床前证据支持——不应被视为竞争性工具,而应被视为针对骨软骨单元的分期适宜策略的互补组成部分。聚焦ESWT是一种非侵入性机械致动器,可激活骨、软骨及间充质细胞中的机械转导通路,而富血小板血浆(PRP)、自体蛋白溶液(APS)及间充质基质细胞(MSC)为基础的疗法提供塑造局部修复的生化和细胞信号。原则上,其组合允许同时处理软骨下腔室的机械和生物环境。
本叙述性综述分四步展开这一论点。首先,研究人员总结软骨下骨作为膝OA关键参与者的生物学及机械学依据。其次,研究人员提出SBP的结构退化——从完整骨板,到破坏但未塌陷的骨板,再到明显的关节面塌陷——代表一个临床意义明确的谱系,对治疗选择和预期具有重要影响。第三,研究人员考察ESWT和再生医学(PRP、APS及MSCs)如何在此谱系上作为互补方式发挥作用。第四,借鉴研究人员自己最近的临床观察,研究人员概述了一个分期依赖的概念,其中机械调节和生物再生在不可逆结构衰竭之前被组合并优先实施。由于将这些线索联系起来的证据大多是临床前、转化性或观察性的,所有临床主张均被谨慎表述,假说与已确立证据明确区分。总体目标是为未来在骨科、再生医学及硬组织生物工程交叉领域的前瞻性研究设计提供概念框架。
2. 骨软骨单元与膝OA中的软骨下骨
2.1 解剖与生物力学概述
骨软骨单元由关节透明软骨、钙化软骨层、SBP(成人膝关节中通常100–500 μm厚的薄皮质板层)及其下方带有骨髓腔的小梁软骨下骨组成。功能上,这些组织形成梯度机械连续体:顺应性透明软骨将关节接触应力分布至钙化软骨,进入更硬的SBP,最终进入小梁网络。潮线——未钙化与钙化软骨之间的过渡——连同钙化软骨-SBP界面处的黏合线,作为梯度机械桥梁发挥作用;潮线的重复或前移是OA的特征性组织学特征,反映了骨软骨界面处软骨内过程的再激活。这些层间的刚度梯度——顺应性未钙化软骨、中间钙化软骨、硬皮质SBP及下方异质小梁骨——对于平滑应力传递至关重要,该梯度的任何局部扰动都会在界面处集中应力并增加基质衰竭风险。
Radin等人的经典工作证明,重复性冲击负荷使软骨下骨僵化并增加软骨-骨界面处的应力,易导致上方软骨衰竭。现代综述强化了软骨下腔室的机械特性主动调节软骨应变、软骨细胞生物学及关节损伤传播的观点。显微计算机断层扫描及高分辨率成像研究显示,OA相关的SBP僵化伴随皮质内孔隙率和血管通道密度的矛盾性增加,产生一个机械上更刚性但生物上对骨髓来源信号更具渗透性的腔室。在晚期疾病中,力线不良——尤其是内翻畸形——将负荷转向内侧腔室,驱动不对称SBP增厚、内侧BML形成及最终内侧关节面塌陷;同一原理以相反几何学适用于外翻膝。在组织工程术语中,软骨下腔室作为活的、可重塑的基质,其刚度、孔隙率及血管分布共同决定任何上方软骨修复的命运。
2.2 生物交叉对话
软骨与软骨下骨仅由薄钙化界面分隔。穿透SBP的血管通道允许细胞因子、生长因子及基质片段的双向扩散,免疫组织化学研究已记录疼痛OA中这些骨软骨通道密度的增加。信号轴包括转化生长因子-β(TGF-β)、骨形态发生蛋白(BMPs)、Wnt/β-catenin、核因子κB受体活化因子配体/骨保护素(RANKL/OPG)、基质金属蛋白酶(MMPs)及血管内皮生长因子(VEGF)。例如,临床前模型中软骨下骨中过量的TGF-β活性与异常软骨下骨形成、破骨细胞-成骨细胞重塑解偶联及软骨退化相关,而药理学减弱软骨下骨中的TGF-β信号可延缓实验性OA进展。Wnt/β-catenin信号同样调控软骨下腔室内成骨细胞分化和矿化;其失调既导致SBP硬化,也导致邻近小梁网络中异常转换。BMP信号,特别是BMP-2和BMP-7,驱动成骨分化,并且是包括ESWT在内的机械转导刺激所参与的途径之一。VEGF驱动的血管生成反过来将神经伴随新血管带入骨软骨通道,在机制上将重塑与疼痛产生联系起来。RANKL/OPG平衡调节软骨下腔室中的破骨细胞活性,并在BML附近向破骨细胞激活方向偏移,导致小梁丢失、致敏化及先于SBP衰竭的生物力学改变。
2.3 软骨下骨与OA疼痛
软骨细胞是无神经的,膝OA中的临床疼痛与影像学软骨丢失相关性差。相比之下,软骨下骨神经支配丰富。Aso等人在有症状膝OA标本中显示,软骨下病理——特别是骨软骨通道中NGF表达增加及破骨细胞密度升高——在调整软骨病变和滑膜炎后与症状性疾病独立相关。该团队后续工作将软骨下囊样病变与破骨细胞生成增加及感觉神经生长联系起来,并强化了软骨下骨髓病变定位在负重疼痛中的作用。免疫组织化学表征反复识别出新形成血管通道内生长的神经纤维,破骨细胞和成骨细胞上局部表达NGF及其受体原肌球蛋白受体激酶A(TrkA)——通过这一解剖基质,软骨下重塑可直接被感知为关节疼痛。这些通道中的感觉神经纤维共表达降钙素基因相关肽和P物质,与能够促成疼痛OA中外周敏化的伤害感受表型一致。
3. 骨髓水肿样病变:不仅仅是MRI信号
BMLs代表膝OA中软骨下骨受累最广泛认可的影像学生物标志物。在液体敏感MRI序列上,BMLs表现为骨髓腔室内边界不清的信号增加区域。“骨髓水肿”这一原始术语现被广泛认为是用词不当,因为组织学相关性表明游离液体仅占信号异常的一小部分。组织学上,BMLs对应于纤维化、坏死、重塑小梁、微损伤及更严重阶段微骨折的异质混合物。高信号区域常含未成熟编织骨、骨样体积增加、骨髓纤维化及炎性细胞和血管组织浸润。骨软骨通道内破骨细胞活性增加、NGF表达升高及萌发的感觉神经将这些软骨下改变直接与OA疼痛和进展机制联系起来。MRI骨关节炎膝评分(MOAKS)等半定量评分系统已标准化BML大小、数量及位置的报告,使跨研究和临床队列的比较更加一致。
一个进一步具有临床重要性的观察是,BMLs在可逆性轴上并非同质实体,软骨下腔室可概念化为通过四个连续阶段演变。在第1阶段,病变具有生物活性但SBP结构保留,关节面完整,上方关节软骨通常为全厚;此类病变原则上可能可逆,系列MRI研究已记录当机械负荷移除或潜在刺激被修改时的自发或治疗相关消退。在第2阶段,SBP在常规成像分辨率下仍连续但遭受微结构损害——微损伤、皮质内孔隙率增加及通过低于常规MRI分辨率的微观通道或微裂纹的早期液体进入——且上方关节软骨可能开始变薄。BMLs的组织学研究恰好记录了此类改变——小梁微骨折、骨髓纤维化及硬化但矿化较差的骨——位于成像连续的骨板下方,这就是该阶段在常规MRI和平片上常被低估的原因。第3阶段,SBP不连续——常规MRI或计算机断层扫描(CT)上可见的骨板中断,通常伴有软骨下囊样病变——成为定义特征,上方关节软骨通常显著变薄或局灶性丢失,而下方骨性关节轮廓仍保留且尚未发生明显塌陷;自此阶段起,持续未受保护的负荷趋向于以关节面塌陷告终,生物学逆转能力显著降低。第4阶段代表明显的关节面塌陷,通常伴有上方关节软骨广泛丢失:完全不可逆终点,宏观关节几何无法再通过生物学或机械转导手段恢复,手术重建成为主导治疗选择。
临床上,BMLs与疼痛密切相关:约80%的疼痛性膝OA患者表现出BMLs,而无症状个体仅约30%。系统评价确认,有BMLs的膝OA患者出现膝痛的可能性是无BMLs者的两至五倍,且BMLs的存在、大小及进展可预测新发影像学OA及未来关节置换。重要的是,BML活性是动态的。系列成像显示同一患者BML体积可在数周至数月内发生显著变化,表明这是一个可修饰的生物学过程。
4. 软骨下骨板作为结构性转折点
4.1 SBP的解剖与生物力学
SBP是紧邻钙化软骨下方的薄皮质骨板层。它锚定钙化界面并将应力传递至小梁网络。因此其完整性是跨骨软骨单元生理负荷传递的先决条件。在OA中,SBP经历复杂的、区域依赖的重塑:在某些区域可能增厚且孔隙率降低,而在其他区域变薄、孔隙率增加或局灶性中断。显微CT及组织形态计量学研究已记录OA受累SBP显示平均厚度增加但皮质内孔隙率矛盾性升高、矿化改变及显著的细胞尺度变化——包括骨细胞陷窝密度增加和胶原定向紊乱——即使其整体尺寸增加,也共同降低骨板的机械质量。
4.2 从结构退化到破坏
除厚度和孔隙率的弥漫性变化外,SBP的局灶性皮质破坏日益被认识。MRI-based软骨下功能不全现象的描述——如BML内应力相关低信号线、软骨下液体裂隙及局部皮质不规则——反映骨板在重复负荷下的潜在衰竭。膝软骨下功能不全骨折(SIFK)尤其以BML内邻近关节面的局灶性低信号线为特征,并与随后关节面塌陷及快速临床恶化的显著风险相关。进展的危险因素包括高龄、低骨矿物质密度、内侧半月板根部撕裂伴半月板外突、肥胖及持续性力线不良。
4.3 关节面塌陷及其后果
当SBP不连续严重或在持续负荷下持续存在时,上方关节面可能塌陷。一旦塌陷发生,软骨所依赖的机械支撑丧失,关节对合性改变,继发性改变在整个关节中加速。塌陷后的机械轨迹难以仅通过生物学或机械转导干预逆转,因为宏观关节几何的恢复超出当前骨科生物制剂及外部冲击波刺激的作用范围。研究人员最近的回顾性临床研究为这一概念提供了观察性支持。跨四种治疗策略,临床反应模式始终追踪软骨下结构状态而非所用生物制品的类型:无关节面塌陷的患者在各组中均显示出显著更大的KOOS改善,而有关节面塌陷的患者即使结合生物学和机械治疗也仅显示最小或可忽略的KOOS获益。
4.4 潜在的塌陷前治疗窗口
软骨下病理的自然史可总结为一个连续体:第1阶段——具有生物活性的BML,SBP保留且上方软骨通常全厚(潜在可逆)→ 第2阶段——SBP微结构损害,骨板在成像上仍连续,成像连续骨板下方有微观液体进入,且上方软骨可能早期变薄,在常规成像中常被低估但已处于不可逆进展风险升高状态→ 第3阶段——成像可见的SBP不连续,通常伴有软骨下囊肿形成,上方软骨常显著变薄但骨性关节轮廓仍保留→ 第4阶段——关节面塌陷,通常伴有上方软骨广泛丢失,代表完全不可逆终点。整个塌陷前阶段因此可能构成联合机械和生物学干预的治疗窗口,而第2阶段尤其可能是该窗口内此类干预具有最大增量机会以保留关节功能的点。
5. ESWT作为软骨下骨的机械/生物物理刺激
5.1 超越镇痛:一种机械转导干预
聚焦冲击波向靶组织递送高振幅、短持续时间压力脉冲,产生被处理场内细胞转导为生物学信号的声学和空化应力。Cheng和Wang将冲击波在骨中的生物学机制描述为根本上的机械转导,涉及膜变形、细胞骨架重塑及通过整合素/黏着斑激酶和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路的下游分子信号。聚焦ESWT区别于径向压力波系统,其能量以可控深度递送至限定聚焦区,这在靶向病变膝软骨下腔室等深层结构时尤为重要。
5.2 血管生成与微循环
临床前及临床研究一致显示ESWT上调VEGF和内皮型一氧化氮合酶(eNOS),促进血管生成并改善血管化不良组织的微循环。这种血管反应与软骨下腔室特别相关,该处灌注通常有限,血流减少已被牵涉至BML病理生理学及骨坏死等缺血性疾病中。对比增强成像及激光多普勒研究已显示聚焦ESWT后数小时至数天内动物模型区域灌注增加,组织学上数周内记录到持续新生血管形成。同时,ESWT增加处理骨中增殖细胞核抗原及基质细胞衍生因子1(SDF-1)/C-X-C趋化因子受体4型(CXCR4)信号的表达,与祖细胞向处理场动员一致。
5.3 成骨与重塑效应
实验数据表明ESWT通过包括BMP-2、Wnt/β-catenin及Runx2介导信号在内的机械转导通路刺激成骨细胞分化、增强矿化并促进骨形成。同时,中等能量ESWT调节破骨细胞活性并将RANKL/OPG平衡转向更协调的重塑,这在BMLs和SBP退化背景下可能特别相关,因为该处重塑是解偶联的。临床前骨坏死及延迟骨折愈合模型中处理骨的组织学分析显示小梁厚度增加、小梁连接性改善及空骨细胞陷窝减少,与从吸收主导转向形成主导的重塑一致。临床上,ESWT已展示减少膝原发性骨髓水肿综合征及股骨头坏死等疾病中BML体积和疼痛的能力。
5.4 炎症调节与间充质细胞活性
ESWT调节局部炎症信号并增加间充质祖细胞的募集、增殖及成骨分化。抗炎效应包括下调促炎细胞因子(白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及白细胞介素-6(IL-6))并在临床前模型中将巨噬细胞极化转向修复性M2表型。同时,ESWT增强骨髓及脂肪来源MSCs向处理区域的迁移并启动其成骨和血管生成分泌组。体外实验中,MSC培养物上的中等能量ESWT已显示增强增殖并使分化偏向成骨和软骨形成谱系而不损害活力。
5.5 总结
ESWT的机械/生物物理刺激可合理地被框架化为调节软骨下腔室的手段——改善血管分布、动员间充质反应及转变重塑平衡——而非仅提供镇痛。血管生成、成骨及免疫调节效应直接受实验数据支持,而一些对联合再生治疗的下游影响仍属假设性并需专门临床评估。
6. 骨软骨单元的再生医学
6.1 PRP与APS
PRP是悬浮于血浆中的自体血小板浓缩物,富含生长因子(血小板衍生生长因子(PDGF)、TGF-β、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、VEGF、表皮生长因子(EGF)及成纤维细胞生长因子(FGF))。膝OA中的多项随机试验和荟萃分析显示关节内PRP在6至12个月的疼痛和功能方面优于透明质酸或安慰剂,且安全性良好。产品特性很重要:贫白细胞PRP制剂与富白细胞制剂相比与更一致的症状获益相关,血小板剂量、活化及制备试剂盒均为临床异质性来源。APS是相关的自体产品,富含抗炎细胞因子(包括IL-1受体拮抗剂、可溶性TNF受体及可溶性IL-1受体II)以及生长因子。APS的随机及观察性研究在长达三年的随访间隔内报告了膝OA的症状获益。
6.2 MSCs
来自骨髓、脂肪组织或滑膜组织的MSCs主要通过旁分泌信号发挥效应——包括分泌抗炎细胞因子、生长因子及细胞外囊泡——而非直接植入。随机试验的荟萃分析报告与对照干预相比疼痛和功能显著改善,短期安全性可接受。可能影响结局的产品特性包括组织来源(骨髓、脂肪、脐带、滑膜)、培养扩增与即时制备制剂、每次注射的细胞剂量及免疫表型和功能表征。骨髓来源MSCs显示出稳健的成骨和软骨形成潜力,是膝OA文献中研究最广泛的来源,而脂肪来源MSCs提供更大的采集便利性和更高产量。
6.3 关节内与骨内递送
Sánchez、Delgado及同事引入了将关节内与骨内PRP浸润相结合的概念,以同时靶向滑膜-软骨腔室和软骨下腔室治疗重度膝OA。在其操作描述中,PRP在透视或超声引导下于标准关节内注射后递送至内侧股骨髁和内侧胫骨平台,使用置于软骨下区的骨套管针。临床系列和队列研究提示晚期疾病中联合方法相比单独关节内PRP在6个月和12个月结局改善。最近一项在86名KL 3-4级膝OA患者中进行的双盲、多中心、随机试验比较了骨内富生长因子血浆(PRGF)与骨内生理盐水,两者均随后接受三次关节内PRGF注射;骨内PRGF组在3、6及12个月时几乎所有KOOS和西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)领域均显示显著更大改善,无严重不良事件。此外,骨内MSC递送近期作为将MSCs直接置于软骨下BMLs和SBP周围区域的策略而受到关注。在研究人员自己的回顾性临床观察中,在关节内MSC + ESWT基础上增加骨内MSC给药的治疗组在SBP破坏但无关节面塌陷患者中显示出最有利的结局趋势。Hernigou及同事在双侧膝OA患者中的随机研究中比较了软骨下BMAC注射与对侧膝关节关节内注射:2年时MRI显示软骨下组结构进展较慢,15年时软骨下递送后转换为关节成形术的膝比例显著较低(60膝中12膝(20%)对比60膝中42膝(70%))。
6.4 再生医学单独无法实现的目标
无论递送如何精细,生物制品作用于其所遇到的微环境。若软骨下灌注差、机械负荷模式仍属病理性,或SBP在持续应力下进行性衰竭,生物学信号可能不足以逆转疾病轨迹。递送至机械上不利的软骨下环境中的细胞或生长因子有被持续炎症消耗或被异常重塑转移的风险,而非被有效整合至修复中。局部微环境之外,肥胖、代谢综合征及持续性机械力线不良等全身因素进一步塑造对生物学干预的反应,无法仅通过骨科生物制剂纠正。
7. 为何联合ESWT与再生医学?
7.1 互补作用模式
联合ESWT与PRP/APS/MSC治疗的机制依据基于对这些方式沿互补轴发挥作用的认知。再生产品递送细胞和分子信号;ESWT修改这些信号必须运作的机械和血管环境。ESWT可增强局部灌注(VEGF、eNOS)、动员并启动间充质祖细胞及促进成骨信号(BMP、Wnt/β-catenin),从而为生物制品准备接受性微环境。PRP和APS递送可作用于滑膜、软骨及骨内放置时作用于软骨下骨髓的生长因子和抗炎细胞因子环境。MSCs提供额外的旁分泌和免疫调节信号,当关节内和骨内递送时可能到达骨软骨单元的两个腔室。测序考虑进一步激励组合:在骨科生物制剂递送前不久应用ESWT可启动微环境并增强反应性,而随访期间应用ESWT可帮助巩固生物学效应;最佳时间关系仍有待确立。
7.2 现有临床证据
ESWT与PRP或MSC治疗联合治疗膝OA的直接高质量随机证据仍有限。在研究人员最近的膝OA伴BMLs患者回顾性临床研究中,比较了四种治疗策略:单独ESWT;APS + ESWT;关节内MSC + ESWT(MSC-A);及关节内和骨内联合MSC + ESWT(MSC-B)。患者按软骨下结构状态分层——特别是SBP破坏和关节面塌陷的存在与否。结局以KOOS在基线和3、6个月时评估。单独ESWT在BMLs但无SBP破坏或关节面塌陷患者中产生有意义的KOOS改善。APS + ESWT趋向于加速症状改善,在滑膜炎突出的患者中获益特别明显。MSC-A + ESWT与病理以关节内成分为主导的患者的临床改善相关。MSC-B + ESWT(含骨内MSC递送)在SBP破坏但无关节面塌陷患者中显示最有利趋势;有关节面塌陷的患者即使联合生物学和机械治疗也显示最小改善。作者明确将这些发现置于回顾性、非随机、单中心设计的限制内,并警告不应进行强因果或比较有效性推断。
7.3 证据强度框架
为免过度陈述当前已知内容,明确区分三层证据。第1层——单独ESWT。随机试验和荟萃分析支持膝OA中短期至中期疼痛和功能改善,随机及前瞻性研究支持骨髓水肿综合征和早期骨坏死中BML/水肿消退。机制效应——VEGF/eNOS上调、血管生成、成骨细胞激活、BMP/Wnt信号及MSC启动——直接受实验数据支持。第2层——单独骨科生物制剂。随机试验和荟萃分析支持关节内PRP、APS及MSC-based产品的症状获益;骨内途径证据包括队列研究、一项骨内PRGF双盲多中心随机试验及一项软骨下BMAC长期随机系列。第3层——ESWT与骨科生物制剂治疗的联合。直接证据目前限于回顾性、非随机、单中心观察性系列,其中反应模式追踪软骨下结构状态。尚无联合治疗的随机试验,联合优于任一单独方式的命题是源自第1、2层及机制推理的假说,而非已确立发现。
8. 分期依赖的治疗概念
整合前述各节,提出膝OA中联合ESWT和再生治疗的分期依赖概念框架。第A阶段——生物学活跃、结构保留的疾病。有症状的BMLs、滑膜炎及不同程度软骨受累但SBP结构保留的患者。关节内PRP或APS联合ESWT在生物学上非常适合;相当比例患者可预期症状反应。此阶段主要治疗任务是减少滑膜炎症、稳定BML活性及在结构恶化前改善机械和血管微环境。第B阶段——SBP损害或不连续但无关节面塌陷。第B阶段涵盖两种结构状况:微结构SBP损害伴连续骨板(第2阶段)和成像可见的SBP不连续(第3阶段)。关节内和骨内联合递送PRP、MSCs或BMAC,连同ESWT介导的机械调节,可能代表合理方法。临床观察提示此阶段是联合治疗——特别是纳入骨内MSC的策略——提供最大增量价值的阶段。概念上,第B阶段是所提出的塌陷前治疗窗口的靶点:腔室结构受损但尚未几何失败,细胞和机械输入仍可能影响修复轨迹。同时,影像学晚期疾病——包括KL 4级改变的膝——本身并不构成关节成形术的无条件指征。因为KL分级和结构阶段独立,此类膝应在假定关节成形术为唯一选择前按SBP完整性和关节面状态分期。当软骨下腔室保留足够活力时,骨内骨科生物制剂治疗联合ESWT的试验可提供有意义的症状及潜在结构获益,并在经选择的患者中——作为需前瞻性验证的假说——推迟或可能避免关节成形术。第C阶段——关节面塌陷。一旦关节面塌陷,机械支撑丧失,当前再生工具无法实现宏观结构的生物学重建。手术关节重建或关节成形术常成为适当考虑。生物学和机械转导治疗在症状管理或作为手术周围辅助方面仍可能有作用,但结构修饰预期应有所节制。
9. 局限性与安全性考虑
骨内递送的操作安全性涉及操作痛、出血和感染风险,并带有医源性软骨下骨折的理论风险,尤其在骨质减少骨中;针尖放置接近结构受损的SBP需要仔细的轨迹规划。现有系列报告的安全性可接受,但这些系列较小,无法排除罕见并发症。成像引导(透视或超声)和操作者经验是先决条件,结局可能依赖操作者;标准化培训和操作描述在更广泛采用前是必需的。聚焦ESWT应用于不连续SBP或囊样病变上方原则上可能加速而非阻止结构衰竭。现有系列中未出现此类信号,但这些研究并非为检测此信号而设计。因此建议ESWT处方前进行软骨下结构分期,第3阶段能量滴定应保守,结构晚期膝治疗期间应重复结构成像。MSC-based产品在组织来源、扩增状态、剂量及表征方面存在差异,制造变异性直接影响疗效和安全性;PRP在血小板剂量和白细胞含量方面存在差异。细胞干预受司法管辖区特定监管框架约束——日本为《再生医学安全法》——试验外临床使用应在此类框架内进行,并以前瞻性登记捕获不良事件。联合概念的直接证据是回顾性和观察性的,阶段框架包括第2阶段未经验证,且作为无预注册方案或正式偏倚风险评估的叙述性综述,本文本身受选择偏倚影响。
10. 未来研究方向
需要充分把握的随机研究来检验联合ESWT和关节内±骨内PRP/APS/MSC治疗是否在明确患者分层中改善症状和结构结局。试验应预先指定软骨下结构状态和BML活性作为分层变量,并使用标准化结局测量包括KOOS、WOMAC、基于影像的结构进展及患者报告的时间至关节成形术。试验队列应使用MRI-derived软骨下生物学活性指标(BML大小、MOAKS-type评分、SBP轮廓)结合临床和功能测量进行分层。骨重塑(CTX-I、PINP)、软骨转换(uCTX-II、COMP)、滑膜炎症及神经营养活性(如NGF)的分子和影像生物标志物可补充当前成像以定义生物学活性表型并监测治疗反应。塌陷前治疗窗口的概念暗示更早干预可能更有效。前瞻性研究应检查从BML检测到干预的时间作为结局修饰变量,并评估是否需要重复联合治疗周期以维持获益。能量通量密度、脉冲数、疗程数、聚焦与径向方式及相对于BML位置的解剖靶向值得为软骨下骨应用进行系统优化。
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