低強度脈沖聚焦超聲治療膝骨關節(jié)炎安全性、有效性隨機對照臨床試驗及作用機制研究.pdf

1、背景:
　　骨性關節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)好發(fā)于人體承重關節(jié)，以膝骨關節(jié)炎(Knee osteoarthritis,KOA)最為多見。該病以關節(jié)軟骨完整性破壞以及關節(jié)邊緣軟骨下骨板病變，導致關節(jié)癥狀和體征的一組異質性、慢性關節(jié)疾病。現(xiàn)階段，骨性關節(jié)炎的治療目的在于緩解疼痛、延緩疾病的進展、保護關節(jié)功能、改善生活質量。OA治療包括患者健康教育、運動及生活指導、物理治療、藥物治療及手術治療等。然而目前傳統(tǒng)藥物及手術治

2、療存在副作用多、創(chuàng)傷大、醫(yī)療成本高等缺點。因此，目前急需一種安全、有效、便捷的治療方法，以改善治療現(xiàn)狀。
　　傳統(tǒng)非聚焦超聲應用于骨關節(jié)炎的治療已有60余年，多采用較高的頻率（兆赫級）、較高的聲強（W/cm2），連續(xù)的能量輸出方式作用于關節(jié)周圍軟組織通過溫熱效應發(fā)揮作用，也稱為深部熱療。而OA病變核心在于關節(jié)軟骨的退變，因為軟骨位置較深，較高頻率的非聚焦超聲穿透能力差，在傳播過程中能量發(fā)生衰減，很少有超聲能量進入到關節(jié)間隙內，難以

3、直接作用于關節(jié)軟骨，導致治療效果不確定。國際骨關節(jié)炎研究學會（OARSI）發(fā)布的2014版指南也將治療超聲判定為療效“不確定”。因此，需要從超聲物理特性和生物學效應方面考慮選擇更適合深達關節(jié)軟骨治療KOA的超聲治療技術。本研究基于前期基礎研究的結果選擇聲強120mW/cm2、頻率0.6MHz的脈沖式聚焦超聲(Focused low intensity pulsed ultrasound,FLIPUS)治療KOA，通過隨機對照試驗驗證FL

4、IPUS治療KOA臨床安全性和有效性，形成可行的超聲治療方案，并為臨床治療提供科學依據。
　　目的:
　　1.評價FLIPUS治療KOA的臨床安全性及有效性。
　　2.通過病理學觀察明確新西蘭兔骨關節(jié)炎模型的發(fā)病特點與人類KOA的發(fā)病特點是否一致。借鑒人類KOA軟骨損傷的MRI評價標準，建立該動物模型軟骨損傷的MRI評價標準，為評價不同發(fā)病階段的動物模型提供一種無創(chuàng)的方法。
　　3.通過研究軟骨基質中II型膠原及

5、蛋白聚糖含量的變化，闡明FLIPUS對軟骨細胞基質環(huán)境的影響。
　　4.通過研究關節(jié)腔積液量的變化以及滑液中PGE2、NO含量變化，闡明FLIPUS對軟骨細胞滑液環(huán)境的影響。
　　5.通過研究FLIPUS對軟骨細胞增殖及凋亡的影響，闡明FLIPUS改善軟骨基質代謝紊亂的機理。
　　方法:
　　1.根據入選標準及排除標準選擇100例KOA受試者，將受試者隨機分為A組（FLIPUS+雙氯芬酸鈉緩釋片組）、B組（假FL

6、IPUS+雙氯芬酸鈉緩釋片組）。A組每天接受FLIPUS治療1次，每次20min，10次一個療程；B組超聲治療不啟動開始按鈕，實行假超聲治療，每天治療1次，每次20min，10次一個療程。2組均口服雙氯芬酸鈉緩釋片75mg，一日一次，10天一個療程。評價治療前基線情況，分別與治療第3次、第6次及第10次觀察其療效，統(tǒng)計各時間點總有效率及不良事件發(fā)生率。治療結束后4周及12周各隨訪一次，評價隨訪療效。
　　2.采用Hulth法建立成

7、年雄性新西蘭兔雙膝骨關節(jié)炎模型。術前、術后2周、4周及8周進行MRI掃描，處死動物后取軟骨標本進行大體觀察。通過大體觀察及多序列MRI掃描連續(xù)地的動態(tài)觀察其軟骨、軟骨下骨損傷情況，骨贅大小的變化，闡明其病理學改變規(guī)律。
　　3.選擇發(fā)病早期的新西蘭兔KOA模型為超聲干預對象。30只模型兔根據超聲干預時間不同分為2周組、4周組及8周組(2周組、4周組及8周組即超聲分別干預2周、4周、8周)，每組10只。15只正常兔作為空白對照，空白

8、對照組也分為2周組、4周組及8周組，每組5只，隨機選擇治療側和對照側后肢。術后4周開始對治療側股骨內髁予以聲強120mW/cm2、頻率0.6MHz的FLIPUS體外治療，每周5天，每天1次，每次20min。對照側予以假超聲治療。各組實驗兔分別于治療后2周、4周和8周處死，采用番紅O-固綠染色及II型膠原免疫組化分析評價軟骨基質中蛋白聚糖及II型膠原含量變化；采用病理組織學觀察、免疫組織化學分析及細胞生物學手段觀察 FLIPUS對軟骨細胞

9、增殖-凋亡影響；通過MRI掃描定量分析關節(jié)積液變化， ELISA及硝酸還原酶法測定PGE2及NO含量變化闡明FLIPUS對滑液環(huán)境的影響。
　　結果:
　　1. A組在治療后第6次、第10次2個評價時間點的WOMAC、VAS評分優(yōu)于B組(p＜0.05)。A組在治療后第10次的Leguesne指數(shù)評分優(yōu)于B組(p＜0.05)。A組在治療結束后膝關節(jié)活動度大于B組，差異無統(tǒng)計學意義(p＞0.05)，但A組在治療后膝關節(jié)活動度改善

10、值優(yōu)于B組(p＜0.05)。A組在治療結束后步行速度大于B組(P＜0.05)。在改善患者生活質量方面，A組在一般健康情況、生理機能、社會功能、軀體疼痛、活力及精神健康改善評分要優(yōu)于B組(P＜0.05)。治療第3次、第6次及第10次，A組與B組的在改善關節(jié)功能方面的總有效率分別為42.86％、97.96%、97.96%及6.25%、58.33%、77.08%；A組與B組的在緩解關節(jié)疼痛方面的總有效率分別為38.78%、91.84%、100

11、%及14.58%、75%、81.25%。A組在各療效評價時間點的總有效率均高于B組(p＜0.05)。治療結束后4周及12周隨訪，A組在VAS評分及Leguesne評分方面均優(yōu)于B組(P＜0.05)。在治療過程中，無一例不良事件與超聲治療有關。
　　2.Hulth法建立實驗兔雙膝骨關節(jié)炎模型，通過大體觀察及多序列MRI掃描觀察軟骨、軟骨下骨損傷及骨贅的動態(tài)變化規(guī)律。結果顯示隨著造模時間的延長，軟骨及軟骨下骨損傷程度逐漸加重(p=0.

12、000)，關節(jié)內側部分軟骨損傷較外側部分嚴重(p=0.000)，骨贅逐漸增大(p=0.000)，表明該動物模型能高度模擬人類KOA軟骨損傷特點。3.2周組、4周組及8周組FLIPUS側II型膠原及蛋白聚糖含量明顯高于對照側，但仍低于正常側(p＜0.05)。隨著治療時間延長，各組FLIPUS側和對照側的II型膠原及蛋白聚糖含量均進行性的減少，但FLIPUS側的減少程度更輕，即丟失更少，提示FLIPUS能延緩KOA病變程度。
　　4.

13、2周組中FLIPUS側軟骨細胞增殖率高于對照側及空白側，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.05)。4周組及8周組中，F(xiàn)LIPUS側軟骨細胞增殖率與對照側相比，差異無統(tǒng)計學意義。各組FLIPUS側軟骨細胞凋亡率均低于對照側，但仍高于空白側(p＜0.05)。
　　5.2周組、4周組及8周組FLIPUS側關節(jié)積液量明顯少于對照側，但仍較正常側關節(jié)積液量多，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.05)。各組FLIPUS側關節(jié)積液中PGE2及NO含量明顯少

14、于對照側，但仍高于正常側PGE2及NO含量，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.01)。
　　結論:
　　1.臨床研究結果表明，F(xiàn)LIPUS治療KOA安全、有效。
　　2.MRI能準確反映軟骨及軟骨下骨損傷程度，可以通過借鑒人類KOA軟骨損傷的MRI分級標準評價該動物模型軟骨損傷程度，為選擇不同疾病階段的KOA動物模型提供一種無創(chuàng)評價的方法。
　　3.FLIPUS通過降低關節(jié)腔積液量及積液中炎癥因子(PGE2、NO)水平