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Clinical Outcomes of Biomaterial-Based Cartilage Repair Strategies for Knee Chondral Defects: A Systematic Review and Meta- Analysis

这项包含 7 项研究、涉及 160 名患者的系统评价和荟萃分析表明，基于水凝胶的支架在治疗局灶性膝关节软骨损伤方面展现出令人鼓舞的 12 个月 MRI 及患者报告结局，支持其作为骨髓刺激技术有效辅助手段的角色。

原作者： Caroline Smith, Elizabeth Beaulieu, Michelle Schmidt, Justin Gumbs, Alberto Suarez, Jonathan T. Wu, Isabella Merem, Jaden Wise, Maohua Lin, Frank D. Vrionis

发布于 2026-10-05

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CC BY 4.0

原作者： Caroline Smith, Elizabeth Beaulieu, Michelle Schmidt, Justin Gumbs, Alberto Suarez, Jonathan T. Wu, Isabella Merem, Jaden Wise, Maohua Lin, Frank D. Vrionis

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

在膝盖内部，一层被称为关节软骨的平滑、润滑的组织在骨骼之间起着缓冲垫的作用。这种材料旨在让关节在滑动时没有摩擦，并吸收行走或跑步时的冲击力。然而，与皮肤或肌肉不同，这种软骨中的血管和细胞非常少，这意味着它几乎没有自我修复的能力。当出现局灶性缺陷（即特定的孔洞）时，它通常不会自行愈合。相反，这种损伤会导致持续的疼痛、活动受限，并最终导致关节退化为骨关节炎。几十年来，外科医生一直试图修复这些孔洞，通常使用一种被称为“微骨折术”的技术，即通过在骨骼中钻出微小的孔洞来释放骨髓并刺激愈合。虽然这种方法很常见，但生长回来的新组织通常是原始软骨的一种较弱的、类似瘢痕的版本，这引发了人们对这种修复能维持多久的疑问。

近年来，科学家们转向了一种不同的方法来帮助身体重建这种组织：水凝胶。这些是利用天然或合成材料制成的胶状支架，可以放置在缺陷处，以固定骨髓血块并为新组织的生长提供支持环境。其理念在于，通过给身体一个更好的结构去利用，修复后的组织可能会更强壮、更耐用。但由于存在许多不同类型的这类水凝胶以及许多种使用方式，医生们很难知道哪一种效果最好，或者患者究竟可以期待什么样的结果。为了回答这个问题，来自佛罗里达大西洋大学及其他机构的一个研究小组致力于收集并分析有关这些基于水凝胶的修复效果的现有证据。

研究人员进行了一项系统评价，这是一种严谨的方法，旨在寻找关于某一主题的所有相关研究，检查其质量，并将数据结合起来，以获得比任何单一研究都更清晰的图景。他们搜索了医学数据库，寻找发表在 2016 年至 2026 年之间、针对患有膝盖局灶性软骨缺陷并接受过水凝胶治疗的成年人的研究。他们特别关注了在手术一年后报告结果的研究，这是观察修复组织是否成熟的标准时间点。团队主要关注两个方面：通过磁共振成像（MRI）观察修复情况，以及患者的感觉和功能。对于 MRI 结果，他们使用了名为 MOCART 的评分系统，该系统根据修复组织填充孔洞的效果以及与周围软骨的匹配程度来对质量进行评分。对于患者的感觉，他们查看了 IKDC 评分，这是一种常见的问卷，询问患者关于疼痛、肿胀以及执行日常活动能力的状况。

在筛选了数百篇文章后，该团队确定了七项符合其严格标准的的研究，涉及总计 160 名成功报告了结果的患者。这些研究使用了各种水凝胶材料，包括一些由壳聚糖等天然物质制成的材料，以及一些由天然和合成成分混合而成的材料。研究人员发现，平均而言，辅助水凝胶的修复产生了令人鼓舞的结果。用于评估修复组织质量的汇总 MRI 得分为 71.2 分（满分 100 分），这表明新组织很好地填充了缺陷，并在结构上表现稳健。在患者感觉方面，平均得分为 70.2，表明功能处于中等至良好的水平，且症状有所减轻。

分析还探讨了特定类型的水凝胶表现是否有所不同。当研究人员将重点放在一组使用特定天然水凝胶（称为 CarGel）的研究上时，结果非常一致，具有相似的平均 MRI 得分，且不同研究之间的差异极小。这表明这种特定的材料能够产生可靠的短期结构性修复。另一项使用结合了合成与天然元素的混合材料的研究报告了最高的单项 MRI 得分，暗示混合材料可能具有某些优势，尽管数据量太有限，尚无法得出定论。研究人员指出，虽然结果是积极的，但目前的证据尚不足以宣布某种类型的水凝胶优于所有其他类型，也无法证明这些方法优于现有的治疗手段。所包含的研究规模相对较小，且许多是观察性研究，而非大规模的随机对照研究。

最终，该综述得出结论：使用水凝胶支架辅助软骨修复是一种极具前景的策略，似乎有助于身体在短期内形成质量更好的修复组织。研究结果支持了这样一种观点，即这些材料可以作为改善标准手术效果的有用工具。然而，作者强调，仍需要更多的研究。未来的研究应当直接对比不同类型的水凝胶，长期追踪患者以观察修复效果是否持久，并使结果报告标准化。目前，选择使用哪种水凝胶仍需谨慎决策，必须考虑到患者损伤的具体细节以及外科医生的专业经验，因为这项科学仍在不断演进，以寻找恢复膝关节的最佳路径。

技术摘要：生物材料辅助下膝关节软骨损伤修复的临床疗效

问题陈述
膝关节关节软骨损伤是导致疼痛和功能障碍的常见原因，特别是考虑到该组织由于血管化程度低和细胞密度低，其内在的再生能力极差。虽然微创骨髓成骨术（microfracture）仍是针对局灶性损伤的常用手术干预手段，但其产生的修复组织通常是纤维软骨而非持久的类透明软骨，这引发了对长期关节保护能力的担忧。尽管基于水凝胶的支架已作为骨髓刺激术的辅助手段出现，旨在稳定骨髓血块并支持组织再生，但现有的文献呈现出异质性的结果。以往的系统评价大多早于近期的水凝胶技术（例如 UPAL、GelrinC），这使得外科医生在选择生物材料或向患者说明在关键的一年节点上预期的结构与功能恢复时，缺乏足够的证据指导。

研究方法
本研究是一项根据 PRISMA 2020 指南进行并已在 PROSPERO 注册的系统评价与荟萃分析。作者检索了 2016 年至 2026 年间发表在 PubMed/MEDLINE、Embase、Scopus 和 Cochrane CENTRAL 的研究。

纳入标准： 本综述纳入了接受天然或合成水凝胶疗法治疗的成年患者，其患有局灶性软骨或软骨骨损伤。研究必须报告 MRI 评估结果（具体为 MOCART 评分），且随访时间至少为 12 个月。排除标准包括涉及生长因子、干细胞、自体植入物、小儿人群或非膝关节部位的研究。
数据合成： 本研究共纳入 7 项研究，涉及 160 例报告的修复结果。其中 5 项研究（106 例患者）提供了主要结局（12 个月 MOCART 评分）的数据，4 项研究（51 例患者）提供了次要结局（国际膝关节文献委员会 [IKDC] 评分）的数据。
统计分析： 使用随机效应模型计算合并平均值及其 95% 置信区间 (CI)。使用 Cochran's Q 检验和 $I^2$ 统计量评估异质性。进行了敏感性分析（留一法）以及针对 CarGel 的探索性亚组分析。使用非随机研究方法指数 (MINORS) 工具评估偏倚风险。

核心贡献与结果
分析综合了多种研究设计的数据，包括随机对照试验、前瞻性和回顾性队列研究以及病例系列研究。纳入的水凝胶涵盖了天然（基于壳聚糖的 CarGel、超纯藻酸盐 UPAL）到混合/合成（Chondrotissue、GelrinC）的范围。

主要结局 (MOCART 评分)： 对 12 个月 MOCART 评分的随机效应荟萃分析显示，合并平均值为 71.2 (95% CI 66.2 – 76.2)。观察到中度异质性 ( $I^2 = 66.8\%$ )。敏感性分析表明，Schreiner 等人的研究（评估混合水凝胶 GelrinC）是导致较高的合并估计值和观察到的异质性的主要因素；剔除该研究后，平均值降至 68.7，且消除了异质性 ( $I^2 = 0\%$ )。
亚组分析 (CarGel)： 对使用 CarGel（一种基于壳聚糖的支架）的研究进行的探索性分析显示，合并 MOCART 评分为 68.9 (95% CI 65.3 – 72.5)，异质性极低 ( $I^2 = 0\%$ )。
次要结局 (IKDC 评分)： 合并的 12 个月 IKDC 评分为 70.2 (95% CI 65.5 – 74.9)，研究间异质性极低 ( $I^2 = 0\%$ )。
偏倚风险： 入选研究普遍表现出中度偏倚风险，其局限性包括样本量较小、病例系列研究缺乏对照组以及回顾性设计。

意义与主张
作者声称，水凝胶辅助的软骨修复与局灶性膝关节关节软骨损伤的短期结构和临床结局具有“令人鼓舞”的关联。71.2 的合并 MOCART 评分表明修复组织的结构质量良好，可能优于历史上的非水凝胶技术基准（例如单纯微创术或碎软骨植入术），但作者明确指出这种比较是间接的，并不证明其优越性。

本文认为，水凝胶支架作为骨髓刺激术的有效辅助手段，能够促进可重复的早期修复组织形成。具体而言，CarGel 结果的一致性表明它可能为短期结构修复提供可靠的选择。然而，作者保持了审慎的态度，指出目前的证据基础尚不足以确定某一类水凝胶是否优于另一类。作者总结道，水凝胶的选择应保持个体化，需考虑病变特征和材料属性，并呼吁未来开展标准化影像学、长期随访以及生物材料类别间直接比较的研究，以明确哪些配方和患者群体能从中获益最大。

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