随着全民健身运动的普及和人口老龄化的进展，因各种原因导致膝关节软骨损伤的发病率逐年递增，严重影响着人们的工作与生活。

关节软骨为透明软骨，其对关节功能的发挥起着至关重要的作用。由于软骨缺乏直接的血液供应、淋巴循环和神经支配，并具有低代谢的生理特点，主要依靠关节液营养，损伤后自我修复能力非常有限，治疗十分困难，持续发展会导致骨关节炎。如何对受损的关节软骨进行修复、恢复关节面完整性和防止关节退变，成为骨科和运动医学亟待解决的难题，目前已成为研究最热门的领域之一。

软骨功能

软骨主要起到减少摩擦、吸收震荡、传导和分布负荷、维持和承载接触应力。关节软骨提供了一种光滑的支撑面，骨组织可以在这种支撑面上无摩擦的滑动或者相互间旋转运动。另外，关节软骨的表面就像一个形状可变的软垫，可以分散并降低由于体育活动而产生的高负荷应力。关节软骨更是一种弹性极高的物质，在其一生中，可以承受上千万次的循环负重活动。膝关节骨软骨损伤非常常见，创伤（扭伤、摔伤等）和退行性改变（骨关节炎）是软骨损伤的主要原因。在超过31516例膝关节镜检查中发现，63％的患者（19827例）存在关节软骨损伤，由于力学因素，其中内侧股骨髁及髌股关节是最常的损伤部位。

诊断

临床表现

关节持续性的钝痛，活动后加重，可有打软腿表现。股骨髁软骨损伤患者在跑步、下楼梯时，会出现关节间隙周围疼痛；而髌股关节软骨损伤则会出现上楼梯、半蹲或坐位站起时膝关节前方疼痛。关节活动度一般正常，如出现关节肿胀、积液或有游离体存在时，可出现关节活动受限或关节交锁。 

体格检查

膝关节内翻或屈曲畸形、股四头肌萎缩；关节屈伸受限、膝关节过屈过伸痛（+）、髌骨挤压试验（+）、髌骨研磨试验（+）、浮髌试验（+）等。 

影像学检查

X线可见关节间隙变窄、骨质增生等退行性改变，还可见关节游离体存在等；MRI评价关节软骨损伤有效，可发现软骨损伤及软骨下骨病变，同时可发现伴随的损伤，如半月板撕裂、交叉韧带损伤

治疗

康复治疗

主要包括调整生活、运动方式；运动疗法；物理因子治疗；矫形器、助行器辅助。

1、调整生活、运动方式；比如控制体重，减少过度活动，减少爬楼梯、爬山，下楼梯、下山。

2、运动疗法；包括肌肉力量、肌肉耐力的训练，例如静蹲等训练方式。手法或机器辅助的关节被动活动，不负重的关节主动活动；推拿、按摩可促进局部血液、淋巴循环，松解粘连，防止关节僵硬、挛缩，有利于改善关节活动度。

3、物理因子治疗；局部热敷，局部温水浴，中频电疗等，常和其他治疗方式协同使用。

药物

非甾体类抗炎药、硫酸氨基葡萄糖口服，皮质类固醇激素、透明质酸关节腔注射等。

此外，对于严重的膝关节退行性骨病患者保守治疗效果不佳的，关节镜手术及关节置换术也是其中的治疗选择。

膝关节矫形器

通过对膝关节两侧分别施加大小不等的轴向拉伸力，根据力与反作用力原理、杠杆原理及力的分解原理，产生一个向力较小侧方向的矫正力矩，在矫正力线，减轻患者患侧负荷的同时，对对侧进行局部减荷，从而避免加剧对侧的磨损。

上海交通大学医学院附属第九人民医院王金武教授、戴尅戎院士团队还将3D打印技术运用在了膝关节矫形支具的设计制造中，研发了新型个性化3D打印单侧减荷式膝关节支具，在个性化治疗的同时还减轻了矫形支具的重量，大幅度提升了患者佩戴矫形支具时的舒适度。

患者未佩戴（左）和佩戴（右）新型矫形支具负重位下肢全长X线片

患者佩戴矫形器行走，并通过步态实验对佩戴支具前后的步态数据进行测算、分析。实验数据结果初步证明，受试者佩戴膝关节内侧减压矫形器后，支撑相后期（膝关节承重的重要周期）膝关节外翻角增大，膝关节内侧力线向外侧转移，膝关节内侧压力降低。对于早、中期的膝骨关节炎患者，佩戴合理设计的膝关节矫形支具能够矫正下肢力线，从而减轻患髁受力，减轻疼痛、改善患处功能并增加膝关节稳定性。

71岁李阿姨，因右膝关节疼痛多年，行走蹒跚，影响生活而来我院骨科就诊，行影像学检查。发现双膝关节间隙狭窄，右膝为主，关节面毛糙，关节面下骨质密度不均，诊断为右膝骨关节炎，行一段时间药物治疗后，疼痛无明显缓解。在九院3D打印门诊佩戴膝关节矫形器，自述目前出行及各项活动都更加方便，活动时已基本不再出现疼痛，对其生活质量明显提高。在佩戴膝关节矫形器后，可旅行、爬山，对于这类运动休闲项目也不再担心出现膝关节的疼痛及不适。

个性化3D打印单侧减荷式膝关节支具在2019年1月初，申报首个科研机构第二类医疗器械“定制式增材制造膝关节矫形器”获批上市，上海交通大学医学院附属第九人民医院、上海交通大学获得国内第一个3D打印医疗器械注册证，也是注册人制度下科研机构申请到的国内首张医疗器械注册证。

干细胞治疗膝骨关节炎

间充质干细胞(简称MSCs)作为一种具有多项分化潜能的细胞，逐渐显示出其在治疗骨关节炎软骨病变中的优势。MSCs 在特定的信号刺激下能够成为转化为某种特化细胞从而发挥功能，MSCs还能够分泌多种酶和营养因子参与旁分泌过程，发挥抗凋亡、抗纤维化、抗氧化、抗炎、促进血管生成等作用。体外研究显示，间充质干细胞与软骨细胞在体外共培养，能够增强软骨细胞增生能力以及细胞外基质合成，并能够显著降低软骨细胞纤维化，降低软骨细胞凋亡数量。
已有多项临床前期研究证实，关节腔内直接注射MSCs对骨关节炎有一定的治疗作用，关节软骨厚度和软骨下组织修复较注射前明显改善;随访半年与随访1年相比，患者症状缓解，在注射半年时达到最高峰。IxCell  hUC-MSC-O由王金武教授、戴尅戎院士领衔的科技部重大专项课题与上海生物科技单位合作，从健康人脐带组织中分离提取的间充质干细胞，临床前研究已初步证明了IxCell  hUC-MSC-O治疗膝骨关节炎的安全性和有效性，并通过了中国国家药监局CDE的相关审查，支持IxCell hUC-MSC-O用于治疗膝骨关节炎的临床研究。