股骨頭（髖部）壞死，又稱股骨頭缺血性壞死，是由不同病因導致流向骨骼的血液被切斷或減少，從而使股骨頭進一步缺血、壞死、甚至塌陷的一種病變。

醫(yī)學界對這種疾病的認識可以追溯到百年前，當時股骨頭壞死還是一種較為少見的疾病，隨著糖皮質激素的面世及人們出行方式的改變，股骨頭壞死患者開始激增。

據統(tǒng)計，世界上有3000萬人正在遭遇這種嚴重的骨關節(jié)疾病，他們大多集中在30-50歲之間，正好處在人生的黃金期。若沒有進行及時干預，患者髖關節(jié)球窩關節(jié)的球部分還會自行塌陷，造成行走障礙。

△股骨頭缺血性壞死圖示

此時，一般會依靠人工關節(jié)置換術來拯救“報廢”的髖關節(jié)，但使用“人工零件”絕非一勞永逸。就目前技術而言，盡管髖關節(jié)假肢的壽命在不斷延長，但零件翻修仍是每個患者未來的必經之路，這意味著患者需要（大多在老年期）再次接受入侵性手術，存在一系列的風險及潛在并發(fā)癥的可能。

為了繞過這種二次傷害，耶魯大學外科醫(yī)生丹尼爾·維茲尼亞（Daniel Wiznia）博士正在實踐一種外科技術，試圖通過患者自身干細胞來實現骨骼再生，血流恢復，以避免進一步的介入手術。

“這種療法將重塑原有規(guī)則。”Wiznia博士如此說道。

Wiznia博士將我們的骨骼比作了餐盤：“隨著時間的推移，餐盤的釉面會產生裂縫并最終引發(fā)破裂。我們的骨骼也是如此，不同點在于我們的血液能為骨骼提供營養(yǎng)，其中的細胞每天都在為我們修復裂縫?！?/span>

他繼續(xù)解釋道：“但對于缺血性壞死的患者而言，由于不再有血液供應，他們的骨骼無法自行再生和修復裂縫，股骨頭也因沒有營養(yǎng)而開始死亡。”

△耶魯大學髖和膝關節(jié)整形外科醫(yī)生丹尼爾·維茲尼亞

這是股骨頭缺血性壞死的后果，也是干細胞能有所作為的領域。因具有多向分化及自我更新的能力，在一定的誘導下，干細胞能夠分化再生為新的血管、肌肉、甚至骨骼。這意味著我們不需要依賴冷冰冰的髖關節(jié)假肢，而是能用嶄新的骨頭去替換受傷的骨頭，

與此同時，Wiznia博士也提到了治療股骨頭缺血性壞死的另一大挑戰(zhàn)—外科醫(yī)生明明要在三維空間中進行手術，卻只能依賴x光等二維圖像定位。

如果實際治療區(qū)域偏移，勢必會影響手術效果。為此，擁有骨科和機械工程、材料科學雙重領域經驗的Wiznia博士，決定在干細胞療法中引入3D成像技術。

他與耶魯大學工程與應用科學學院、耶魯大學醫(yī)學院的綜合3D外科團隊進行了密切合作，通過計算機創(chuàng)建患者髖關節(jié)的3D模型，為每位患者量身定制一套手術方案，以便醫(yī)生可以精確地瞄準骨壞死區(qū)域。

“這將大大提高整體術后成功率?！盬iznia補充道。

△ 含有干細胞的材料會被注射到骨壞死區(qū)域

而在具體操作中，Wiznia首先從病人的骨盆中獲取了適量骨髓，并在手術室內使用離心機以分離和濃縮個體自身的干細胞。隨后創(chuàng)建髖關節(jié)的3D模型，并精準定位缺血性壞死的區(qū)域，最后將含有干細胞的材料注射其中。

這種手術只會產生3-4個1cm的切口，患者通常1-2周就能恢復行動。而術后不久，他們缺血性壞死區(qū)域的血液供應恢復了活力，骨骼重新填滿了新的細胞。

Wiznia博士總結道：這種結合3D成像技術的新型干細胞療法，可以改善股骨頭缺血性壞死患者的病情，降低股骨頭塌陷的風險并減輕疼痛，而這一改變也終將轉化為更少的年輕患者需要髖關節(jié)置換術以及晚年第二次的入侵性手術。

02

當器官變成“零件”

干細胞開啟醫(yī)學新時代

事實上，干細胞的再生能力并不局限于血液、骨骼還有肌肉，作為我們體內的原始細胞，它其實是我們身體里大多數細胞的來處，換言之，只要外界能給予干細胞適當的引導，它也能按需分化為心肌細胞、胰島細胞、肝臟細胞等。

這樣的特性給予了科學家們無盡的想象，他們認為：干細胞或許會是人工“器官”的最佳來源。

2014年，日本利用iPS細胞衍生視網膜細胞并成功移植，5年后，iPS細胞已經能聯合3D打印制造出血管、心室和心房一應俱全的迷你版“心臟”。當時間來到今年，iPS細胞已完成肝臟、腎臟和胰腺等復雜器官的初步打印。

△左上圖3D打印心臟，左下圖iPSC制成角膜，右上圖細胞3D打印耳朵，右下圖干細胞培育類血管器官

雖然這些類器官組織還不能真正地替代人體的器官，但我們仍可以期待這樣一個未來：待到干細胞技術成熟，人類的組織器官就像是“汽車零件”，無論哪個零件出現損壞都能替換、再生。

這不但意味著組織器官上的疾病將不攻自破，還有望改寫人類的極限壽命，到那時，“向天再借幾百年”的夢想或許真能走向現實。

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面對股骨頭缺血性壞死，人工關節(jié)置換術似乎已經足夠優(yōu)秀，但研究者依舊在竭盡所能地更新療法，規(guī)避傷害?？茖W是不會停滯不前的。畢竟，每種疾病都需要一個最優(yōu)解，而每位患者都值得收獲更好的人生。