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股骨头坏死晚期患者常因股骨头严重塌陷、脱位或继发性骨关节炎，而不得不考虑人工关节置换。但这种疗法并不完美，由于髋关节假肢存在使用寿命，许多患者不得不（多在老年期）再次面临入侵性手术。
为了规避这种二次伤害，耶鲁大学外科医生丹尼尔·维兹尼亚博士研发了一种结合干细胞疗法与3D成像技术的全新疗法，能够改善患者股骨头血流，促进骨骼再生，有望降低10%髋关节置换术的需求。
股骨头（髋部）坏死，又称股骨头缺血性坏死，是由不同病因导致流向骨骼的血液被切断或减少，从而使股骨头进一步缺血、坏死、甚至塌陷的一种病变。
医学界对这种疾病的认识可以追溯到百年前，当时股骨头坏死还是一种较为少见的疾病，随着糖皮质激素的面世及人们出行方式的改变，股骨头坏死患者开始激增。
据统计，世界上有3000万人正在遭遇这种严重的骨关节疾病，他们大多集中在30-50岁之间，正好处在人生的黄金期。若没有进行及时干预，患者髋关节球窝关节的球部分还会自行塌陷，造成行走障碍。
△股骨头缺血性坏死图示
此时，一般会依靠人工关节置换术来拯救“报废”的髋关节，但使用“人工零件”绝非一劳永逸。就目前技术而言，尽管髋关节假肢的寿命在不断延长，但零件翻修仍是每个患者未来的必经之路，这意味着患者需要（大多在老年期）再次接受入侵性手术，存在一系列的风险及潜在并发症的可能。
为了绕过这种二次伤害，耶鲁大学外科医生丹尼尔·维兹尼亚（Daniel Wiznia）博士正在实践一种外科技术，试图通过患者自身干细胞来实现骨骼再生，血流恢复，以避免进一步的介入手术。
“这种疗法将重塑原有规则。”Wiznia博士如此说道。
01
防止股骨头坍塌
干细胞的骨骼再生术
Wiznia博士将我们的骨骼比作了餐盘：“随着时间的推移，餐盘的釉面会产生裂缝并最终引发破裂。我们的骨骼也是如此，不同点在于我们的血液能为骨骼提供营养，其中的细胞每天都在为我们修复裂缝。”
他继续解释道：“但对于缺血性坏死的患者而言，由于不再有血液供应，他们的骨骼无法自行再生和修复裂缝，股骨头也因没有营养而开始死亡。”
△耶鲁大学髋和膝关节整形外科医生丹尼尔·维兹尼亚
这是股骨头缺血性坏死的后果，也是干细胞能有所作为的领域。因具有多向分化及自我更新的能力，在一定的诱导下，干细胞能够分化再生为新的血管、肌肉、甚至骨骼。这意味着我们不需要依赖冷冰冰的髋关节假肢，而是能用崭新的骨头去替换受伤的骨头，
与此同时，Wiznia博士也提到了治疗股骨头缺血性坏死的另一大挑战—外科医生明明要在三维空间中进行手术，却只能依赖x光等二维图像定位。
如果实际治疗区域偏移，势必会影响手术效果。为此，拥有骨科和机械工程、材料科学双重领域经验的Wiznia博士，决定在干细胞疗法中引入3D成像技术。
他与耶鲁大学工程与应用科学学院、耶鲁大学医学院的综合3D外科团队进行了密切合作，通过计算机创建患者髋关节的3D模型，为每位患者量身定制一套手术方案，以便医生可以精确地瞄准骨坏死区域。
“这将大大提高整体术后成功率。”Wiznia补充道。
△ 含有干细胞的材料会被注射到骨坏死区域
而在具体操作中，Wiznia首先从病人的骨盆中获取了适量骨髓，并在手术室内使用离心机以分离和浓缩个体自身的干细胞。随后创建髋关节的3D模型，并精准定位缺血性坏死的区域，最后将含有干细胞的材料注射其中。
这种手术只会产生3-4个1cm的切口，患者通常1-2周就能恢复行动。而术后不久，他们缺血性坏死区域的血液供应恢复了活力，骨骼重新填满了新的细胞。
Wiznia博士总结道：这种结合3D成像技术的新型干细胞疗法，可以改善股骨头缺血性坏死患者的病情，降低股骨头塌陷的风险并减轻疼痛，而这一改变也终将转化为更少的年轻患者需要髋关节置换术以及晚年第二次的入侵性手术。
02
当器官变成“零件”
干细胞开启医学新时代
事实上，干细胞的再生能力并不局限于血液、骨骼还有肌肉，作为我们体内的原始细胞，它其实是我们身体里大多数细胞的来处，换言之，只要外界能给予干细胞适当的引导，它也能按需分化为心肌细胞、胰岛细胞、肝脏细胞等。
这样的特性给予了科学家们无尽的想象，他们认为：干细胞或许会是人工“器官”的最佳来源。
2014年，日本利用iPS细胞衍生视网膜细胞并成功移植，5年后，iPS细胞已经能联合3D打印制造出血管、心室和心房一应俱全的迷你版“心脏”。当时间来到今年，iPS细胞已完成肝脏、肾脏和胰腺等复杂器官的初步打印。
△左上图3D打印心脏，左下图iPSC制成角膜，右上图细胞3D打印耳朵，右下图干细胞培育类血管器官
虽然这些类器官组织还不能真正地替代人体的器官，但我们仍可以期待这样一个未来：待到干细胞技术成熟，人类的组织器官就像是“汽车零件”，无论哪个零件出现损坏都能替换、再生。
这不但意味着组织器官上的疾病将不攻自破，还有望改写人类的极限寿命，到那时，“向天再借几百年”的梦想或许真能走向现实。
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写在最后
面对股骨头缺血性坏死，人工关节置换术似乎已经足够优秀，但研究者依旧在竭尽所能地更新疗法，规避伤害。科学是不会停滞不前的。毕竟，每种疾病都需要一个最优解，而每位患者都值得收获更好的人生。
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