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所有人都同意的原則，為什麼沒人照著做？ — WingHeal 的第一性原理
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所有人都同意的原則，為什麼沒人照著做？ — WingHeal 的第一性原理

壓力分布決定癒合品質，這句話每個骨科醫師都同意。但 SIS patch 的失敗讓業界恐懼了十年。回到第一性原理，三個失敗原因都可以被獨立解決。

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一個大學生的提問

2015 年，成大機械系一位大學生在聽完旋轉肌袖修復的再撕裂問題報告後，舉手問了一個問題：

「為什麼不在縫線下面加一片 washer？」

對一位以 trauma 為主的年輕骨科主治醫師來說，螺絲配 washer 是每天在做的事。這個問題聽起來太理所當然 — 壓力分布不均？加個墊片就好了。但在運動醫學的世界裡，沒有人這樣想過。

這個問題後來成為 WingHeal 的起點。

旋轉肌袖修復後的再撕裂率始終居高不下 — 大型撕裂的失敗率可達 20-40%，失敗幾乎都發生在 tendon-to-bone interface，也就是 enthesis。每個骨科醫師都同意壓力分布越平均、癒合越好，縫線材料的演進就是最好的證明。Arthrex 從 FiberWire 發展到 FiberTape，每一代的設計邏輯都是加寬接觸面、分散壓力1,2。Smith & Nephew 以 2.1 億美元收購 Rotation Medical 的 Regeneten 生物誘導 patch，RCT 顯示再撕裂率從 25.8% 降到 8.3%3。

所有人都同意壓力分布很重要。但沒有人做一片墊片來解決它。

十年的集體恐懼

因為業界被 SIS patch 嚇怕了。

2000 年代，DePuy 的 Restore SIS patch（豬小腸黏膜下層）是第一批用於旋轉肌袖 augmentation 的產品。結果是災難性的：Iannotti 的 RCT 發現 20% 的無菌性發炎反應率，另一項研究中 40% 的病患需要清創手術。

但 SIS patch 到底為什麼失敗？拆開來看有三個原因：

材料問題。去細胞化不完全，殘留的異種胜肽引發免疫反應。早期以為是殘留 DNA，後來才發現關鍵是 peptide — SIS 本身就是膠原蛋白，異種胜肽幾乎洗不乾淨。

力學問題。SIS patch 是一片軟的膠原蛋白膜，完全沒有拉伸強度。它是用來「誘導組織長進去」的，不是用來分散壓力的。

手術問題。當年都是 single-row repair，固定本來就不夠穩。在搖搖晃晃的地基上放一片軟膜，能撐住才奇怪。

三個原因，三個獨立的問題。但業界只記住了一個結論：「肌腱上面不能放東西。」

Stanford 的反應

2016 年，De Novo 的創辦團隊帶著這個概念前往 Stanford 大學，參加台灣國科會贊助的 Stanford-Taiwan Biomedical Innovation Fellowship（STB Program）— 一個每年從台灣選拔醫師和工程師到 Stanford Biodesign 接受醫材創新訓練的計畫。

在 Stanford 拜訪了幾位 sports medicine surgeon，他們的反應出奇一致：cuff 上面不想放東西，怕 impingement。當時的說法包括 knot impingement — 縫線打結的凸起會在肩峰下摩擦造成不適。

但這個擔心有多少根據？

Park 等人在 2014 年發表了一篇標題就很直白的研究："Knot impingement after rotator cuff repair: is it real?" 他們比較了 high-profile knots（凸出的結）和 low-profile suture bridge 的肩峰侵蝕率 — 結果沒有顯著差異，發生率都只有 1-1.7%13。

WingHeal 的 profile 是 0.8mm，比縫線打結還低。如果連打結的凸起都不太會造成 impingement，一片比縫線還薄的墊片就更不會了。

但恐懼不是用數據說服的。直到今天的 AAOS，仍然有醫師不願意在 lateral row 使用 Regeneten 的 PEEK bone staple，只接受固定在肌腱上的可吸收 PLGA staple。理由？「不想在那個位置放永久性材料。」

這不是第一性原理的推論。這是 SIS patch 留下的心理陰影。

三個失敗原因，三個解法

如果回到第一性原理，SIS patch 的每一個失敗原因都可以被獨立解決：

SIS 的問題WingHeal 的解法
殘留異種胜肽 → 免疫反應PEEK 主體完全惰性。搭配的 SIS 生物誘導層採用遠高於 Mitek 當年的胜肽殘留管控 — TFDA 在前車之鑑後設有極嚴格的審查門檻
無拉伸強度 → 不提供力學支撐PEEK 是高強度工程塑膠，廣泛用於脊椎和骨折固定。0.8mm 即可提供有意義的壓力分布
Single-row repair → 基礎固定不足搭配 double-row / suture bridge repair，固定強度已大幅提升

意料之外的發現

De Novo 團隊在 18 隻山羊的 infraspinatus 模型上測試了 WingHeal 0.8mm PEEK augment4。

力學上，結果符合預期：12 週時 augment 組的最大承載力為 393.75N，對照組 229.17N — 提升 71.8%（p<0.001）。壓力分布更均勻，固定更強，合理。

但組織切片揭示了意料之外的東西。

4 週時，augment 組出現了明顯的纖維軟骨（fibrocartilage）成熟和 type III collagen 表現。新生組織不只是「癒合比較好的疤痕」，而是長在撕裂的 enthesis 表層之上的新 enthesis + 纖維組織。

團隊原本的假設很保守：壓力分布均勻應該能改善 tendon-to-bone healing。沒有人預期會看到 enthesis regeneration 的跡象。

壓著長，還是拉著長？

為什麼壓縮力可能促進纖維軟骨形成？團隊在 2023 年的論文裡提出了假說：PEEK 墊片把剪力轉換成均勻的壓縮力，而壓縮力會引導細胞往軟骨方向分化。傳統縫線給的是張力 — 拉著的組織往疤痕方向長。

這不只是直覺。把幹細胞放在培養皿裡壓它，它會表現軟骨的基因。光靠壓力就夠，效果和直接加 TGF-beta 差不多5。反過來拉它，就往肌腱/韌帶方向走7,8。

Thomopoulos 團隊做了最直接的對比：同一群幹細胞，壓出來的是圓形的前軟骨細胞，拉出來的是長條形的肌腱細胞9。不過完整的軟骨分化還需要 TGF-beta3 配合 — 但手術環境裡，創傷修復過程本身就會釋放大量 TGF-beta。

更關鍵的是 enthesis 發育的研究：把動物的肌肉負載拿掉，enthesis 就長不出正常的纖維軟骨10。纖維軟骨細胞來自一群對力學環境敏感的前驅細胞 — 有壓力時分化成纖維軟骨，沒壓力時就不會11。

換句話說：不是「注入什麼細胞」決定 enthesis 能不能再生，而是「給什麼力學環境」。

誠實面對不知道的事

這些證據指向一個方向，但有幾件事團隊還說不準。

山羊的 infraspinatus 和人類的 supraspinatus 不完全一樣。動物實驗的結果能不能在人體重現，要等臨床試驗。

壓縮和纖維軟骨同時出現，但也許是 PEEK 表面特性或固定穩定度的貢獻。壓縮力是最合理的解釋，嚴格來說還沒被單獨驗證。

有 in vitro 研究發現太早壓（Day 1）反而抑制軟骨分化，晚一點壓（Day 21）效果更好12。WingHeal 從手術當天就開始壓 — 體內環境比培養皿複雜得多，但這是一個值得追蹤的問題。

給骨頭一片翅膀

當年在審查這個方案時，一位資深骨科研究者質疑：「最先進的生物技術都難以可靠地誘導 enthesis 再生，一個純力學的解法不太可能成功。」

這個質疑完全合理 — 如果前提是「必須直接注入細胞才能再生 enthesis」。

但如果回到第一性原理：問題不是「能不能讓細胞長出 enthesis」，而是「能不能創造讓 enthesis 自然再生的力學條件」。

幹細胞試圖繞過力學環境直接植入細胞。WingHeal 試圖改變力學環境，讓體內的細胞自己決定要長成什麼。

動物實驗告訴我們，後者至少值得認真看待。

延伸閱讀：為什麼骨頭需要翅膀 — WingHeal 植入物的設計哲學 | WingHeal 產品頁面

參考文獻

  1. Taha ME et al. A biomechanical comparison of different suture materials. J Orthop Surg Res. 2020. PMID: 31727418
  2. Borbas P et al. High-strength suture tapes are biomechanically stronger than sutures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021. PMID: 34195657
  3. Ruiz Iban MA et al. Augmentation with a bioinductive collagen implant decreases the retear rate at 1 year. Arthroscopy. 2024. PMID: 38158165
  4. Lin CW et al. Global compressive loading from an ultra-thin PEEK button augment enhances fibrocartilage regeneration. Bioengineering. 2023. PMID: 37237635
  5. Huang CY et al. Effects of cyclic compressive loading on chondrogenesis of rabbit BM-MSCs. Stem Cells. 2004. PMID: 15153608
  6. Pattappa G et al. Cells under pressure — hydrostatic pressure and MSC chondrogenesis. Eur Cell Mater. 2019. PMID: 31056740
  7. Connelly JT et al. Tensile loading modulates BMSC differentiation and engineered fibrocartilage. Tissue Eng Part A. 2010. PMID: 20088686
  8. Qiu Y et al. Cyclic tension promotes fibroblastic differentiation of MSCs. J Tissue Eng Regen Med. 2016. PMID: 24515660
  9. Thomopoulos S et al. Fibrocartilage tissue engineering: the role of the stress environment. Tissue Eng Part A. 2011. PMID: 21091338
  10. Thomopoulos S et al. The development and morphogenesis of the tendon-to-bone insertion. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2010. PMID: 20190378
  11. Schwartz AG et al. Enthesis fibrocartilage cells from Hedgehog-responsive cells modulated by loading. Development. 2015. PMID: 25516975
  12. Liu Y et al. Effects of mechanical compression on chondrogenesis of human synovium-derived MSCs. Front Bioeng Biotechnol. 2021. PMC: 8327094
  13. Park YE et al. Knot impingement after rotator cuff repair: is it real? Arthroscopy. 2014. PMID: 24908257