蘇敬陽 侯勇 曹斌 韓永臺(tái)

股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是骨科一種常見病，致殘率高，挽救關(guān)節(jié)的措施非常重要［1］。早期診斷并對(duì)預(yù)后進(jìn)行預(yù)測(cè)以選擇最佳治療手段，是達(dá)到保存股骨頭及髖關(guān)節(jié)功能的關(guān)鍵［2］。目前尚沒有軟骨下骨缺損表面積大小與股骨頭軟骨塌陷關(guān)系的動(dòng)物模型報(bào)道。我們2005年1月至2006年5月采用環(huán)鉆鉆骨法造成軟骨下骨缺損，通過對(duì)股骨頭軟骨塌陷與軟骨下骨骨缺損表面面積大小的關(guān)系初步研究，探討股骨頭缺損的表面積與股骨頭軟骨塌陷的相關(guān)性。為臨床治療股骨頭壞死Ficat分期Ⅰ、Ⅱ期的髓芯減壓和(或)股骨頭和頸交界處開窗游離植骨治療提供理論依據(jù)，提高股骨頭壞死早期診斷，減少壞死塌陷發(fā)生率，推遲和減少股骨頭置換。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康中國家兔30只，雌雄并用，兔齡5個(gè)月左右，體重(2.5±0.5)kg。

1.2 動(dòng)物模型制備 麻醉(3%戊巴比妥納進(jìn)行腹腔注射麻醉，劑量為25 mg/kg)生效后，取家兔右髖外側(cè)，股骨大粗隆為一縱行棘板，為參照作小切口，暴露股骨大粗隆下部，部分鑿出約5.0 mm直徑的骨窗，在C型臂引導(dǎo)下，分別選用不同直徑的環(huán)鉆，經(jīng)骨窗沿股骨頸向股骨頭外上象限穿刺，距軟骨表面2.0 mm(切勿穿透關(guān)節(jié)軟骨)。再用1.0 mm的克氏針做一棉簽，分別蘸取12 mol鹽酸、氫氧化鈉緩慢涂抹股骨頭股缺損骨壁3遍，持續(xù)1 min，間隔15 min后，涂抹時(shí)嚴(yán)防化學(xué)物質(zhì)外溢灼燒傷肌肉，觀察30 min后，依次縫合深筋膜及皮膚，術(shù)后肌內(nèi)注射青霉素20萬U預(yù)防感染。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組 隨機(jī)分為A、B、C 3組，每組10只;A組，骨缺損直徑4.0 mm組;B組，骨缺損直徑5.0 mm組;C組，骨缺損直徑6.0 mm組。右側(cè)股骨頭用于復(fù)制骨缺損模型，左側(cè)為正常對(duì)照組。

1.4 觀察指標(biāo) (1)大體觀察:卡尺測(cè)量股骨頭大小，觀察股骨頭外形，關(guān)節(jié)面色澤(重點(diǎn)骨缺損區(qū)軟骨)，光滑度，骨缺損區(qū)軟骨有無塌陷，測(cè)量塌陷的深度和范圍。(2)X線檢查:分別對(duì)術(shù)后16周實(shí)驗(yàn)側(cè)肢體攝X線。(3)組織學(xué)觀察:軟骨下骨新骨生成情況及關(guān)節(jié)軟骨是否變性。按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病理改變分級(jí)［3］:0級(jí):無任何病理改變。Ⅰ級(jí):骨髓壞死，骨小梁無壞死，有明顯的細(xì)胞溶解，核破裂，脂肪細(xì)胞核及邊界消失。Ⅱ級(jí):除了Ⅱ級(jí)改變，同時(shí)有骨陷窩空陷，骨小梁及骨髓均壞死。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用Spearman等級(jí)相關(guān)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)兔的基本情況 30只兔術(shù)后均存活16周，每組10只，實(shí)驗(yàn)側(cè)股骨頭直徑 6.6 ～8.8 mm，平均(7.99±0.8)mm。股骨頭截面為270°球冠，球冠面積的計(jì)算公式S=πR2(2+√2)(R為股骨頭半徑)求出股骨頭表面積，骨缺損表面(球冠)面積計(jì)算公式S1=2πR(R-√R2－r2)(r為骨缺損半徑)，骨缺損壞死表面積比 =S1/S，A 組 S1/S=0.085±0.021，B組 S1/S=0.125±0.019，C 組 S1/S=0.190±0.014。見表1。

2.2 大體觀察 A、B組:股骨頭關(guān)節(jié)面光滑，軟骨瓣及周圍關(guān)節(jié)軟骨色澤基本正常，顏色近于正常軟骨面。僅3例軟骨向修復(fù)區(qū)塌陷。C組:軟骨瓣均有不同程度的塌陷，塌陷深度0.7～2.6 mm，軟骨瓣及周圍部分軟骨色澤灰白、質(zhì)軟，無光澤，有細(xì)小的裂紋。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一般情況

2.3 X線觀察 16周時(shí)A組標(biāo)本缺損區(qū)全部有生長(zhǎng)的骨質(zhì)填充，密度較均勻，未見軟骨塌陷。B組標(biāo)本缺損仍存在，范圍已縮小。C組標(biāo)本出現(xiàn)股骨頭軟骨下“新月征”改變。有骨小梁破壞，缺損區(qū)較前減少，出現(xiàn)股骨頭部分塌陷。

2.4 病理組織學(xué)光鏡檢查 A組:可見不同程度和范圍的血管-纖維結(jié)締組織增生，增生的組織中含成纖維細(xì)胞，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞等。有明顯的新骨形成。B組:缺損區(qū)有軟組織填充，軟組織表面出現(xiàn)膠原纖維玻璃樣變，軟骨表面的纖維組織有部分變性壞死，無軟骨樣化生。骨小梁較粗，部分骨髓壞死，骨陷窩空陷存在;減壓區(qū)可見大量成纖維細(xì)胞增生，部分纖維成分長(zhǎng)入壞死小梁間隙，軟骨表面的纖維組織變性壞死，未見毛細(xì)血管，骨陷窩空虛，骨小梁崩潰。C組:組織成分稀疏，骨小梁斷裂。壞死骨小梁見Howship陷窩，哈氏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破碎、崩裂、骨板排列紊亂。關(guān)節(jié)軟骨增生區(qū)可見軟骨細(xì)胞壞死。陷窩內(nèi)骨細(xì)胞消失，陷窩擴(kuò)大。在軟骨細(xì)胞區(qū)有軟骨內(nèi)化骨形成，有的軟骨增生肥厚，有的全層軟骨細(xì)胞消失，有的全層軟骨脫落骨面外露。見表2。

表2 股骨頭光鏡組織學(xué)病理分級(jí)結(jié)果 n=10，例

2.5 統(tǒng)計(jì)結(jié)果 RAB=0.241，RAC=0.757，RBC=0.692。A 組與B組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);A組與C組，B組與C組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。分級(jí)與面積呈負(fù)相關(guān)，且分級(jí)加深則面積明顯增大。

3 討論

3.1 建立股骨頭軟骨下骨缺損及塌陷模型 近30年來，國內(nèi)外學(xué)者為建立理想的骨壞死模型作了大量的工作［4－6］?？上У氖?，沒有一種動(dòng)物模型的組織學(xué)和形態(tài)學(xué)改變能夠完全模擬人的病理學(xué)改變。目前還缺乏一個(gè)滿意的模擬人類非創(chuàng)傷性骨壞死的模型。Mont等［7］“活門法”建立股骨頭壞死模型。選用健康成年雜交犬，切開關(guān)節(jié)囊，在股骨頭頸交界處鉆洞，刮除頭內(nèi)大部分松質(zhì)骨，模擬ONFH的動(dòng)物模型進(jìn)行研究。這一模型適合于開窗刮除死骨和髓芯減壓后植骨療法的治療研究。楊明亮等［8］采用12 mol/L鹽酸，12 mol/L氫氧化鈉依次注入家兔股骨頭內(nèi)滅活骨細(xì)胞，骨髓組織及破壞股骨頭內(nèi)的微循環(huán)，結(jié)果6周即可出現(xiàn)典型的骨壞死病理。因此，采用環(huán)鉆鉆骨法，造成不同直徑大小的軟骨下骨骨缺損，不直接損傷軟骨及軟骨下骨，克服“活門法”的不足，建立軟骨下骨修復(fù)時(shí)觀察軟骨塌陷的動(dòng)物模型，并應(yīng)用化學(xué)方法使頭內(nèi)骨壞死，是一成功的模型。可以探討正?；顒?dòng)負(fù)重狀態(tài)下缺損區(qū)軟骨塌陷與骨壞死表面積定量的關(guān)系。

3.2 股骨頭壞死的定量測(cè)定，預(yù)測(cè)塌陷 目前診斷股骨頭壞死，預(yù)測(cè)塌陷主要依靠MRI。公認(rèn)的壞死指數(shù)計(jì)算法［9］是在冠狀位正中和矢狀位正中斷面T1WI壞死邊緣劃線，測(cè)量壞死角，認(rèn)為壞死指數(shù)33以上為塌陷危險(xiǎn)，＞66為塌陷高危。但此方法缺陷有:(1)將股骨頭截面最大角度定為180°，但實(shí)際為270°左右;(2)股骨頭壞死并非同心圓形壞死，多數(shù)壞死灶位于股骨頭前上部，而正中層面并非是最大的壞死面;(3)測(cè)量值仍為一個(gè)截面，未能真正反映壞死灶的全貌;(4)未與標(biāo)本對(duì)照，僅憑回顧性分析，準(zhǔn)確性值得懷疑［10］。Hernigou等［11］利用連續(xù)MRI圖像計(jì)算股骨頭壞死的體積，雖然計(jì)算出的壞死體積與實(shí)際標(biāo)本的壞死體積相符，但壞死體積大，壞死區(qū)域較深者，并沒有出現(xiàn)塌陷。國內(nèi)學(xué)者采用連續(xù)MRI圖像計(jì)算壞死表面積及壞死表面積比［12］，與病理標(biāo)本實(shí)際測(cè)量對(duì)照，結(jié)果一致，提出該法計(jì)算是準(zhǔn)確的。并且生物力學(xué)研究顯示，股骨頭是否塌陷與承重面的壞死灶表面積大小密切相關(guān)。因此，提出測(cè)定股骨頭壞死表面積及壞死表面積比更有臨床價(jià)值。壞死表面積比33%為塌陷臨界值，＞50%為塌陷高危。對(duì)壞死表面積比＜33%者可采取非手術(shù)治療或進(jìn)行觀察。而本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用兔股骨頭內(nèi)分別不同缺損壞死下觀察關(guān)節(jié)面塌陷，發(fā)現(xiàn)股骨頭缺損壞死表面積比＜12.5%時(shí)軟骨下骨有很強(qiáng)的修復(fù)能力，有毛細(xì)血管及成骨細(xì)胞形成。而＞19.0%時(shí)，明顯骨陷窩空陷存在，軟骨表面無軟骨樣化生，發(fā)生軟骨塌陷和壞死。與前者研究存在一定差別，可能與術(shù)中操作準(zhǔn)確性有關(guān)。

3.3 股骨頭壞死骨周圍的應(yīng)力集中是病情進(jìn)展的主要原因應(yīng)力集中可導(dǎo)致股骨頭內(nèi)骨折，不僅影響局部力學(xué)性能，而且可阻斷壞死骨組織的修復(fù)，使負(fù)重區(qū)軟骨下骨難以得到骨性修復(fù)［6］。修復(fù)能力越強(qiáng)，生物力學(xué)變化越明顯，塌陷率越高［13］。特別是負(fù)重區(qū)軟骨下骨力學(xué)性能的降低與股骨頭壞死塌陷有直接的關(guān)系［14］。因此，認(rèn)為判斷股骨頭壞死表面積＜19.0%時(shí)，應(yīng)密切觀察病情轉(zhuǎn)歸，保守治療;對(duì)＞19.0%的 Ficat分期Ⅰ、Ⅱ期股骨頭壞死及時(shí)進(jìn)行外科干預(yù)，采用髓芯減壓和(或)股骨頭和頸交界處開窗游離植骨治療，刮出頭下死骨時(shí)，應(yīng)以刮出囊性變部分為主，盡可能減少軟骨下骨應(yīng)力集中，薄弱軟骨下骨的機(jī)械支撐力，并大量植骨，術(shù)后避免股骨頭負(fù)重，減少壓力因素。是預(yù)防頭塌陷的關(guān)鍵。由于本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物物種差異，數(shù)量有限，存在個(gè)體差異，手術(shù)過程減壓時(shí)造成骨缺損的位置偏移性，動(dòng)物活動(dòng)強(qiáng)度，人為造成頭下骨缺損等因素，有可能影響研究結(jié)果，這一結(jié)果是否有普遍意義，有待進(jìn)一步研究證實(shí)，并為臨床治療起一定指導(dǎo)意義。

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