膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎骨軟骨結(jié)構(gòu)病理學(xué)觀察和形態(tài)計(jì)量學(xué)研究.pdf

1、背景和目的：
　　 膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)是臨床上最常見(jiàn)的關(guān)節(jié)退行性疾病，以軟骨進(jìn)行性退變和軟骨下骨重塑為主要特點(diǎn)，是力學(xué)和生物學(xué)因素共同作用下軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、軟骨下骨三者合成與分解失衡的結(jié)果。臨床上，膝關(guān)節(jié)OA表現(xiàn)為關(guān)節(jié)持續(xù)性疼痛、畸形和功能障礙，目前沒(méi)有可靠藥物和治療手段可延緩其病程，在晚期只能采用全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total knee arthroplast，TKA)治療，是老年人群關(guān)節(jié)

2、疼痛和致殘的主要原因，給患者和及其家庭帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　 正常骨軟骨結(jié)構(gòu)從關(guān)節(jié)面到骨髓腔依次為透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨，軟骨下骨又包括軟骨下骨板和骨小梁。過(guò)去對(duì)OA的研究主要集中在透明軟骨，認(rèn)為軟骨細(xì)胞凋亡和軟骨基質(zhì)降解是OA的原發(fā)病因。然而，隨著對(duì)骨軟骨結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識(shí)的不斷深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨三者共同構(gòu)成一個(gè)不可分割、相互影響的功能單位，在OA的發(fā)病過(guò)程中，鈣化層和軟骨下骨也發(fā)生特異性改變，和透明

3、軟骨退變密切相關(guān)。事實(shí)上，自Radin等首次提出軟骨下骨硬化可能是軟骨退變的始動(dòng)因素以來(lái)，越來(lái)越多的研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向軟骨下骨。因此，研究鈣化層和軟骨下骨在膝關(guān)節(jié)OA病程中的病理改變特點(diǎn)，有助于全面、深刻的認(rèn)識(shí)OA的發(fā)病機(jī)制，為其預(yù)防和治療提供新的思路。
　　 本課題選用骨性關(guān)節(jié)炎最具代表性的膝關(guān)節(jié)為研究對(duì)象，對(duì)TKA術(shù)后脛骨平臺(tái)標(biāo)本進(jìn)行研究，綜合運(yùn)用多種染色方法觀察透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨病理改變特點(diǎn)，并采用骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法測(cè)

4、量骨軟骨結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)比分析內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異，為進(jìn)一步研究膝關(guān)節(jié)OA的發(fā)病機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 方法：
　　 1.標(biāo)本來(lái)源：篩選在第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科中心行TKA治療的30例膝關(guān)節(jié)OA患者，均伴有內(nèi)翻畸形，內(nèi)翻角度1～23°，平均9.3°。術(shù)前排除類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷、感染、腫瘤等其它膝關(guān)節(jié)疾病。標(biāo)本均為患者自愿捐贈(zèng)，其中女19例19膝，男11例11膝，年齡55～78歲，平均

5、65.1歲，病程10～25年，平均16.6年。
　　 2.大體觀察：TKA術(shù)中獲取新鮮脛骨平臺(tái)30個(gè)，肉眼觀察內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)軟骨顏色、光澤度和外觀，觀察軟骨表面有無(wú)軟化灶、潰瘍、裂隙和血管翳樣組織形成，有無(wú)軟骨下骨暴露、象牙化和骨贅形成等。為避免區(qū)域差異，在脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)中央負(fù)重區(qū)分別切取骨軟骨組織塊，共計(jì)60個(gè)標(biāo)本，置于體視顯微鏡下觀察骨軟骨縱切面大體形態(tài)結(jié)構(gòu)。
　　 3.組織學(xué)觀察：常規(guī)制備石蠟切片，采用HE染色、番

6、紅O/固綠染色、甲苯胺藍(lán)染色、天狼猩紅染色和Ⅱ型膠原免疫組化染色觀察透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨的病理改變特點(diǎn)；于番紅O/固綠染色下，雙盲法參照Mankin評(píng)分和OARSI分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軟骨退變程度進(jìn)行分期和分級(jí)，對(duì)比內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)軟骨Mankin評(píng)分差異。
　　 4.骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析：于番紅O/固綠染色下，應(yīng)用Image-Pro Plus6.0圖像分析軟件，按照骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法測(cè)量骨軟骨結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)比分析脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)透明軟

7、骨、鈣化層和軟骨下骨結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異。
　　 5.統(tǒng)計(jì)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩兩比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。
　　 結(jié)果：
　　 1.大體觀察：肉眼觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)平臺(tái)軟骨退變程度較外側(cè)平臺(tái)更為嚴(yán)重；體視顯微鏡示透明軟骨厚度減小，鈣化層和軟骨下骨之間界線不清，軟骨下骨明顯增厚。
　　 2.組織學(xué)觀察：
　　 (1)透明軟骨：根據(jù)軟骨Ma

8、nkin評(píng)分結(jié)果可將OA病程分為早、中、晚3期。在60個(gè)標(biāo)本中，14個(gè)為OA早期，淺表層裂隙形成，且局限于淺表層：19個(gè)為OA中期，縱行裂隙進(jìn)入軟骨深層，裂隙周圍軟骨細(xì)胞簇集、增殖；27個(gè)為OA晚期，軟骨全層缺失，伴血管翳樣組織生成。根據(jù)OARSI分級(jí)可將軟骨退變程度分為0～6級(jí)。內(nèi)側(cè)平臺(tái)軟骨Mankin評(píng)分為(12.4±1.1)分，顯著高于外側(cè)平臺(tái)的(8.3±1.6)分。
　　 (2)鈣化層：早期示潮線復(fù)制、前移且間隙增寬，伴

9、微裂隙形成；中期示鈣化層厚度增加伴血管侵入；晚期示鈣化層厚度減小甚至完全缺失，多見(jiàn)軟骨內(nèi)化骨現(xiàn)象。
　　 (3)軟骨下骨：早期軟骨下骨厚度增加；中期軟骨下骨厚度明顯增加，局部軟骨下骨暴露；晚期軟骨下骨廣泛暴露、象牙化，可伴有血管翳樣組織、軟骨下骨囊腫和軟骨樣組織沉積形成。
　　 3.骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析：內(nèi)側(cè)平臺(tái)軟骨全層厚度(TAC)和骨小梁間距(Tb.Sp)顯著低于外側(cè)平臺(tái)(P<0.05)；內(nèi)側(cè)平臺(tái)ACC/TAC比值、

10、軟骨下骨板厚度(SCP)、骨小梁體積分?jǐn)?shù)(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)和骨小梁數(shù)目(Tb.N)均顯著高于外側(cè)平臺(tái)(P<0.05)；內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)鈣化層厚度(ACC)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
　　 結(jié)論：
　　 1.在膝關(guān)節(jié)OA不同時(shí)期，透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨都發(fā)生了典型病理改變。
　　 2.在膝關(guān)節(jié)OA病程中，透明軟骨厚度明顯減小，軟骨下骨板厚度明顯增加，而鈣化層則可能經(jīng)歷了一個(gè)早期厚