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首页医源资料库在线期刊中国矫形外科杂志2008年第16卷第15期

臀肌注射引起髋关节囊挛缩的实验研究

来源:《中国矫形外科杂志》
摘要:【摘要】探讨臀肌挛缩中伴随的髋关节囊挛缩的形成机制。各组均采用深肌层注射,每天注射两次,连续注射20d,并分别于注射后30d、60d及90d手术取材,同时作肢体功能评价,关节囊切片作天狼猩红染色并在普通及偏振光显微镜下观察关节囊形态及胶原的变化。[结果]A、B组幼兔出现臀肌挛缩及髋关节囊增厚、挛缩并反......

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【摘要】  探讨臀肌挛缩中伴随的髋关节囊挛缩的形成机制。[方法]30只幼年中国大耳白兔随机分为苯甲醇青霉素注射组(A组)、苯甲醇注射组(B组)、生理盐水青霉素注射组(C组)、制动加生理盐水注射组(D组)4个组,D组12只,为单髋制动加同侧的臀部注射;余各组每组6只,为双臀注射;各组均采用深肌层注射,每天注射两次,连续注射20 d,并分别于注射后30 d、60 d及90 d手术取材,同时作肢体功能评价,关节囊切片作天狼猩红染色并在普通及偏振光显微镜下观察关节囊形态及胶原的变化。[结果]A、B组幼兔出现臀肌挛缩及髋关节囊增厚、挛缩并反映在后肢功能变化上;天狼猩红染色切片显示A、B组关节囊形态僵硬、成角,胶原增粗,排列紊乱;余组均未出现臀肌挛缩及髋关节囊挛缩。[结论]深层臀肌注射苯甲醇青霉素或苯甲醇能引起幼兔髋关节挛缩,注射后关节囊胶原坏死、崩解,继而增生,排列紊乱,纤维化在关节囊挛缩中起主要的作用,臀肌挛缩所造成的髋关节活动受限因素在关节囊挛缩中不起明显作用。

【关键词】  苯甲醇 挛缩 髋关节囊 机制


    Experimental research of contracture of hip joint capsule induced by intragluteal injection∥XU Shuo, HE Xi-jing, DANG Xiao-wu,et al.Department of Orthopedics, the People's Hospital of Heyuan, Heyuan 517000,Guangdong,China

    Abstract: [Objective]To explore the mechanism of hip joint capsule contracture induced by intragluteal injection. [Method]Thirty young Chinese rabbits were divided into four groups of A(n=6), B(n=6), C(n=6) and D(n=12) at random. Rabbits in groups A, B and C were treated with deep intragluteal injection of penicillin dissolved in 2% benzyl alcohol(group A), 2% benzyl alcohol (group B)and penicillin dissolved in physiologic saline (group C). Rabbits in group D were treated with immobilization of unilateral hip joint and deep intramuscular injection of physiologic saline on the homolateral buttock. Each rabbit was injected twice a day for 20 days.Specimens were obtained at 30, 60 and 90 days after first injection and the evaluation of the functions of hind limbs was obtained at the same time. The thickness of hip joint capsules were measured with micrometer and sections of joint capsules were stained by Sirius red and were observed with microscope and polarization microscope. [Result]Capsules of hip joint in group A and B became thicker and contractural, and the change of joint capsules was reflected in the change of motion of hind limbs. Sections in groups A and B showed shrinked capsules with thick collagens in disordered arrangement; while there were no gluteus contracture and contracture of joint capsule in the other groups.[Conclusion]Deep intragluteal injection of penicillin dissolved in 2% benzyl alcohol or 2% benzyl alcohol into young rabbits can cause contracture of hip joints.The contracture of joint capsule is largely induced by tissue trauma and repair of joint capsules.The limited locomotion of hip joint induced by the contracture of gluteal muscle does not play an important role in the contracture of joint capsule.

    Key  words:benzyl alcohol;  contracture;  joint capsule of hip;  mechanism

    临床上发现,臀肌挛缩患者不仅仅有臀肌挛缩,而且往往同时伴有髋关关囊挛缩,常见于Ⅲ度臀肌挛缩[1](约占8.57%)。其形成原因有人认为是长期臀肌挛缩导致髋关节活动受限引起的。笔者在手术中发现,有时关节囊后壁与挛缩肌肉粘连严重甚至形成一整块瘢痕组织,似乎并非由关节活动受限引起,加之臀肌挛缩症多由幼年时多次臀肌注射苯甲醇青霉素等药物引起[2、3]。臀肌挛缩症又称注射性臀肌挛缩,故其伴随之关节囊挛缩亦可能由药物弥散至关节囊后壁附近,引起局部坏死、纤维化、粘连引起。为探索其发病机制,笔者模拟人注射性臀肌挛缩的病理过程,用幼兔制成注射引起的髋关节囊挛缩的模型,并通过后肢功能评价,大体标本观察及组织学观察探讨其形成原因。

    1  材料和方法

    1.1  材料

    30只幼年中国大耳白兔(体重0.75~1 kg,雌雄不限)购自西安交通大学动物试验中心。2%苯甲醇注射液购自郑州红惠制药有限公司(批号0312122)。注射用青霉素钠为哈药集团制药总厂产品。粘胶石膏绷带为浙江安吉阳光医药用品有限公司产品。直经2 mm克氏针为四川省复瑞医疗科技有限公司产品。自制三角形可调节外固定器。大狼猩红(Sirius red F3B)  购自英国。

    1.2  方法

    1.2.1  动物分组

    30只幼年中国大耳白兔随机分为苯甲醇青霉素注射组(A组)、苯甲醇注射组(B组)、生理盐水青霉素注射组(C组)、制动加生理盐水注射组(D组)4个组,D组12只,为单髋制动加同侧臀部注射;余各组每组6只,为双臀注射。

    1.2.2  注射部位、方向、深度、剂量及方法

    注射部位:为髂嵴最高点与股骨第3转子(相当于人股骨大粗隆)连线中点周围0.5 cm。注射方向:垂直于注射部位髂骨面。注射深度:均采用深肌层注射,以针尖触及髂骨面再回退1 mm为准。注射剂量:A组每次注射剂量为2%苯甲醇1 ml加青霉素5万单位;B组每次注射剂量为2%苯甲醇1 ml;C组每次注射剂量为生理盐水1 ml加青霉素5万单位;D组每次注射剂量为生理盐水1 ml。注射方法:D组为单侧臀部注射,仅在髋关节制动侧臀部注射,余各组均为双侧臀部注射。注射组各组均为每日早晚各注射1次,连续注射20 d,每次注射在1 mm内匀速推完1 ml药物。

    1.2.3  髋关节制动方法及制动角度

    D组制动髋关节,为单髋制动(因双髋制动严重影响幼兔后肢运动功能,幼兔死亡率很高),并采用自行设计的三角形可调节外固定架结合大腿管型石膏固定,外固定架上方两角上连接的2枚克氏针分别插入兔髂骨及坐骨髓腔,但不进入髋关节腔,克氏针与外固定架连接处以石膏缠成近球形,外固定架下角亦包埋于大腿管型石膏中,大腿管型石膏每月更换一次(图1、2)。固定角度参照预试验中同时段A组髋关节畸形角度。首次固定后在幼兔颈部注射青霉素(每日2次,每次10万单位,共注射3 d)预防感染。

    1.2.4  肢体功能评价

    分别于手术前及手术切断挛缩肌和粘连带后测量患髋在屈伸、内旋和外旋、内收和外展方向上的畸形角度,比较畸形角度并作统计学分析。测量畸形角度时以下述体位为中立位:即抱起幼兔,使其头侧下倾,髂骨坐骨纵轴(正常时两者基本在一条直线上)连线与水平面平行,轻轻牵拉幼兔大腿(勿内、外旋大腿)使其与髂坐骨纵轴垂直,此时股骨亦基本垂直于水平面。测量内外旋角度时于中立位再将兔膝关节屈曲90°,勿使膝关节内外旋或内外翻,则髋内外旋时兔小腿扫过的角度即为髋内外旋的角度。为减少误差,每个髋关节畸形角度均测量5次,其中屈曲受限角度以正常最大屈曲角度减去臀肌挛缩后最大屈曲角度表示。

    1.2.5  手术、标本取材及固定

    各组分别于注射后30 d、60 d及90 d手术取材,麻醉采用氯胺酮和安定肌注复合麻醉(氯胺酮50 mg·kg-1体重,安定5 mg·kg-1体重),手术同时作肢体功能评价。标本取材部位为髋关节囊前上部,标本以4%多聚甲醛固定。

    1.2.6  大体标本观察

    观察标本大体形态,柔韧性并用螺旋测微器测量关节囊平均厚度。关节囊平均厚度测量方法为切除标本最薄处厚度加上最厚处厚度除以2。

    1.2.7  切片染色

    采用天狼猩红染色。染液配制:饱和苦味酸溶液100 ml;天狼猩红0.1 g。染色步骤:切片脱蜡至水;1 g·L-1苦味酸大狼猩红溶液中染色1 h,自来水冲洗5 min;苏木精复染;酒精脱水,二甲苯透明及封片。

    1.2.8  组织切片观察及图像分析

    普通显微镜下观察关节囊一般变化,包括炎性改变,坏死及关节囊形态改变等改变;偏振光显微镜观察下观察胶原增生,排列及Ⅰ、Ⅲ型胶原比例的变化。由于幼兔关节囊过小,平均约0.4 cm×1.0 cm大小,取材时囊壁韧带等结构难以避免,再加上关节囊边缘接近骨膜或软骨处胶原类型有所变化,关节囊纤维层外层尚有少量肌肉腱膜纤维编入,故取关节囊中部近滑膜侧,无囊壁韧带区域作为图像观察分析区。每个切片高倍镜下随机取5个视野,观察Ⅰ、Ⅲ型胶原的变化。

    1.2.9  统计学分析

    采用SPSS统计学软件中的单因素方差分析实验数据。

    2  结果

    2.1  肢体功能评价

    A、B组幼兔于注射17 d后陆续出现双侧髋关节明显内旋,轻度外展,并出现患髋被动屈曲轻度受限,20 d时全组幼兔均已出现上述症状。上述症状随时间延长逐渐加重,即使在注射停止后亦未停止发展,90 d时患髋呈外展(A组:26.61°±2.46°,B组:26.30°±2.58°)、极度内旋畸形(A组:57.25°±2.69°,B组:56.84°±2.79°),同时有屈曲受限(A组:33.18°±2.66°,B组:35.11°±2.95°),严重者患肢几乎不能站立行走,但未出现神经麻痹,手术标本显示关节囊挛缩。D组在拆除外固定架后2~3 d内出现轻度髋外旋、内收及屈曲受限,3 d后基本恢复正常,髋关节无畸形,仅在90 d时见滑膜轻度侵蚀关节软骨,关节囊无挛缩。C组无1例出现臀肌挛缩症状(图3、4)。A、B组90 d切断挛缩肌肉及粘连带后(术后),髋关节仍有一定的畸形角度,显示髋关节囊可能有挛缩。

    2.2  关节囊大体标本观察及厚度测量

    C、D组仅见随幼兔生长关节囊轻度逐渐增厚,无病理性增厚及挛缩;A、B组30 d时关节囊已增厚,质较韧,顺应性下降;60 d时明显增厚,质更韧,略带僵硬;90 d时见关节囊僵硬、挛缩,切开后见关节囊内壁因胶原增生、挛缩牵拉关节囊壁形成畸形角度(图5~6)。各组髋关节囊平均厚度比较见表1。

    2.3  天狼猩红染色组织切片观察

    A、B组30 d时关节囊标本在普通显微镜下可见胶原坏死、崩解、增生,60 d及90 d时主要见胶原大量增生,排列紊乱;C、D组未见异常。关节囊纤维层主要由Ⅰ型和Ⅲ型胶原构成[4],在偏振光显微镜下,I型胶原呈较粗大的红、橙或黄色的强双折光纤维,Ⅲ型胶原呈较细小的绿色弱双折光纤维,呈网状排列在I型胶原的周围;Ⅲ型胶原增生,比例增高表示有组织坏死及胶原增生,晚期Ⅲ型胶原可转变成I型胶原,形成纤维化瘢痕[5]。C、D组在各个取材阶段胶原构成比例基本相同;A、B组在各个时期胶原含量不同,以注射后30 d时Ⅲ型胶原含量最高,以后逐渐减少,两个月后I型和Ⅲ型胶原比例已恢复正常。且可见60 d时胶原大量增生,滑膜面已极不平整;90 d时可见滑膜面皱缩、僵硬、成角,滑膜萎缩,纤维层胶原增粗,交联增多,排列紊乱(图7、8)。

    表1  各组关节囊平均厚度比较(x-±s)组别样本量关节囊平均厚度(mm)30d60d90dA组121.61±0.05*2.29±0.06*2.40±0.04*B组121.59±0.05*2.32±0.05*2.43±0.04*C组120.63±0.030.82±0.031.02±0.02D组120.59±0.020.80±0.021.01±0.03    *与同时期D组相比,A、B纠关节囊增厚有统计学意义(P<0.05);C组关节囊增厚无统计学意义(P>0.05)。A、B两组之间相比无统计学意义(P>0.05)。  图1单髋制动兔  图2单髋制动兔髋关节正侧位X线片  图3  关节囊挛缩兔(A、B组90 d)髋关节明显内旋,轻度外展  图4对照(D级90 d并去除制动架)完全正常  图5挛缩关节囊标本(A、B组90 d)关节囊僵硬、挛缩,切开后见关节囊内壁因胶原增生、挛缩牵拉关节囊壁形成畸形角度。(图中小圆亮点为股骨头,切开翻起着为挛缩关节囊,右下角为切下之挛缩关节囊标本)  图6对照组关节囊标本(D组90 d)完全正常(图中镊子所指为关节囊)  图7挛缩关节囊偏光显微镜下观,天狼猩红染色, ×100倍(A、B组90 d),可见滑膜面皱缩、僵硬、成角、滑膜萎缩,纤维层胶原增粗,交联增多,排列紊乱  图8正常关节囊偏光显微镜下观,天狼猩红染色,×100倍(D组90 d),完全正常3  结论

    深层臀肌注射苯甲醇青霉素或苯甲醇能引起幼兔髋关节挛缩,深层注射青霉素均不能引起髋关节囊挛缩。注射后关节囊胶原坏死、崩解,继而增生,排列紊乱在关节囊挛缩中起主要的作用;臀肌挛缩所造成的髋关节活动受限因素在关节囊挛缩中不起明显作用。

    4  讨论

    4.1  臀肌挛缩伴髋关节囊挛缩动物模型的制作

    有关臀肌挛缩伴髋关节囊挛缩的临床文献很多[6],但有关该病的动物实验研究的文献却并不多见,臀肌挛缩伴髋关节囊挛缩动物模型的制作在以往文献上尚未见到。为了解该病的发病机制,本实验模型的制作以尽可能模拟人臀肌挛缩的病理过程和便于肢体功能评价为原则。由于以往文献未标明具体臀肌注射部位,故该实验在复习兔臀部解剖[7]的基础上采用臀中肌中部注射,此部位相当于人的臀肌注射部位(位于臀部外上象限),距兔坐骨神经较远,且易于定位;如果采用臀大肌注射,由于兔臀大肌菲薄且其下有坐骨神经,故极易损伤坐骨神经,影响肢体功能评价。注射剂量采用每次1 ml,因预试验中采用1 ml美兰作深肌层示踪注射时发现药物已可达髋关节囊前上方,但未到坐骨神经,且在预试验中发现每次肌注1 ml苯甲醇青霉素即可引起明显肌肉坏死和臀肌挛缩畸形,而每次注射2 ml时则有较多幼兔死亡和(或)发生坐骨神经麻痹。幼兔选择、注射次数和注射时间均参照文献[3]。由于人是直立行走的且注射部位在髋关节后上方,由于重力作用,深肌层注射时药物更易沉积在髋关节后上方髋关节囊周围,另外,运动时肌肉之间的滑动、肌间隙扩大与缩小,也使药物更易在重力作用下到达关节囊附近。再加上人和兔关节囊在解剖和组织学上很相似[4、8],因此该模型可以用于说明人臀肌注射苯甲醇青霉素时亦可导致髋关节囊挛缩。

    4.2  兔臀肌挛缩症状与人臀肌挛缩症状的异同及兔肢体功能评价方案的制定

    由于兔是四肢动物,而人是直立行走的,故兔臀肌挛缩症状与人不完全相同,主要表现为髋关节内旋,并伴有一定程度的屈曲受限及外展,而人臀肌挛缩主要表现为外旋、外展及屈曲受限。兔臀中肌(注射部位肌肉)位于髋关节前上方,肌纤维方向与股骨纵轴有35°~150°的夹角,肌纤维方向行向后下方且止于大转子前上方,以股骨头为运动支点,由于股骨颈的存在,故其挛缩主要引起髋关节内旋并兼有一定程度的外展,外展常可部分被内旋掩盖(在人类,臀中肌前部纤维挛缩亦可引起髋关节内旋)。与人不同,兔的大转子高于股骨头的位置并以股骨头为运动支点,臀中肌大部附着于大转子上[7],故其挛缩引起髋关节屈曲受限。以前文献亦报道兔臀肌挛缩症状为屈曲、内收障碍,但未提及内旋畸形[3],可能由于注射部位不同的缘故。由于以上不同,兔肢体功能评价不能用并膝屈髋试验,八字步(正常兔休息时后足即呈八字)等指征,故采用内旋畸形角度、外展畸形角度及屈曲受限角度来表示。

    4.3  注射药物与关节囊挛缩的关系

    本实验发现单纯苯甲醇深层臀肌注射亦可导致幼兔臀肌及髋关节囊挛缩,而且严重程度与深层臀肌注射苯甲醇青霉素相当,而深层臀肌注射生理盐水青霉素钠均未导致关节囊挛缩,这与李群伟[9]的报道相似。另外,这与苯甲醇的药理作用也是相符合的,因为苯甲醇本身具有轻度的防腐(组织固定)作用,且具有溶血及组织刺激作用。而青霉素则无防腐(组织固定)及溶血作用。

    4.4  臀肌挛缩引起髋关节活动受限在注射性关节囊挛缩中的作用分析

    由于臀肌挛缩所造成的髋关节活动受限为非完全性,不同于关节制动。故关节制动所造成的滑膜增生、关节内外粘连、血管翳形成等因素在髋关节挛缩中可能不起主要作用,本实验中髋关节近乎完全制动2个月的幼兔仅出现少量滑膜增生,侵蚀股骨头关节软骨,余各组(尤其是A、B组)均未出现滑膜增生或关节内粘连也证明了这一点。另外,臀肌挛缩所造成的髋关节在某一轴线上活动受限对关节囊挛缩的作用也可能通过其他轴线上的代偿性活动增强所削减或抵消。故臀肌挛缩所造成的髋关节活动受限因素在注射性髋关节囊挛缩中不起明显作用,这也解释了为什么几乎所有臀肌挛缩患者均有髋关节活动受限,而出现关节囊挛缩的患者只是一少部分。

    4.5  关节囊组织损伤、纤维性修复因素在注射性关节囊挛缩中的作用分析。

    通过出现关节囊挛缩的A、B组与对照组(D组)在肢体功能评价及关节囊大体标本形态、厚度及组织学上各项指标上差异的分析,可认为深层臀肌注射苯甲醇青霉素后关节囊组织损伤、纤维性修复因素在注射性关节囊挛缩中起主要作用。这与临床上术中所见也是符合的。在手术中发现,注射性关节囊挛缩中除臀大肌及臀中肌挛缩外,在其深层则可发现挛缩之臀小肌肌腱、关节囊、髂股韧带、梨状肌等[1、2、6],有时关节囊后壁与挛缩肌肉粘连严重甚至形成一整块瘢痕挛缩组织。考虑可能有药物弥散至髋关节囊附近,导致髋关节囊及其周围组织坏死、粘连、纤维化而挛缩。苯甲醇可用于治疗手术瘢痕疙瘩,证明其可使纤维组织变性、坏死[10]。

    臀肌挛缩症在临床上时常见到,其中合并髋关节囊挛缩者也不少见,因此,研究发病机制,探索其发病相关危险因素,对于臀肌挛缩及髋关节囊挛缩的防治有重要意义。另外,廉价苯甲醇注射液在中小医疗药品市场上常可见到,使用说明上仍建议将其作为肌注药物溶媒使用,该药在某些农村及偏远地区仍在使用,对其危害性的研究有一定的实际意义。

【参考文献】
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[6] 刘国辉,杨述华,杜靖远,等.重症臀肌挛缩症治疗效果的相关因素分析[J].中国矫形外科杂志,2004,12:1792-1794.

[7] 王太一,韩子玉.实验动物解剖图谱[M].沈阳:辽宁科技出版社,1998,293-299.

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[9] 李群伟,景学安,吴多文,等.青霉素溶液对大鼠臀肌纤维化影响的实验观察程[J]. 泰山医学院学报,2002,23:334-336.

[10]陈新朝.苯甲醇治疗手术瘢痕疙瘩的体会[J].现代康复,2000,4:13.


作者单位:广东省河源市人民医院骨科,河源 517000

作者: 徐烁
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