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【摘要】 目的 观察关节负荷和运动对关节软骨缺损修复的影响。方法 用成年犬10只，分别在双侧股骨髁部造成面积相同的全层软骨缺损，实验侧安装关节撑开运动器。术后20～24周显露关节，大体观察软骨修复情况，并取材做组织学和电镜观察。结果 实验侧软骨修复明显优于对照侧，实验侧以透明和纤维软骨为主，对照侧以纤维组织为主。结论 关节撑开和运动能促进关节软骨的修复。
关键词 负荷 应力 软骨缺损 修复
Experimental study on the promoting articular cartilarge repair under the joint distraction and motion Wei Jie，Zhang Jiuyuan，Chang Baoguo，et al.
Department of Orthopaedics，the people’s Hospital of Shanxi Province，Taiyuan030012.
【Abstract】 Objective To observe the effect of repairing on the articular cartilage defects under the joint load and motion.Methods Full-thickness cartilage defects with the same area were created on both of the articular surface of the femoral condylus in10adult dogs.The test side were installed articular distraction/motion device.The articular surˉface were exposed at20～24weeks postoperation and observed the results by histology and ECM.Results The results of carticular repairing in test group were significant than that of control group.Conclusion The method of the joint distracˉtion/motion can promote the repairing of the articular cartilage.
Key words load stress cartilage defect repair
关节软骨缺损的修复一直是临床和实验研究的重要课题之一。近30年来临床和基础科学的研究已显示在滑膜关节中软骨缺损处移植人工基质生长因子、软骨膜、骨膜、软骨细胞和间充质细胞能刺激形成软骨组织 ［1～3］ 。另外研究也显示关节的负荷和运动能影响关节软骨的愈合 ［4］ 。
本实验通过在大动物犬股骨髁部造成面积相同的全层软骨缺损后，实验侧安装关节撑开运动器，观察其软骨修复的情况。
1 材料与方法
1.1 实验动物与器材 选用健康成年犬10年，雌雄不分。体重平均22kg，每只犬右侧膝关节为实验侧，左侧为对照侧。关节撑开运动器为张家港医疗器械厂生产的关节单臂外固定支架。
1.2 手术方法 采用气管插管静脉全身麻醉，机械呼吸。剃毛、消毒、铺无菌单，取膝内侧切口，将髌骨外翻，显露股骨外髁关节面，用利刀做成10mm×8mm全层软骨缺损，深度以整个创面均匀出血为度，实验侧安装关节撑开运动器，对照侧同法制造股骨外髁关节面软骨缺损，缝合伤口，术后拍X线片。实验侧从术后至术后5天，每天调节关节撑开运动器，使其撑开0.5mm，共使膝关节撑开2～3mm。每只动物让其自由活动，饲养到术后20～24周，再次手术观察，取材。
1.3 检查项目
1.3.1 大体观察关节活动度，关节内粘连情况，修复组织的外观，X线片表现。
1.3.2 组织学检查，取材后分别做脱钙（HE）染色和POLYCUTS不脱钙（甲苯胺兰染色）切片，观察新生组织性质。
1.3.3 透射电镜检查。
1.3.4 测量修复组织（repair tissus，RT）厚度（用opˉton显微电脑测量仪以5点平均法分别测量组织切片），从软骨下骨到RT表面的平均厚度和与缺损毗邻软骨（cartilage adjacent to defect，CATD）的平均厚度，并计算各部位平均厚度占CATD平均厚度的构成比。
2 结果
2.1 大体观察结果 术后20～24周，各动物关节活动自如，无关节挛缩及明显粘连。X线片示无骨性关节炎征象，软骨缺损已被修复组织（RT）填平，实验侧为淡兰色有光泽的RT，较平坦，对照侧的RT灰黄，色暗，呈凹凸不平。
2.2 组织学观察结果 术后20～24周取材，实验侧大部分细胞较成熟，并呈串状排列，可见到同源细胞群和软骨陷窝，类似透明软骨形态和排列;而对照侧细胞较小，排列不规则，无明显同源细胞群和软骨陷窝，以纤维组织为主，较少的幼稚软骨和纤维软骨的特征。
2.3 透视电镜结果 术后20周，两组均可见软骨细胞，实验组多为较成熟的透明样软骨细胞，细胞器发达，有脂滴形成，细胞表面有多个胞突;而对照组多为大量纤维组织，细胞较少量，呈梭形，散在分部于较粗大的胶源纤维中。
2.4 修复组织的厚度测量结果 术后20周实验侧RT平均厚度是CATD平均厚度的78.42%～154.15%，对照侧为29.32%～62.37%，两组比较差异有显著性（P<0.01），见表1。 表1 修复组织厚度测量结果 ［平均CATD的构成比（略）］ 注:CATD为与缺损毗连的正常软骨厚度。实验侧与对照侧比较，P<0.01
3 讨论
在发明人工关节之前，医生们就发现OA的关节切除后，跟随减少负荷并结合关节运动，结果可形成纤维软骨组织覆盖在切除的关节面上。临床研究者通过用外固定器让关节撑开和运动治疗创伤性踝关节炎、严重的OA，能使症状减轻和关节粘连的推 迟。全层关节软骨缺损，源于软骨下松质骨骨髓的未分化间充质细胞可以进入缺损区，而未分化间充质细胞具有依环境不同而多向分化的潜能，在关节环境中可以分化为软骨细胞，这是关节软骨缺损自身修复的基础。钻孔治疗关节软骨缺损的临床及有关的实验研究得以开展 ［5］ 。很多实验已证明，力学环境对维持关节软骨的正常结构有重要作用。制动和关节负荷加重均导致关节软骨退变 ［6］ 。软骨细胞对力学刺激敏感，稳定的压力将抑制软骨细胞对基质蛋白的合成，而周期变化压力刺激其合成。所以关节活动对软骨营养传递极其重要。关节活动造成关节软骨受压与减压交替出现，形成所谓“软骨泵”的软骨营养机制。本实验采用的关节撑开和运动的作用，使这种软骨泵的软骨营养机制得已发挥，实验结果显示，实验侧经过20周显示RT类似正常纤维关节软骨，甲苯胺兰染色显示软骨基质产生活跃，而对照组RT以纤维肉芽为主。RT厚度:实验组大于对照组（P<0.01）。因此，减轻关节压力和功能性负重，可促进关节软骨的自身修复，并促使RT向类透明软骨转化。
参考文献
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（收稿日期:2004-06-20）
作者单位:030012山西省人民医院骨科
（编辑日 强）