膝關節(jié)骨性關節(jié)炎骨軟骨結構病理學觀察和形態(tài)計量學研究.pdf

1、背景和目的：
　　 膝關節(jié)骨性關節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)是臨床上最常見的關節(jié)退行性疾病，以軟骨進行性退變和軟骨下骨重塑為主要特點，是力學和生物學因素共同作用下軟骨細胞、細胞外基質、軟骨下骨三者合成與分解失衡的結果。臨床上，膝關節(jié)OA表現(xiàn)為關節(jié)持續(xù)性疼痛、畸形和功能障礙，目前沒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節(jié)置換術(Total knee arthroplast，TKA)治療，是老年人群關節(jié)

2、疼痛和致殘的主要原因，給患者和及其家庭帶來巨大經濟負擔。
　　 正常骨軟骨結構從關節(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。過去對OA的研究主要集中在透明軟骨，認為軟骨細胞凋亡和軟骨基質降解是OA的原發(fā)病因。然而，隨著對骨軟骨結構和功能認識的不斷深入，學者們發(fā)現(xiàn)透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨三者共同構成一個不可分割、相互影響的功能單位，在OA的發(fā)病過程中，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。事實上，自Radin等首次提出軟骨下骨硬化可能是軟骨退變的始動因素以來，越來越多的研究開始轉向軟骨下骨。因此，研究鈣化層和軟骨下骨在膝關節(jié)OA病程中的病理改變特點，有助于全面、深刻的認識OA的發(fā)病機制，為其預防和治療提供新的思路。
　　 本課題選用骨性關節(jié)炎最具代表性的膝關節(jié)為研究對象，對TKA術后脛骨平臺標本進行研究，綜合運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，并采用骨組織形態(tài)計量學方法測

4、量骨軟骨結構參數(shù)，對比分析內、外側平臺透明軟骨、鈣化層和軟骨下骨結構參數(shù)的差異，為進一步研究膝關節(jié)OA的發(fā)病機制提供實驗依據(jù)。
　　 方法：
　　 1.標本來源：篩選在第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院關節(jié)外科中心行TKA治療的30例膝關節(jié)OA患者，均伴有內翻畸形，內翻角度1～23°，平均9.3°。術前排除類風濕性關節(jié)炎、創(chuàng)傷、感染、腫瘤等其它膝關節(jié)疾病。標本均為患者自愿捐贈，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術中獲取新鮮脛骨平臺30個，肉眼觀察內、外側平臺軟骨顏色、光澤度和外觀，觀察軟骨表面有無軟化灶、潰瘍、裂隙和血管翳樣組織形成，有無軟骨下骨暴露、象牙化和骨贅形成等。為避免區(qū)域差異，在脛骨內、外側平臺中央負重區(qū)分別切取骨軟骨組織塊，共計60個標本，置于體視顯微鏡下觀察骨軟骨縱切面大體形態(tài)結構。
　　 3.組織學觀察：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；于番紅O/固綠染色下，雙盲法參照Mankin評分和OARSI分級標準對軟骨退變程度進行分期和分級，對比內、外側平臺軟骨Mankin評分差異。
　　 4.骨組織形態(tài)計量學分析：于番紅O/固綠染色下，應用Image-Pro Plus6.0圖像分析軟件，按照骨組織形態(tài)計量學方法測量骨軟骨結構參數(shù)，對比分析脛骨內、外側平臺透明軟

7、骨、鈣化層和軟骨下骨結構參數(shù)的差異。
　　 5.統(tǒng)計分析：實驗數(shù)據(jù)采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理，計量資料以均數(shù)±標準差表示，兩兩比較采用配對t檢驗，檢驗水準α=0.05。
　　 結果：
　　 1.大體觀察：肉眼觀察發(fā)現(xiàn)內側平臺軟骨退變程度較外側平臺更為嚴重；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.組織學觀察：
　　 (1)透明軟骨：根據(jù)軟骨Ma

8、nkin評分結果可將OA病程分為早、中、晚3期。在60個標本中，14個為OA早期，淺表層裂隙形成，且局限于淺表層：19個為OA中期，縱行裂隙進入軟骨深層，裂隙周圍軟骨細胞簇集、增殖；27個為OA晚期，軟骨全層缺失，伴血管翳樣組織生成。根據(jù)OARSI分級可將軟骨退變程度分為0～6級。內側平臺軟骨Mankin評分為(12.4±1.1)分，顯著高于外側平臺的(8.3±1.6)分。
　　 (2)鈣化層：早期示潮線復制、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，多見軟骨內化骨現(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)計量學分析：內側平臺軟骨全層厚度(TAC)和骨小梁間距(Tb.Sp)顯著低于外側平臺(P<0.05)；內側平臺ACC/TAC比值、

10、軟骨下骨板厚度(SCP)、骨小梁體積分數(shù)(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)和骨小梁數(shù)目(Tb.N)均顯著高于外側平臺(P<0.05)；內、外側平臺鈣化層厚度(ACC)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
　　 結論：
　　 1.在膝關節(jié)OA不同時期，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，而鈣化層則可能經歷了一個早期厚