兔膝关节软骨及软骨下骨改变生存环境后的转归

目的应用关节镜灌洗术、软骨下钻孔术、骨膜或软骨膜移植等方法治疗关节软骨损伤,透明软骨得不到真正的修复。因此以自体或异体软骨细胞、骨髓基质细胞为种子细胞修复关节软骨并观察关节透明软骨细胞和骨髓基质细胞在体内不同微环境中的变化。方法新西兰兔9只,在股骨髁髌骨滑车关节面钻取两个直径2.5mm、深3mm的骨软骨块,将软骨面向下、软骨下骨向上原位倒置,分别于4,8,12周取材,做大体观察和苏木精-伊红(HE)染色、safranin-O染色、II型胶原免疫组化。结果4周时倒置体表面有纤维组织覆盖,原关节软骨细胞形态结构正常。8～12周,倒置体表面有纤维软骨再生,原关节透明软骨基本保持其原有特性。结论以骨松质为支架的骨髓基质细胞未能完全修复关节软骨损伤。修复关节软骨最好采用同一组织来源的透明软骨细胞。     

MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值

背景:核磁共振检查弥补了X射线平片及CT在软骨成像方面的不足,能对骨挫伤和关节软骨损伤做出早期诊断。目的:探讨MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值。方法:股骨远端骨挫伤35例,观察关节镜下关节软骨损伤情况,比较与MRI所见骨挫伤之间的相关性。结果与结论:关节镜下所见关节软骨损伤与MRI所示股骨远端负重区骨挫伤部位基本吻合,后者信号改变的范围与软骨损伤面积成正比。提示,MRI对骨挫伤合并的关节软骨损伤有良好的诊断价值,尤其Ⅰ度软骨损伤,骨挫伤是重要的间接征象。但在某些情况下MRI尚不能真实反映出关节软骨损伤的严重程度。     

MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值

背景：核磁共振检查弥补了X射线平片及CT在软骨成像方面的不足,能对骨挫伤和关节软骨损伤做出早期诊断。目的：探讨MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值。方法：股骨远端骨挫伤35例,观察关节镜下关节软骨损伤情况,比较与MRI所见骨挫伤之间的相关性。结果与结论：关节镜下所见关节软骨损伤与MRI所示股骨远端负重区骨挫伤部位基本吻合,后者信号改变的范围与软骨损伤面积成正比。提示,MRI对骨挫伤合并的关节软骨损伤有良好的诊断价值,尤其Ⅰ度软骨损伤,骨挫伤是重要的间接征象。但在某些情况下MRI尚不能真实反映出关节软骨损伤的严重程度。     

Importance of subchondral bone to articular cartilage in health and disease

The almost absolute barrier to diffusion of nutrients between articular cartilage and subchondral bone does not exist. These anatomic regions represent a functional unit. Repetitive overloading in degenerative disease leads primarily to lesions in the subchondral region (including vessels), which in turn impede flow of nutrition to articular cartilage. As a result, in degenerative joint disease the subchondral region shows reactive enhanced vascularization and heightened metabolism with insufficient repair. In aging, however, vascularization and metabolism are decreased; no repair takes place. In many cases, MRI allows visualization of these subchondral abnormalities. It also demonstrates the basic similarities of degenerative osteoarthritis, osteochondritis dissecans, and avascular necrosis. These different entities may have the same basic etiology but with different disease severity.     

正常成年人股骨远端关节面软骨厚度的超声测量

目的通过超声测量正常成年人股骨远端关节面软骨的厚度,建立正常参考值范围。方法随机选择20～25岁的健康者92名,超声测量股骨远端关节面软骨厚度。结果男性负重关节面内、外侧软骨厚度测量值分别为（1．65±0．29）mm、（1．81±0．27）mm,女性分别为（1．51±0．26）mm、（1．62±0．25）mm。男性关节面软骨厚度大于女性,膝关节外髁面的关节软骨厚度大于内髁面,滑车关节面软骨厚度大于负重面（均P〈0．05）。男性负重关节面软骨厚度内、外侧分别大于1．12mm、1．37mm,女性分别大于1．09mm、1．21mm。结论超声测量股骨远端关节面软骨的厚度,可为建立中国人股骨远端关节面软骨厚度的正常标准奠定基础。     

β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损

背景：自体骨兼具骨引导和骨诱导特性而成为修复骨缺损的金标准,但其来源有限,促使研究人员去寻找各类骨移植替代物。目的：观察β-磷酸三钙煅烧骨作为骨移植替代物修复兔股骨远端骨缺损的效果。方法：制备直径5mm,深12mm的兔股骨远端骨缺损模型,实验侧骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件,对照侧仅制造骨缺损模型,不植入任何材料。观察实验动物手术切口局部情况,并制备病理切片,观察材料植入后的骨长入情况。结果与结论：骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件后,实验动物的切口愈合良好,在术后4周可以观察到骨缺损周边开始形成新骨,并随着时间的延长新骨形成量逐渐增多,至术后12周时,材料中心部位也可见新骨长入,材料逐渐降解,而对照侧直至术后12周时骨缺损部位仍无新骨长入。结果显示β-磷酸三钙具备良好的成骨性能,是一种优良的骨移植替代物。     

β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损

背景:自体骨兼具骨引导和骨诱导特性而成为修复骨缺损的金标准,但其来源有限,促使研究人员去寻找各类骨移植替代物。目的:观察β-磷酸三钙煅烧骨作为骨移植替代物修复兔股骨远端骨缺损的效果。方法:制备直径5mm,深12mm的兔股骨远端骨缺损模型,实验侧骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件,对照侧仅制造骨缺损模型,不植入任何材料。观察实验动物手术切口局部情况,并制备病理切片,观察材料植入后的骨长入情况。结果与结论:骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件后,实验动物的切口愈合良好,在术后4周可以观察到骨缺损周边开始形成新骨,并随着时间的延长新骨形成量逐渐增多,至术后12周时,材料中心部位也可见新骨长入,材料逐渐降解,而对照侧直至术后12周时骨缺损部位仍无新骨长入。结果显示β-磷酸三钙具备良好的成骨性能,是一种优良的骨移植替代物。     

聚氨酯/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66一体化复合支架材料修复软骨及软骨下骨缺

背景:目前软骨支架材料种类繁多,随着制备工艺、结构及表面改性技术的提高,材料的性能更加完善,而一体化修复关节软骨及软骨下骨缺损对于软骨替代材料的稳定性十分重要.目的:观察新型生物复合材料聚氨酯/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66一体化修复关节软骨及软骨下骨缺损的效果.方法:将多孔聚氨酯,纳米羟基磷灰石+聚酰胺66、致密聚氨酯,纳米羟基磷灰石+聚酰胺66及单纯纳米羟基磷灰石+聚酰胺66材料植入狗膝关节,空白组作为对照,分别于4,12,24周,对动物行大体观察,局部行组织学切片观察,对支架材料植入后24周修复组织进行组织学评分,扫描电镜观察生物材料与周边软骨连接界面的情况.结果与结论:支架材料植入后12,24周,下层材料中可见有骨组织长入,多孔聚氨酯与周边软骨融合较好,周边软骨未见明显退变.植入后24周,扫描电镜见上层材料多孔聚氨酯与周围正常软骨结合牢固,未见明显间隙,周围软骨未见明显退变;致密聚氨酯与周边正常软骨有较明显间隙,周边正常软骨退行性改变,变薄、卷曲.说明新型多孔聚氨酯/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66支架材料在结构上更加接近正常软骨及软骨下骨,对软骨及软骨下骨缺损的修复效果更加显著.     

可降解生物材料复合基因强化干细胞移植修复兔关节软骨缺损

目的:在前期成功构建携带有目的基因的质粒载体IRES2-EGFP-hIGF-1基础上,探索使用可吸收生物材料PLGA复合基因强化的同种异体骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植修复兔关节软骨缺损的方法.方法:实验于2005-09/2006-01在重庆医科大学儿科研究所完成.①选择3月龄新西兰大耳白兔18只,双下肢髁关节面上共制作4个直径3 mm、深3 mm的全层软骨缺损.自左到右为:空白对照组,PLGA移植组,PLGA-MSCs组(PLGA 空载体转染的MSCs移植),PLGA hIGF-1-MSCs组(PLGA hIGF-1转染的MSCs移植).②分别于术后4,6,12周各处死6只,应用大体观察、组织学观察及组织学评分评估缺损软骨的修复情况、修复组织中hlGF-1和Ⅱ型胶原的表达情况、移植细胞GFP荧光强度等.结果:16只兔进入结果分析,脱落2只.术后12周时,组织切片显示,PLGA HIGF-1-MSCs组新生组织中可见大量类透明软骨细胞出现,Ⅱ型胶原丰富表达:荧光追踪显示PLGA-MSCs组和PLGA hIGF-1-MSCs两组修复组织在4周时仍有可见的GFP表达;PLGA hIGF-1-MSCs组各个时间点组织学评分均高于其他3组(P＜0.05).结论:PLGA与经过hlGF-1基因强化的MSCs复合移植提高了对兔关节软骨缺损的修复效果.     

膝关节不稳早期软骨下骨生化学和生物力学的变化

目的:了解膝关节不稳早期软骨下骨生化学和生物力学的变化。方法:复制兔膝关节不稳模型,利用Instron力学材料机进行胫骨髁软骨主要负重区相对应的软骨下骨的压迫实验,测定软骨下骨的压缩强度和压缩模量。同时测定软骨下骨的糖醛酸、羟脯氨酸和吡啶并林的含量。结果:软骨下骨的压缩强度和压缩模量在模型术后1周分别平均下降40%和33.7%,均与正常对照有非常显著差别(P<0.01)。但是随着时间的延长,软骨下骨压缩强度和压缩模量却呈现逐渐增高的趋势。软骨下骨糖醛酸及羟脯氨酸含量在模型术后升高,而软骨下骨吡啶并林含量于模型术后1周却迅速下降69.4%。随后其含量逐渐上升。结论:膝关节不稳早期即可出现软骨下骨生物力学和生化学的改变,这可能与软骨下骨在异常应力下骨代谢的改变有关。     

新型生物复合材料聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石＋聚己二酰己二胺修复关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学研究

目的：探讨新型生物复合材料聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石＋聚己二酰己二胺（Polyvinyl alcohol hydrogel／nano-hydroxyapatite＋polyamide66，PVA／n-HA＋PA66）修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学性能。方法：实验于2006-01/2007-05在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成。①通过原位合成技术及冷冻．融合循环方法制备PVA／n-HA＋PA66，并检测材料体外力学性能。②在兔股骨关节面上打孔，包括关节表面软骨和软骨下骨，制成关节软骨缺损的模型。将PVA／n-HA＋PA66复合材料植入兔膝关节，对侧肢体打孔作空白对照组或单纯PVA植入，分别于植入12，24周后行局部组织学切片观察，扫描电镜观察，生物材料体内力学性能测试。结果：36只兔全部进入结果分析。①上层材料在100mm／min拉力状态下，抗拉强度为3．42MPa，下层材料的抗拉强度为6．33MPa。上层材料在3mm／min的压力强度下，抗压强度为3．12MPa。下层材料的抗压强度为5．3MPa。②生物复合材料植入动物体内12，24周，下层材料中有骨组织长入，上层材料与下层材料紧密连接；生物复合材料在5mm／min的冲击强度下，其抗冲击强度在植入12周时已达正常松质骨抗冲击强度。结论：新型生物复合材料PVA／n-HA＋PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损具有良好的生物力学性能。     

新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚己二酰己二胺修复关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学研究

目的:探讨新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石 聚己二酰己二胺(Polyvinyl alcohol hydrogel/ nano- hydroxyapatite polyamide66,PVA/n-HA PA66)修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学性能.方法:实验于2006-01/2007-05在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成.①通过原位合成技术及冷冻-融合循环方法制备PVA/n-HA PA66,并检测材料体外力学性能.②在兔股骨关节面上打孔,包括关节表面软骨和软骨下骨,制成关节软骨缺损的模型.将PVA/n-HA PA66复合材料植入兔膝关节,对侧肢体打孔作空白对照组或单纯PVA植入,分别于植入12,24周后行局部组织学切片观察,扫描电镜观察,生物材料体内力学性能测试.结果: 36只兔全部进入结果分析.①上层材料在100 mm/min拉力状态下,抗拉强度为3.42 MPa,下层材料的抗拉强度为6.33 MPa.上层材料在3 mm/min的压力强度下,抗压强度为3.12 MPa.下层材料的抗压强度为5.3 MPa.②生物复合材料植入动物体内12,24周,下层材料中有骨组织长入,上层材料与下层材料紧密连接;生物复合材料在5 mm/min的冲击强度下,其抗冲击强度在植入12周时已达正常松质骨抗冲击强度.结论:新型生物复合材料PVA/n-HA PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损具有良好的生物力学性能.     

全身振动对兔膝骨性关节炎关节软骨和软骨下骨的影响

目的:探讨全身振动(whole body vibration, WBV)对兔膝骨关节炎(osteoarthritis, OA)关节软骨的保护作用和软骨下骨重塑的影响。方法:48只新西兰大白兔分为四组:空白对照组(CON组)、骨关节炎对照组(ACLT组)、盐酸氨基葡萄糖组(GH组)、全身振动组(WBV组),每组12只。CON组不进行任何干预;ACLT组给予造模手术后不进行干预;GH组动物造模手术8周后进行盐酸氨基葡萄糖灌胃;WBV组在造模术后8周,使用WBV治疗仪进行干预。造模术后12周,取动物血液进行Elisa检测,取左侧胫骨近端进行大体标本观察,取左侧胫骨近侧进行HE染色、番红O-固绿染色、甲苯胺蓝染色,用于软骨组织学的Mankin评分和软骨下骨组织形态计量学分析。结果:CON组、WBV组软骨下骨骨小梁面积百分比,骨小梁数量均显著高于ACLT组。两组的骨小梁分离度均显著低于ACLT组和GH组。GH组骨小梁分离度亦显著低于ACLT组。骨小梁宽度各组间差异无显著性意义。ACLT组CTX-Ⅱ值较CON组显著升高,WBV组和GH组的CTX-Ⅱ值均较ACLT组显著降低。ACLT组PⅡANP值较CON组显著降低,GH组的PⅡANP值亦较ACLT组显著降低,WBV组的PⅡANP值与ACLT组差异无显著性意义,显著降低。结论:WBV治疗增加了兔OA关节胫骨软骨下骨骨小梁面积百分比、骨小梁数量,降低骨小梁分离度,降低膝OA兔的血清CTX-Ⅱ水平,有利于延缓兔OA关节软骨退变。     

Characterization of center frequency and bandwidth of broadband ultrasound reflected by the articular cartilage to subchondral bone interface

Osteoarthritis (OA) produces degenerative changes both in articular cartilage and subchondral bone. During OA, reflection of high frequency ultrasound from the cartilage-bone interface is affected by both changes in attenuation of the cartilage layer and acoustic properties of the interface. The objective of this study was to experimentally investigate the spectral content of ultrasound reflection from the cartilage-bone interface. Specifically, we analyzed the center frequency and -6 dB bandwidth of the broadband high-frequency (40 MHz) ultrasound signal. Intact bovine articular cartilage samples with and without the underlying subchondral bone (n = 6) were measured in vitro using a commercial high-frequency ultrasound scanner. Furthermore, the diagnostic potential of the measurement of center frequency and bandwidth for OA was studied with another series of bovine articular cartilage samples (n = 40) after enzymatic degradations of tissue proteoglycans and collagen. Compared with the reference spectrum at the same depth from a perfect reflector, a major downshift (>51%) of the center frequency and a reduction (>42%) of the bandwidth were observed in both sample groups when analyzing the ultrasound reflection from the cartilage-bone interface. The results suggest that attenuation in the cartilage layer primarily controls the observed downshift of the center frequency and acoustic properties of the subchondral bone play only a minor role in affecting the spectrum of the cartilage-bone interface. Changes in the ultrasound bandwidth of the cartilage-bone interface signals, compared with reference signals, were found to vary more than those in the center frequency in both cartilage sample groups. Compared with pretreatment values, a significant downshift in center frequency (p < 0.01) and a minor reduction in bandwidth of spectra from the cartilage-bone interface were recorded after chemical degradation of proteoglycans with trypsin. In contrast, center frequency and bandwidth of the echoes from the cartilage-bone interface did not change after the chemical degradation of cartilage collagen fibrils. The results suggest that proteoglycan loss, typical to OA, may be detected via the changes in the center frequency of the ultrasound reflected from the cartilage-bone interface. (E-mail: ypzheng@ieee.org, simo.saarakkala@oulu.fi)     

骨软骨镶嵌移植修复关节软骨缺损的实验研究

目的 探讨自体和异体骨软骨移植的效果和可行性.方法 将63只健康成年家兔同侧膝关节造成实验性缺损，随机将动物分成A组（自体移植组，27只）、B组（异体移植组，27只）和C组（对照组，9只）.A组再分为2柱骨软骨移植不限制运动组（A2M组）、限制运动组（A2N组）和4柱骨软骨移植不限制运动组（A4M组）;B组同样再分为B2M组、B2N组和B4M组，每组9只动物，分别做2柱、4柱自体和异体非负重区骨软骨柱移植.对实验动物进行大体观察、测量关节活动度及修复移植组织厚度、组织学光镜和电镜检查.结果 A组软骨面愈合修复满意，其中A4M组更佳，光镜、电镜检查示移植物与骨床骨性愈合，陷落极少，无明显退变，成熟软骨细胞更多，关节活动度和修复组织与周边正常软骨平均厚度的百分比均优于A2M组（ P≤0.05）.B组修复软骨缺损效果不佳.结论 小直径、多数目的骨软骨柱更易重塑较大面积的软骨缺损轮廓;新鲜无处理的同种异体骨软骨镶嵌移植修复家兔关节软骨缺损排斥反应及吸收破坏严重。     

同种异体脱钙骨基质复合自体骨髓基质干细胞修复兔关节软骨缺损

背景:脱钙骨基质具有良好的生物相容性,是临床常用的骨缺损修复材料.骨髓基质干细胞具有向骨及软骨细胞分化的潜能,适合骨软骨缺损修复.目的:观察同种异体脱钙骨基质复合自体骨髓基质干细胞修复兔关节软骨缺损的效果.方法:27只兔均建立骨软骨缺损模型,造模后随机分为3组:复合材料组钻孔植入复合自体骨髓基质干细胞培养8 d的脱钙骨基质块,单纯脱钙骨基质组钻孔单纯植入脱钙骨基质块,模型对照组钻孔后不植入任何材料.取材后对修复组织进行大体观察、组织学观察及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定,并参照Wakitani评分标准对修复组织进行评分.结果与结论:植入后12周,复合材料组修复组织呈透明软骨样,表面光滑平坦,与周围软骨及软骨下骨结合良好;单纯脱钙骨基质组有部分软骨样修复;而模型对照组仅有少量纤维性修复.植入后12周,复合材料组、单纯脱钙骨基质组修复组织Ⅱ型胶原免疫组化染色均呈阳性,修复细胞表达Ⅱ型胶原,为软骨细胞;模型对照组呈阴性表达.植入后4,8,12周,复合材料组修复效果评分均显著优于单纯脱钙骨基质组、模型对照组(P<0.01).说明自体骨髓基质干细胞复合同种异体脱钙骨基质支架材料修复兔全层关节软骨缺损的效果良好.     

软骨细胞、胶原纤维及蛋白多糖在家兔不稳定膝关节软骨退变进程中的变化

背景:膝关节外伤可引起膝关节不稳定,其运动轨迹发生改变,继而可致关节软骨损伤,关节软骨中的主要成分软骨细胞、胶原纤维及蛋白多糖早期将发生变化.目的:比较研究两种家兔不稳定膝动物模型软骨退变进程中软骨细胞、胶原纤维、蛋白多糖变化,探讨早期不稳定膝关节软骨退变的发生机制.方法:取大耳白兔50只,随机分为3组前交叉韧带切除组、内侧副韧带+半月板切除组分别切除右后肢前交叉韧带、右后肢内侧副韧带和半月板,正常对照组不干预,分别在建模1,2,3,4和5周后分批于膝股骨内髁软骨取材,进行软骨组织大体和组织学观察、软骨损伤程度Markin评分;测定软骨组织蛋白多糖及软骨基质中胶原纤维含量.结果与结论:不同时期的不稳定膝关节软骨有程度不一的软骨细胞凋亡.除前交叉韧带切除组第1周外,各时间点两手术组Mankin评分均高于正常对照组(P＜0.05),以术后5周组最为显著.前交叉韧带切除组术后3,4周软骨细胞变性,蛋白多糖丢失,术后第5周软骨退变更加显著,内侧副韧带+半月板切除组变化较前交叉韧带切除组严重.前交叉韧带切除组3,4,5周及内侧副韧带+半月板切除组2,3,4,5周软骨胶原纤维明显低于正常对照组(P＜0.05).结果表明,膝骨关节不稳定,早期关节软骨退变的程度与软骨细胞数目的减少、胶原纤维网的破坏和蛋白多糖的丢失有关,软骨退变过程中存在软骨修复.     

脊髓损伤患者股骨远端和胫骨近端骨密度的变化

目的 探讨脊髓损伤患者发病早期股骨远端及胫骨近端骨密度变化的规律。     

Evaluation of articular cartilage repair using biodegradable nanofibrous scaffolds in a swine model: a pilot study

The aim of this study was to evaluate a cell‐seeded nanofibrous scaffold for cartilage repair in vivo. We used a biodegradable poly(ε‐caprolactone) (PCL) nanofibrous scaffold seeded with allogeneic chondrocytes or xenogeneic human mesenchymal stem cells (MSCs), or acellular PCL scaffolds, with no implant as a control to repair iatrogenic, 7 mm full‐thickness cartilage defects in a swine model. Six months after implantation, MSC‐seeded constructs showed the most complete repair in the defects compared to other groups. Macroscopically, the MSC‐seeded constructs regenerated hyaline cartilage‐like tissue and restored a smooth cartilage surface, while the chondrocyte‐seeded constructs produced mostly fibrocartilage‐like tissue with a discontinuous superficial cartilage contour. Incomplete repair containing fibrocartilage or fibrous tissue was found in the acellular constructs and the no‐implant control group. Quantitative histological evaluation showed overall higher scores for the chondrocyte‐ and MSC‐seeded constructs than the acellular construct and the no‐implant groups. Mechanical testing showed the highest equilibrium compressive stress of 1.5 MPa in the regenerated cartilage produced by the MSC‐seeded constructs, compared to 1.2 MPa in the chondrocyte‐seeded constructs, 1.0 MPa in the acellular constructs and 0.2 MPa in the no‐implant group. No evidence of immune reaction to the allogeneically‐ and xenogeneically‐derived regenerated cartilage was observed, possibly related to the immunosuppressive activities of MSCs, suggesting the feasibility of allogeneic or xenogeneic transplantation of MSCs for cell‐based therapy. Taken together, our results showed that biodegradable nanofibrous scaffolds seeded with MSCs effectively repair cartilage defects in vivo, and that the current approach is promising for cartilage repair. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.