骨性关节炎对膝关节软骨粘弹性影响实验研究

研究了正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的粘弹性力学性质.对正常和病态膝关节软骨进行一维拉伸应力松弛、蠕变实验,得出了应力松弛、蠕变实验数据和曲线,以回归分析的方法处理应力松弛、蠕变实验数据,得出了归一化应力松弛函数、归一化蠕变函数表达式.以冯元桢教授的准线性理论得出了正常组和病态组膝关节软骨松弛函数表达式,并对实验结果进行了分析讨论.     

基于定量动态负荷下膝关节骨性关节炎软骨MRIT2时间表现研究

目的通过比较膝关节骨性关节炎（OA）病人定量动态负荷前后膝关节软骨T2时间变化情况,分析MRIT2mapping序列反映软骨基质生物力学变化的灵敏度．并验证高磁场条件下人体关节负荷装置的有效性。方法10例膝关节OA病人,其中男性3例．女性7例：年龄4l～66岁．平均年龄57-3岁。依托人体下肢关节力学负荷装置,对其施加膝关节动态负荷。负荷前后行膝关节MRIT2maDping成像,将膝关节轴向负荷区软骨分为4个部位：胫骨平台内、外侧软骨区及股骨内、外侧髁软骨区．分别测量各部位软骨负荷前后的T,时间。对负荷前膝关节内、外侧软骨分级评估进行卡方检验,对同一软骨区动态负荷前后的T2时间进行配对t检验。结果负荷前膝关节内外侧软骨分级差异无统计学意义（P〉0．05）。OA病人负荷前后T2值,胫骨平台内侧软骨区分别为（39．59±4．17）ms、（40．14±4．49）ms（f=0．426,P=0．680）;胫骨平台外侧软骨区（38．85±6．72）ms、（41．25±6．54）ms（t=1．704,P=0．123）：股骨内侧髁软骨区（36．44±5．72）ms、（40．63±4．90）ms（t=1．783,P=0．108）;股骨外侧髁软骨区（39．30±5．78）ms、（46．14±5．03）ms（t=2．826,P=0．020）。结论OA病人负荷后膝关节局部区域软骨区T2时间延长．自行设计的动态加压装置适合在高磁场条件下完成加压及MRI检查,有一定推广意义。     

骨性关节炎对膝关节软骨力学性质影响的实验研究

目的 研究正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的生物力学性质,为临床提供生物力学参数。方法 取正常和病变的膝关节软骨在ShimadzuAUTOGRAPH电子万能试验机上进行一维拉伸实验。结果 得出了关节软骨最大载荷、伸长比、应力、应变等数据;用最小二乘法处理应力鄄应变数据,得出了其应力鄄应变关系表达式,拟合出了应力鄄应变曲线。结论 病变组各项力学性质指标均明显低于正常组。     

正常膝关节软骨MRI T_1ρ序列表现初步研究

目的比较正常膝关节软骨MRIT1ρ和三维抑脂扰相梯度回波(3D-FS-SPGR)序列表现,研究T1ρ序列应用于软骨评估的可行性;评估软骨深层与浅层MRIT1ρ值的差异。方法选择经临床和影像确认的26例成年志愿者,其中男性11例,女性15例;年龄15~65岁,平均年龄31.69岁。分析其T1ρ和3D-FS-SPGR序列MRI成像表现。将膝关节软骨划分为髌软骨、髁间窝、股骨内外侧髁、胫骨内外侧平台6个部分。测量相同层面与位置的T1ρ第一回波和3D-FS-SPGR图像上软骨、软骨下骨、背景噪声的信号强度,比较两者的软骨与软骨下骨对比度比(CNR)和软骨信噪比(SNR)。选取6个部位软骨最厚处,把该处软骨厚度等分为深层和浅层,分别测量同像素感兴趣区(ROI)的T1ρ值。对以上数据进行配对t检验,以P0.05为差异有统计学意义。结果①膝关节T1ρ序列第一回波图像上的CNR均值和SNR均值均高于同一部位的3D-FSSPGR序列,CNR 29.88±10.00 vs 12.08±3.08(t=23.09,P=0.000),SNR 34.70±11.16 vs 14.18±3.46(t=23.929,P=0.000);②正常膝关节软骨深层均值(29.12±8.07)ms,浅层均值(43.23±6.78)ms,浅层T1ρ值显著高于深层表现(t=-24.687,P=0.000)。结论 T1ρ序列可用于软骨临床评估,浅层软骨胶原纤维排列较深层更为致密。     

低场强磁共振在膝关节软骨损伤的诊断价值

目的探讨低场四肢专用MR对膝关节软骨损伤的诊断价值。方法收集我院经关节镜证实膝关节软骨损伤79例,全部病例均行低场强四肢专用MRI常规检查,对照分析膝关节软骨损伤的MRI表现和关节镜结果。结果低场MRI对软骨损伤诊断的敏感性、特异性、准确性分别为84%、86%、85%。结论低场四肢专用MRI对膝关节软骨损伤诊断有一定价值。     

膝关节软骨负荷运动前后磁共振T_2时间与容积变化研究

目的通过比较分析负荷运动前后膝关节软骨磁共振T2时间和软骨容积变化,探讨利用T2时间和容积变化反映负荷作用下软骨形态变化的可行性。方法选择20例健康志愿者,其中男性16例,女性4例;年龄为20.1~30.4岁,平均年龄25.7岁。在同等运动负荷前后进行软骨T2mapping序列成像,测量股骨内外侧髁、胫骨平台和髌软骨T2时间;以三维脂肪抑制快速扰相梯度回波(3D-FS-SPGR)序列扫描并采用最大信号强度投影法(MIP)重建后测量髌软骨及股骨髁软骨容积。比较负荷前后软骨T2时间变化、软骨容积差异,并分析软骨容积与T2时间变化间的相关性。结果运动前与运动后髌软骨T2时间最长,胫骨外侧平台最短;运动后不同部位软骨T2时间均降低(P=0.000),股骨内侧髁软骨下降幅度最大(t=-27.96,P=0.000);运动后膝关节软骨容积减小(P=0.000),股骨髁软骨容积变化程度(t=-86.71,P=0.000)大于髌软骨(t=-9.42,P=0.000);软骨容积与T2时间变化间无线性相关性(P0.05)。结论运动后膝关节软骨各部位T2时间和局部软骨容积均减少,但软骨容积与T2时间变化间无相关性;软骨T2mapping和软骨容积变化磁共振成像技术对评价负荷作用下软骨形态变化有一定的意义。     

汉族成人膝关节软骨厚度变化规律的研究

目的借助软骨磁共振成像技术研究我国20～40岁成年人膝关节软骨厚度变化规律及其与年龄、体质量和性别等与骨关节炎有关的主要临床因素的相关性。方法对200例20～40岁间汉族正常志愿者进行磁共振(MR)膝关节软骨成像,序列包括:快速自旋回波加权(FSE T2W)、三维脂肪抑制扰相梯度回波(3D-FS-SPGR)和脂肪抑制质子加权(FS-PD)。分别记录股骨内侧髁、外侧髁、胫骨内侧平台、外侧平台和髌骨区5个区域软骨最大厚度。同时分别记录关节胫股角、身高、体质量并计算体质指数(BMI)。分析不同性别、BMI正常和超质量组、不同年龄段(以5岁年龄差为一年龄组)的膝关节各区域之间软骨厚度差异;采用多元方差分析不同年龄组软骨厚度总体差异;采用Sperman分析法对年龄、BMI、性别与软骨厚度的相关性进行分析。结果样本胫股角平均值为4.6°,不同组间差异无统计学意义(F=14.683,P=0.094);不同年龄组在股骨内侧髁和胫骨内、外侧平台软骨厚度方面存在显著性差异,以上区域软骨随年龄增大而变薄的趋势明显(F=2 968.790,P<0.001);软骨厚度与年龄具有较为明显的负相关性(r外侧平台=-0.352,r内侧平台=-0.475,r股骨内侧髁=-0.363)。不同性别间软骨平均厚度差异无统计学意义(t=0.4235,P=0.672)。超质量与体质量正常组间软骨平均厚度无显著差异(t=0.798,P=0.425);成年人股骨外侧髁软骨厚度与BMI负相关(r=-0.162,P=0.022),其余部位与BMI无相关性。结论在我国20～40岁正常成年人中,膝关节不同区域的软骨厚度差异显著且随年龄变化明显。该年龄段正常人膝关节软骨厚度与性别、体质量无相关性。     

COX-2在膝关节骨性关节炎软骨中表达及临床意义

目的研究环氧化酶-2基因在膝关节骨性关节炎（osteoarthritis,OA）患者软骨组织的表达及其临床意义。方法对40例膝关节骨性关节炎取患者软骨组织设为OA组和7例膝关节正常软骨组织设为对照组。分别提取两组软骨组织RNA和总蛋白,通过RT-PCR检测各组COX-2mRNA转录水平以及COX-2基因表达蛋白Westernblot分析。结果 RT-PCR结果显示OA组出现大小约700bp条带,对照组扩增条带不明显;Western blot分析结果OA组COX-2基因表达蛋白明显,两组间灰度比有显著差异（〈0.05）。结论 COX-2基因及其表达蛋白在膝关节骨性关节炎软骨组织损害过程中起到重要作用。     

选择性切断膝关节神经支对膝骨性关节炎模型兔关节软骨超微结构的影响

目的观察选择性切断膝关节神经支对兔膝骨性关节炎模型关节软骨超微结构的影响。方法采用Huhh法复制兔膝骨性关节炎模型,通过外科显微镜下选择性切断兔膝关节神经支,对关节软骨等结构进行形态学观察,运用TUNEL法检测软骨细胞的凋亡,并应用透射电镜观察关节软骨超微结构的变化。结果模型组兔膝关节软骨出现退变的表现,软骨细胞过度凋亡,其凋亡指数（31．25±6．83）明显高于正常组（3．16±0．65;P〈0．05）。模型组关节软骨超微结构明显受损,软骨细胞出现核固缩,线粒体肿胀,粗面内质网扩张、脱颗粒;软骨基质内胶原纤维断裂溶解,结构模糊。治疗组兔膝关节软骨退变有明显改善,细胞凋亡指数（15．43±3．72）明显低于模型组（P〈0．05）,关节软骨超微结构较模型组有明显改善。结论选择性切断膝关节神经支对膝骨性关节炎模型兔关节软骨细胞凋亡有抑制作用,并能改善关节软骨的超微结构。     

膝关节关节软骨的三维构建

目的:构建膝关节关节软骨的三维模型,为开展膝关节数字医学研究进行模型构建的探索。方法:人体成年新鲜膝关节标本1例,行CT、MRI扫描,利用三维重建软件Mimics及逆向工程软件Geomagic对图像进行三维重建及图像配准,构建膝关节骨、关节软骨结构。结果:利用Mimics 10.01软件构建关节软骨的三维模型,并形成骨-关节软骨复合模型,导入Geomagic软件中与CT构建的骨三维模型相配准,再次导入CT影像中进行逐层微修饰,验证关节软骨分割效果。最终建立具有骨、关节软骨的三维膝关节模型。结论:三维图像重建技术与图像配准技术可将CT、MRI图像两者结合起来,发挥其各自优势,构建出形态较好的膝关节三维模型。     

医用臭氧对骨关节炎关节软骨作用的病理-磁共振成像实验研究

目的 通过病理-磁共振成像(MRI)对照研究,评价医用臭氧对骨关节炎动物模型的关节软骨的修复作用.方法 新西兰大白兔36只,分为正常对照组、模型对照组、10mg/L臭氧关节腔内注射组、30mg/L臭氧关节腔内注射组、10mg/L臭氧自血回输组、30mg/L臭氧自血回输组,每组6只兔.采用Ⅱ型胶原蛋白酶关节腔内注射法诱导骨关节炎模型,造模4周后进行臭氧干预.比较各组关节软骨的MRI表现,测量其关节软骨的平均厚度及信号强度,与病理学改变对照分析,并对MRI表现与Mankin评分进行直线相关及回归分析.结果 模型对照组、各臭氧干预组的膝关节软骨平均厚度及信号强度较正常对照组变薄和降低(均P<0.05).病理结果显示关节软骨表面粗糙,裂隙形成并基质失染,模型对照及臭氧干预各组的Mankin评分均高于正常对照组(均P<0.05),而模型组与各臭氧干预组间的关节软骨平均厚度、信号强度及Mankin评分差异均无统计学意义(均P>0.05).关节软骨平均厚度与信号强度呈正的直线相关(r=0.561,P=0.000);关节软骨平均厚度及信号强度与Mankin评分呈负的直线相关(r=-0.727、-0.590,均P=0.000);关节软骨平均厚度与Mankin评分存在线性回归关系(Y=18.582-0.035X,R~2=0.528).结论 关节软骨损伤的MRI表现与病理有较好的相关性,中低浓度的医用臭氧经关节腔内注射及自血回输对骨关节炎动物模型的关节软骨可能均无修复作用.     

膝关节软骨早期缺损修复中的基质金属蛋白酶3抑制剂Ⅰ

BACKGROUND: The biomechanical properties of naturally regenerated damaged articular cartilage that belongs to the fibrovascular tissue are far worse than those of the normal cartilage so that they cannot meet the requirements for joint function, leading to traumatic arthritis and loss of joint function.     

超声评价膝关节软骨退行性变与手术的对照研究

目的 探讨膝关节软骨不同时期退行性变(退变)的超声表现,并进一步分析超声的诊断价值.方法　对行关节镜手术的9个膝关节用超声术中经皮实时观察,对关节置换术的2个膝关节标本(置生理盐水中)进行离体观察.总结正常软骨及Ⅰ～Ⅳ期软骨退变的超声表现.以此为超声诊断标准,术前检查40例患者的41个膝关节,将超声诊断与关节镜结果及手术切除标本对照.结果 正常软骨表现为高-低-高"夹心饼断面"样回声带,Ⅰ期退变常无异常,Ⅱ期退变软骨表面毛糙,轻度变薄或局部隆起,Ⅲ期退变软骨局部变薄,Ⅳ期退变软骨层完全丧失.超声诊断膝关节软骨退变的敏感性、特异性、准确性分别为64.9%、92.0%、76.5%.结论 除Ⅰ期外,其余各期关节软骨退变在超声上均有一定特点.超声可作为诊断膝关节软骨退变的重要辅助手段.     

自体骨软骨移植修复兔膝关节软骨的早期生物力学评价

Biomechanical properties of the repaired tissue of rabbit knee articular cartilage by autologous osteochondral transplantation     

关节腔内注射透明质酸钠可以延缓创伤性骨关节炎的软骨退变

背景：透明质酸钠是一种治疗骨关节炎的有效手段,但其机制尚不清楚。有研究表明基质金属蛋白酶1,3,9和基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2表达失调对骨关节炎有重要影响。目的：观察关节腔内注射透明质酸钠对兔创伤性骨关节炎模型软骨中基质金属蛋白酶1,3,9和基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2表达的影响。方法：采用单侧前交叉韧带切断法构建创伤性骨关节炎模型兔,造模后4周关节腔注射体积分数1%透明质酸钠0.3 mL,每周1次,连续5周,设为透明质酸钠组,同时设模型组和正常对照组作对比。术后11周麻醉处死动物,获取软骨并提取总RNA,用实时聚合酶链反应分析各组软骨内基质金属蛋白酶1,3,9和基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2 mRNA表达。结果与结论：与模型组相比,透明质酸钠组经关节腔内注射透明质酸钠软骨损伤范围和程度均减轻(P < 0.01),软骨组织学评分明显降低(P < 0.05)。模型组软骨内基质金属蛋白酶1,3,9 mRNA表达增强,基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2 mRNA表达下调,而透明质酸钠组软骨中基质金属蛋白酶1,3,9,基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2 mRNA的表达并无显著变化。结果说明,基质金属蛋白酶1,3,9和基质金属蛋白酶组织抑制剂1,2参与了创伤性骨关节炎软骨退变过程,虽然关节腔内注射透明质酸钠可以延缓创伤性骨关节炎软骨退变,但透明质酸钠并不是通过调节上述因子的表达来发挥修复作用的,具体机制有待进一步研究证实。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

Optical imaging of articular cartilage degeneration using near-infrared dipicolylamine probes

Articular cartilage is the hydrated tissue that lines the ends of long bones in load bearing joints and provides joints with a smooth, nearly frictionless gliding surface. However, the deterioration of articular cartilage occurs in the early stages of osteoarthritis (OA) and is clinically and radiographically silent. Here two cationic near infrared fluorescent (NIRF) dipicolylamine (DPA) probes, Cy5-DPA-Zn and Cy7-DPA-Zn, were prepared for cartilage degeneration imaging and OA early detection through binding to the anionic glycosaminoglycans (GAGs). The feasibility of NIRF dye labeled DPA-Zn probes for cartilage degeneration imaging was examined ex vivo and in vivo. The ex vivo studies showed that Cy5-DPA-Zn and Cy7-DPA-Zn not only showed the high uptake and electrostatic attractive binding to cartilage, but also sensitively reflected the change of GAGs contents. In vivo imaging study further indicated that Cy5-DPA-Zn demonstrated higher uptake and retention in young mice (high GAGs) than old mice (low GAGs) when administrated via local injection in mouse knee joints. More importantly, Cy5-DPA-Zn showed dramatic higher signals in sham joint (high GAGs) than OA side (low GAGs), through sensitive reflecting the change of GAGs in the surgical induced OA models. In summary, Cy5-DPA-Zn provides promising visual detection for early cartilage pathological degeneration in living subjects.     

Assessment of articular cartilage of the lateral tibial plateau in varus osteoarthritis of the knee

This study describes the soft X-ray examinations of 24 lateral tibial plateaus obtained during total knee arthroplasty for varus osteoarthritis. The average thickness of the articular cartilage was 3.5 min and ranged from 2.1 to 5.0. We considered that 21 out of the 24 lateral tibial plateaus had well preserved articular cartilage. Within the well preserved articular cartilage, bony protuberances of various sizes were found in five cases. All lateral tibial plateaus except one showed osteophyte formation. We considered that 12 of the 24 lateral tibial plateaus had large osteophytes. Ten of these 12 lateral tibial plateaus had well preserved articular cartilage. Large osteophyte formation may not necessarily be a contra-indication of high tibial osteotomy (HTO) or unicompartmental knee arthroplasty (UKA). Cases with a bony protuberance may not be suitable for HTO or UKA, because the overlying articular cartilage is thin and inadequate for supporting load.     

Increased fasting serum glucose concentration is associated with adverse knee structural changes in adults with no knee symptoms and diabetes

Objective

There is evidence to suggest that elevated glucose concentration and clinical diabetes are associated with osteoarthritis (OA). However, the association may be confounded by knee symptoms, concomitant treatment for OA or diabetes. We performed a longitudinal cohort study to examine the relationship between serum glucose concentration and knee structure in adults with no knee symptoms or diabetes.

Methods

179 participants who had fasting serum glucose measurements at 1990–4, with no knee symptoms or diabetes (physician-diagnosed or fasting serum glucose ≥7 mmol/L), underwent knee MRI in 2003–4 and 2 years later. Body mass index was measured at 1990–4 and 2003–4. Cartilage volume and bone marrow lesions were determined from MRI at 2003–4 and 2006–7.

Results

Fasting serum glucose concentration was positively associated with the rate of tibial cartilage volume loss over 2 years in women (B = 44.2 mm³, 95% CI 4.6, 83.8) but not in men (B = 6.0 mm³, 95% CI −68.5, 80.6). Fasting serum glucose concentration was positively associated with incident bone marrow lesions in women (OR = 5.76, 95% CI 1.06, 31.21) but not in men (OR = 0.11, 95% CI 0.01, 1.79) with significant gender difference (p = 0.001 for interaction).

Conclusion

Increased fasting serum glucose concentration in a non-diabetic population was associated with adverse structural changes at the knee in women but not in men, suggesting that there may be susceptibility to knee structural change even below the arbitrary “diabetic range” of serum glucose levels. The sex differences warrant further investigation as this may be one mechanism underlying the sex difference in knee OA.     

大骨节病关节软骨胶原表型表达和软骨细胞异常分化的研究

目的探讨大骨节病关节软骨胶原表型表达的变化特点和软骨细胞异常分化在发病中的意义。方法用单克隆免疫组化法测定５例大骨节病关节软骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅹ型胶原表型的表达。结果（１）关节软骨表层的Ⅱ型胶原表型表达减少；（２）Ⅰ、Ⅲ和Ⅵ型胶原表型表达见于关节软骨全层，而Ⅹ型胶原仅限于关节软骨钙化层和深层软骨细胞团周围；（３）软骨细胞团有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ型胶原表型表达，而软骨细胞坏死区内无任何胶原表型表达。结论大骨节病关节软骨胶原表型表达类似于原发性骨关节病的变化，但在关节软骨表层Ⅰ型胶原表型表达增强以及软骨坏死区内无任何胶原表型表达不同于原发性骨关节病。