兔胫骨延长对膝关节软骨超微结构的影响

摘要

背景：外固定支架骨痂牵伸成骨术主要用来治疗因外伤、肿瘤、骨病和先天性发育不良等所致的肢体不等长和畸形。随着肢体延长术在临床上的广泛开展，现在制约延长幅度的主要因素已不是骨愈合或神经血管的限制，而是延长肢体邻近的关节功能的减退与软组织挛缩。如何有效解决延长引起的关节功能减退、关节软骨退变及关节强直等问题，已成为该领域关注的热点。
　　目的：观察兔胫骨截骨缓慢牵伸延长后膝关节软骨的组织形态及超微结构变化，探讨关节软骨在肢体延长缓慢牵伸应力刺激下的适应性，为临床上安全开展肢体延长术提供理论依据。
　　方法：50只健康成年日本大耳白兔随机分为两组，正常对照组5只，实验组45只。后者随机分为延长组(A组)和矿化4周组(B组)、矿化8周组(C组)。各组按延长幅度不同分为3个亚组，即延长1cm(约10％)组(A1、B1、C1)，延长2cm(约20％)组(A2、B2、C2)，延长3cm(约30％)组(A3、B3、C3)，共9组，每组各5只。对照组双后肢不做任何处理。实验组以右后肢行延长术，采用胫骨上段截骨，安装单臂外固定延长支架，以1mm/d(0.5mm/次，早晚各1次)缓慢牵伸延长。通过X线确定延长幅度及膝关节影像学变化，取材膝关节软骨光镜及扫描电镜和透射电镜下观察软骨的形态和超微结构的变化。
　　结果：
　　1.动物模型制备成功。各组术前、延长前、延长终止及取材时膝关节软骨未见明显影像学异常。
　　2.延长30％组(A3、B3、C3)部分内侧胫骨平台软骨外观苍白光泽差，未见明显溃疡及边缘骨赘形成，其余各组未见明显异常。
　　3.肢体延长30％后关节软骨的形态结构改变包括：光镜下观察到软骨表层变薄，细胞排列紊乱，胞核消失，胞体缩小，嗜酸性增强等变化；超微结构表现为软骨细胞排列不规则，部分细胞退变，软骨基质裂隙，粗面内质网等细胞器减少等。关节表面出现网状纤维结构的增粗、断裂等表现。当肢体延长结束进入矿化期后，关节软骨逐渐进行自我修复，但到延长后的第8周软骨超微结构的改变仍未完全恢复正常。
　　结论：
　　1.兔是肢体延长模型制作中的优选动物，建立改良的兔肢体延长模型可以符合后续实验要求，获得可靠的实验数据。
　　2.延长小于原长度的20％时邻近关节软骨能有效适应缓慢牵伸刺激，软骨损伤小；但大幅度延长时关节软骨会出现不同程度的形态结构异常，并且随着延长幅度的增加，损伤进一步加重。
　　3.肢体延长过程中相邻关节软骨的病理性改变是暂时的，随着延长停止后牵伸刺激作用的减弱和消失，软骨可通过自身的功能来修复其在肢体延长过程中出现的损害。牵张幅度越大，机体开始对损伤修复的时间越晚。