賀文楠，左新成

作者單位：472400河南三門峽，澠池縣人民醫(yī)院四肢骨科（賀文楠）；471031河南洛陽(yáng)，解放軍第150中心醫(yī)院全軍訓(xùn)練醫(yī)學(xué)研究所（左新成）

半月板及交叉韌帶等關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)損傷是膝骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）的病因之一，而關(guān)節(jié)外因素如靜脈瘀滯、關(guān)節(jié)周圍肌肉萎縮等也和KOA密切相關(guān)[1]。臨床上KOA患者多見于下肢肌力減退、肌肉萎縮的中老年女性，此類人群往往伴有骨質(zhì)疏松癥，同時(shí)出現(xiàn)下肢深靜脈瓣膜功能不全、靜脈曲張，或有深靜脈血栓形成病史，這些現(xiàn)象提示下肢靜脈瘀滯、肌肉萎縮可能與骨性關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥存在某種聯(lián)系[2-3]。為此，我們建立兔靜脈瘀滯以及靜脈瘀滯、肌肉萎縮雙重疊加KOA模型，觀察造模前后不同病因、膝關(guān)節(jié)周圍不同區(qū)域骨密度（bone mineral density，BMD）的變化，為KOA及骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防和治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

健康純種新西蘭大白兔16只（河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格號(hào)：410115），年齡（6±0.35）個(gè)月；雌7只，雄9只；體重（2.5 ± 0.2）kg。按隨機(jī)數(shù)字表法分為A組（疊加造模組）和B組（靜脈切斷組），每組各8只。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1建立KOA動(dòng)物模型 兩組動(dòng)物均以氯胺酮100 mg/kg耳緣靜脈麻醉，雙后肢均接受手術(shù)。A組動(dòng)物于腹股溝中點(diǎn)下10 mm處結(jié)扎并切除一段長(zhǎng)度為1 cm的股靜脈，同時(shí)切斷膝關(guān)節(jié)周圍可見靜脈，于膝關(guān)節(jié)間隙水平切斷腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭。B組動(dòng)物僅切斷股靜脈及膝關(guān)節(jié)周圍靜脈，術(shù)后不固定傷肢。術(shù)后兩組均肌注青霉素鈉80萬單位（1次/d，連續(xù)3 d），術(shù)后7 d開始驅(qū)趕動(dòng)物活動(dòng)（1次/d，每次2 h），持續(xù)至術(shù)后12周末。

1.2.2測(cè)定BMD 參照前期實(shí)驗(yàn)[4]，選取膝關(guān)節(jié)脛骨側(cè)3個(gè)目的區(qū)（regions of interesting，ROI)，R1區(qū)為內(nèi)側(cè)脛骨軟骨下骨，R2區(qū)為脛骨內(nèi)髁關(guān)節(jié)面下1.5 cm，R3區(qū)為脛骨外髁關(guān)節(jié)面下1.5 cm，每區(qū)范圍均為0.8 cm×0.4 cm。分別于造模前，造模后第4、8、10、12周末測(cè)量膝關(guān)節(jié)周圍ROI的BMD。以O(shè)STEO-CORE3型雙能X線骨密度儀（MEDILINK，法國(guó)）前臂骨模式測(cè)量，BMD成像分辨率0.4 mm，骨密度重復(fù)精度CV＜1%，像素矩陣512×512，掃描范圍為髕骨上5 cm至脛骨平臺(tái)下5 cm。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，各ROI不同造模方法、不同時(shí)間點(diǎn)BMD比較采用多元方差分析，同一組不同時(shí)間點(diǎn)比較采用重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的方差分析，組間比較采用LSD-t檢驗(yàn)，相同ROI、相同時(shí)間點(diǎn)間兩組比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組不同ROI造模前后BMD比較：如表1所示，R1區(qū)兩造模組間BMD值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=24.526，P=0.002），造模后BMD隨時(shí)間推移而升高（F=7.641，P=0.023）；R2區(qū)兩造模組間BMD值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=21.820，P=0.041），造模后BMD隨時(shí)間降低（F=5.632，P=0.031）；R3區(qū)兩造模組間BMD（F=11.821，P=0.061）及每組BMD隨時(shí)間變化（F=3.632，P=0.056）差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。造模方法和測(cè)量時(shí)間無交互作用。

相同ROI同一時(shí)間點(diǎn)兩組間BMD比較：R1區(qū)造模后第10、12周末A組BMD均高于B組，R2區(qū)造模后第10周末A組BMD小于B組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

兩組相同ROI不同時(shí)間點(diǎn)BMD兩兩比較：A組：R1區(qū) 第10、12周末BMD高于造模前（P=0.036，0.001）；R2區(qū)、R3區(qū)第12周末BMD低于造模前（P=0.027，0.043）。B組：R1區(qū)第12周末BMD高于造模前（P=0.035）。其余兩兩比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

各組同時(shí)間不同區(qū)比較：A組及B組僅造模后第10、12周末，3區(qū)比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3 討論

KOA以關(guān)節(jié)慢性進(jìn)行性僵硬、疼痛、關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、畸形為主要特點(diǎn)，是老年人常見的骨科疾病之一。建立理想的KOA動(dòng)物模型，對(duì)于研究KOA的發(fā)病機(jī)制、干預(yù)手段及危險(xiǎn)因素均有重要意義。目前可供選擇的模型較多，有半月板或交叉韌帶等關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)損傷模型，也有關(guān)節(jié)制動(dòng)、靜脈瘀滯、肌肉萎縮、關(guān)節(jié)腔藥物或血液注射等關(guān)節(jié)外損傷模型[5-7]。本研究在建立靜脈瘀滯以及靜脈瘀滯、疊加肌肉萎縮KOA模型的基礎(chǔ)上，測(cè)量膝關(guān)節(jié)脛骨側(cè)關(guān)節(jié)軟骨下骨及脛骨髁松質(zhì)骨區(qū)的BMD，了解不同病因?qū)?dòng)物模型BMD的影響，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與臨床現(xiàn)象是否相符。

3.1 靜脈瘀滯對(duì)KOA的影響

表1 兩造模組膝關(guān)節(jié)不同目的區(qū)各時(shí)間點(diǎn)骨密度變化（±s，g/cm2，n=8）

表1 兩造模組膝關(guān)節(jié)不同目的區(qū)各時(shí)間點(diǎn)骨密度變化（±s，g/cm2，n=8）

注：A組：疊加造模組；B組：靜脈切斷組；*與B組比較，P＜0.05；＃與造模前比較，P＜0.05

組別A組F值P值B組F值P值目的區(qū)R1 R2 R3 R1 R2 R3造模前0.273±0.065 0.254±0.017 0.281±0.073 5.562 0.087 0.277±0.031 0.266±0.023 0.271±0.068 4.889 0.088第4周末0.302±0.067 0.281±0.030 0.291±0.058 7.985 0.054 0.273±0.073 0.255±0.056 0.263±0.089 5.564 0.063第8周末0.326±0.074 0.276±0.055 0.270±0.087 6.821 0.061 0.288±0.104 0.250±0.021 0.258±0.059 6.981 0.057第10周末0.425±0.030*#0.215±0.017*0.242±0.054 21.820 0.041 0.325±0.065 0.240±0.025 0.251±0.035 8.442 0.002第12周末0.472±0.070*#0.195±0.078#0.206±0.053#24.562 0.002 0.397±0.049#0.231±0.051 0.248±0.033 23.870 0.000 F值7.641 5.632 2.148 5.369 0.995 0.187 P值0.023 0.031 0.096 0.029 0.424 0.944

關(guān)節(jié)局部的血液循環(huán)異常是骨性關(guān)節(jié)炎的致病因素之一。骨內(nèi)靜脈受阻、軟骨下靜脈叢靜脈瘀滯可引起骨內(nèi)高壓，導(dǎo)致微循環(huán)改變，滑液pH值下降，乳酸含量增多，關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞變性，蛋白多糖分解，膠原纖維解聚，進(jìn)而導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生；骨內(nèi)高壓也可使成骨細(xì)胞變性壞死，修復(fù)改造中的骨重塑作用還可引起軟骨下骨硬化[8-9]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示B組R1區(qū)第12周末BMD值較造模前升高，而R2區(qū)及R3區(qū)各時(shí)間點(diǎn)BMD值與造模前比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，推測(cè)單純結(jié)扎股靜脈和膝關(guān)節(jié)周圍靜脈后，髓腔內(nèi)靜脈血滯于血竇中，骨內(nèi)壓增高，導(dǎo)致軟骨下骨區(qū)域BMD升高，軟骨下骨硬化，而膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外髁松質(zhì)骨區(qū)域BMD變化不大，提示造模12周內(nèi)單純靜脈瘀滯因素與膝關(guān)節(jié)脛骨側(cè)骨質(zhì)疏松關(guān)系不大。

3.2 肌肉萎縮與KOA

肌肉收縮是維持骨礦物質(zhì)含量最有效的刺激因素，骨骼發(fā)育和骨量與運(yùn)動(dòng)也有密切關(guān)系。股四頭肌萎縮、腓腸肌肌力減弱致膝關(guān)節(jié)周圍肌力不平衡、關(guān)節(jié)不穩(wěn)是骨關(guān)節(jié)炎的致病因素之一[10]；以加強(qiáng)股四頭肌、腓腸肌、髖內(nèi)收及外展肌群訓(xùn)練為內(nèi)容的運(yùn)動(dòng)療法已成為KOA主要的生物力學(xué)治療方式，最新的骨關(guān)節(jié)炎治療指南在藥物治療的基礎(chǔ)上，也將運(yùn)動(dòng)療法作為治療的核心推薦[11-12]。但單純肌肉萎縮致骨性關(guān)節(jié)炎模型在造模后12～16周方能得到穩(wěn)定的疾病模型，周期較長(zhǎng)。因此制作KOA動(dòng)物模型時(shí)多采用聯(lián)合方式——切斷腓腸肌加管形石膏固定或切斷腓腸肌加結(jié)扎股靜脈等[13-14]。

3.3 靜脈瘀滯與肌肉萎縮對(duì)骨關(guān)節(jié)炎BMD的疊加作用

疊加組動(dòng)物模型在切斷靜脈造成靜脈瘀滯的同時(shí)切斷腓腸肌，具有雙重疊加作用。一方面削弱了骨骼肌泵對(duì)血液回流的促進(jìn)作用，導(dǎo)致機(jī)體無法建立有效的側(cè)支循環(huán)，加重瘀滯，骨內(nèi)壓進(jìn)一步增高；另一方面，肌力不平衡引起關(guān)節(jié)不穩(wěn)，應(yīng)力不均進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)微、反復(fù)的脈沖式負(fù)重而造成微骨折，骨重塑啟動(dòng)后所形成的小梁骨痂又增加了軟骨下骨的密度和硬度[15-16]，兩種因素疊加后更易引發(fā)關(guān)節(jié)軟骨改變和局部BMD變化。本研究比較相同ROI同一時(shí)間點(diǎn)兩組間BMD，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1區(qū)造模后第10、12周末A組BMD高于B組，證實(shí)了腓腸肌泵對(duì)關(guān)節(jié)面軟骨下骨BMD的重要影響。組內(nèi)比較中，A組R1區(qū)BMD較造模前升高，R2區(qū)及R3區(qū)造模后第12周末BMD明顯降低，B組僅R1區(qū)升高，推測(cè)其原因是關(guān)節(jié)外綜合因素（局部靜脈瘀滯及肌肉萎縮雙重作用）更易引起軟骨下骨BMD增高，而骨重塑的啟動(dòng)造成骨的重新分布，進(jìn)而導(dǎo)致脛骨髁區(qū)松質(zhì)骨區(qū)BMD下降。3.4 KOA模型BMD變化與臨床現(xiàn)象的關(guān)系

本研究結(jié)果顯示，靜脈瘀滯及肌肉萎縮KOA造模后第12周末R1區(qū)（軟骨下骨）BMD增加，R2區(qū)（脛骨內(nèi)髁）、R3區(qū)（脛骨外髁）卻出現(xiàn)下降，這與臨床上KOA患者多見于下肢肌力減退、下肢靜脈曲張老年人現(xiàn)象吻合，其X線片上常表現(xiàn)為脛骨關(guān)節(jié)面軟骨下骨骨質(zhì)硬化、骨質(zhì)增生、骨贅形成。KOA膝內(nèi)翻患者行全膝關(guān)節(jié)置換時(shí)，也常會(huì)發(fā)現(xiàn)截骨平面傾斜，硬化區(qū)需用鉆頭鉆孔，以保證假體的穩(wěn)定性。而膝關(guān)節(jié)面脛骨側(cè)截骨后脛骨內(nèi)外髁截骨平面骨小梁稀疏，特別是脛骨側(cè)截骨厚度＞1.2 cm時(shí)骨質(zhì)疏松征象更為明顯，甚至有肉眼可見的腔隙，這些現(xiàn)象與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。

綜上所述，單純靜脈瘀滯因素對(duì)脛骨髁松質(zhì)骨區(qū)BMD的變化影響不大；靜脈瘀滯及肌肉萎縮雙重疊加作用下BMD變化與臨床上KOA和骨質(zhì)疏松相伴發(fā)生的現(xiàn)象相符合，佐證在藥物治療KOA的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量訓(xùn)練，以預(yù)防骨質(zhì)疏松，改善膝關(guān)節(jié)功能。