运动对骨软骨骨折转归影响及其ＭＲＩ表现
冯少仁 孙西河 王 滨 张颖颖 赵小春
[摘要] 目的：观察运动对骨软骨骨折转归影响及其MRI表现，探讨骨软骨骨折与剥脱性骨软骨炎的关系。方法：将40只新西兰大白兔人工造成骨软骨骨折的动物模型，随机分成两组，外固定组和无固定组。分别于术后1、2周行MRI检查，之后处死动物行组织学检查。 结果：MRI表现，术后1周，两组骨折线均清晰。术后2周，外固定组骨折线模糊；无固定组骨折线仍清晰，其MRI表现类似剥脱性骨软骨炎。组织学观察，术后1周，骨折区外固定组较无固定组成骨细胞数多、成软骨细胞数少(P<0.05)，外固定组成纤维细胞数与无固定组间无显著差异(P>0.05)。术后2周，骨折区外固定组较无固定组成纤维细胞数、成软骨细胞数少、成骨细胞数多(P<0.05)；无固定组病理表现类似剥脱性骨软骨炎。结论：兔膝关节骨软骨骨折，术后2周无固定组的转归， 其MRI表现及病理变化类似剥脱性骨软骨炎。
[关键词] 骨软骨骨折；磁共振成像；剥脱性骨软骨炎；试验研究
[Abstract] Objective:To observe the affection of movement in osteochondral fracture development with the MRI featurs.To study the relationship between the osteochondral fracture and the osteochondritis dissecans.Methods:40 young healthy Newzealand rabbits were chosen randomly. We made osteochondral fracture model. After models established, all the models were divided into two groups randomly, external fixation group and unfixed group. 10 experimental rabbits were chosen in both groups respectively and randomly and undertaken MRI examination after one week and two weeks. Results:MRI displaying,after one week, the fracture lines in both groups were clear; After two weeks, the fracture lines of external fixation group were clear, but the fracture lines of unfixed group were still dim, similarly to the MRI displaying of osteochondritis dissecans. Histopathological observation,one week later, more osteoblast cells were shown in bone fracture zone in external fixation group than that in the unfixed group; but less chondroblast cell were shown than unfixed group(P<0.05). There was no statistical significance in the collagenoblast cells between the unfixed group and the external fixation group(P>0.05). Two weeks later, the collagenoblast cells and the chondroblast cells in the external fixation group were less than that in unfixed group; the osteoblast cells in the external fixation group were more than that in unfixed group (P<0.05). For the unfixed group, The pathological changes were similar to the changes of osteochondritis dissecans. Conclusion:For the osteochondral fracture of rabbit knee joint, the unfixed group, MRI features and pathological changes of osteochondral fracture were similar to osteochondritis dissecans.
[Key words] Osteochondral fracture;Magnetic resonance imaging;Osteochondritis dissecans; Experimental research
骨软骨骨折(OCF)是指外伤后关节软骨合并软骨下骨发生的小骨折，临床上较常见，好发于青少年[1]；剥脱性骨软骨炎(OCD)是指由各种原因导致的局部关节软骨及其软骨下骨质与母骨分离为特征的一类关节疾病，好发年龄10~20岁[2]，病因未明，大多数学者认为与外伤有关，如不及时可使骨关节炎的发生提前10年[3]。因此，正确认识骨软骨骨折转归的MR表现及病理特点，对剥脱性骨软骨炎的病因及剥脱性骨软骨炎治疗将起重要作用。
1材料与方法
1.1实验动物
40只健康青年新西兰大白兔，体重2.5~3.0 kg，雌雄不限，兔龄5~6个月，体重为2.5~3.0 kg，山东省农科院提供。
1.2实验方法
1.2.1骨软骨骨折模型建立10%的水合氯醛行兔腹腔注射麻醉，然后，将其仰卧于手术台上，取其右侧后腿膝关内侧纵行切口，以骨凿凿取4 mm×4 mm大小之股骨髁关节软骨并深达软骨下3 mm的骨软骨片，之后将骨软骨片放回原处；彻底止血后缝合。所有模型均不进行内固定。造模完成后，随机分成二组，每组20只，一组使用石膏外固定2 d，称外固定组；另一组无外固定及内固定，称无固定组。
1.2.2骨软骨骨折后活动方式无固定组术后即活动术侧膝关节，进行间歇被动活动与间歇主动活动；外固定组2 d后拆除石膏，进行与无固定组相同的关节活动。间歇主动活动方式为：兔在笼内自由间断活动；间歇被动活动方式为：术后第1周，每天活动2次，每只实验兔活动时间5 min，每3秒钟为一个活动周期，活动范围40°~ 45°，由两人协助完成，屈伸运动。术后第2周，每天仍活动2次，但每次活动时间延长至10 min，每2秒钟为一个活动周期，活动范围90°~100°。
1.2.3 MRI检查与检验材料收取分别于术后1周、2周进行术侧膝关节MRI检查，每次每组随机抽取实验兔10只。采用荷兰Philips公司Achieva Noval Dual 1.5T超导型双梯度磁共振检查系统，Micro-47高分辨表面线圈，扫描序列包括： TSE-T1WI 、TSE-T2WI、T2WI/SPAIR、3D/WATSc/FFE/T1WI。MRI检查完毕后当天，耳缘静脉注入空气猝死白兔，用摆锯锯取骨软骨片所在之股骨内侧髁，放入10%的甲醛液内固定。1周后将组织脱钙，石蜡包埋，5 μm连续切片，进行HE常规染色。
1.3 统计学分析方法
采用t检验，以α＝0.05为检验标准，P<0.05有统计学意义，使用简明统计10.34完成。
2结果分析原则与步骤
2.1 MRI资料分析
由两位资深影像学专家进行双盲阅读，观察骨软骨骨折愈合情况。
2.2组织学资料分析
由两位资深病理科专家以双盲法进行分析，观察骨软骨骨折修复组织特性。随机挑选6个高倍镜视野(×400)，骨折区每个视野内成骨细胞、成软骨细胞、成纤维细胞数量，以均数±标准差表示。
3结果
3.1 MRI表现
术后1周，外固定组和无固定组骨折线均清晰，于T1WI上呈线状低信号、T2WI上线状高信号；骨片周围骨髓水肿，于T2WI/SPAIR上呈片状高信号影。术后2周，外固定组骨折线模糊，无固定组骨折线仍清晰，且骨折处见薄层低信号影，其表现类似剥脱性骨软骨炎，见图1。
术后1周，骨折区成骨细胞数、成软骨细胞数外固定组与无固定组比较均有统计学意义(P<0.05)，成纤维细胞数外固定组与无固定组比较无统计学意义(P>0.05，表1)。
表1 术后1周骨折区两组成纤维细胞、成软骨细胞及成骨细胞数 (x±s，n＝10)
术后2周，骨折区成纤维细胞数、成软骨细胞数、成骨细胞数外固定组与无固定组比较均有统计学意义(P<0.05，表2)。
表2 术后2周两组骨折区成纤维细胞、成软骨细胞、成骨细胞数(x±s，n＝10)
在术后2周，无固定组骨折区有大量纤维组织；股骨髁骨折处骨质增生，骨片内骨小梁部分坏死，骨片覆盖软骨粗糙、变薄，部分缺损，其病理表现与剥脱性骨软骨炎相似。见图2。
图1 无固定组术后2周，矢状位T2WI/SPAIR
(骨折线清晰，股骨髁骨折线处有薄层低信号，与OCD表现相似)
图2术后2周，无固定组骨折区组织切片HE染色(×400)
（成纤维细胞、成软骨细胞较多，成骨细胞较少）
4讨论
4.1骨软骨骨折愈合影响因素
Shapiro通过新西兰大白兔研究证实，骨软骨骨折时修复关节软骨的细胞源自骨髓的间充质细胞。间充质细胞具有双向分化的特点, 只有在低氧的环境下才能转化为软骨细胞。于20世纪70年代初，加拿大医生Salter通过动物实验, 证明了在关节软骨损伤后, 关节早期运动, 可造成局部低氧环境；并且关节运动亦可造成骨软骨片微动。经研究，微动有利于骨折愈合，微动时间应在骨折后3~14 d之间[3]，微动范围为0.4~1.0 mm，过早(血肿期)或延迟(塑型期)产生的微动均不利于骨折愈合。
在本实验中, 对实验兔采用临床上患者更容易接受的间歇被动运动与间歇主动运动的关节活动方式。外固定组早期稳定固定，第3天进行间歇被动活动与间歇主动活动，无固定组术后立即活动。结果显示，外固定组骨软骨骨折愈合良好；可能是合理利用了运动对软骨骨折愈合与微动对骨质骨折愈合的促进作用。无固定组愈合欠佳，可能是骨折片过早微动，而不利于骨折愈合，实验结果与上述观点相符。
陈永强等[4]经研究指出：骨折片早期不稳定,骨折间隙存在较大的应力,其发生成纤维细胞变性的时间较早，数量也较多，软骨细胞出现亦越早，数量也越多。本研究结果显示，无固定组由于过早出现微动，骨折区成纤维细胞、成软骨细胞较外固定组多，成骨细胞较外固定组少，因而亦与上述观点一致。
4.2骨软骨骨折与剥脱性骨软骨炎的关系
部分学者认为二者有区别。我国学者赵涛等、国外学者Jessica、Bradley等认为，骨软骨骨折不同于剥脱性骨软骨炎。剥脱性骨软骨炎病因仍不清，一般认为外伤为主要病因，是多次反复的轻度外伤引起局部骨质血运障碍所致，为慢性起病；骨软骨骨折有急性损伤病史，突然发生，骨块边缘不整齐，关节腔内有积血，易与剥脱性骨软骨炎鉴别。
另一部分学者认为二者无区别。Aichroth、Tallqvist、Nagura、Langenskiold用兔做实验、Rehbein使用机械装置重复撞击成年狗膝关节前部，损伤股骨髁，影像学和组织学检查显示损伤区与剥脱性骨软骨炎表现一致。Kennedy等[5]通过临床观察指出，晚期没有愈合的骨软骨骨折，其影像学表现与剥脱性骨软骨炎相同。本研究采用青年新西兰大白兔，骨软骨骨折后立即进行主动和被动活动，与国外学者所做实验的运动方式不同，他们均未采取被动运动，因而与临床上一部分患者膝关节受伤后进行的活动存在较大差距，所以，本实验结果更接近临床。结果发现无固定组术后2周10只实验兔股骨内侧髁骨软骨骨折转归，组织学和MR检查显示，其表现类似剥脱性骨软骨炎。通过分析本次实验结果，认为骨软骨骨折可能是剥脱性骨软骨炎的一种病因，虽然其他原因可引起剥脱性骨软骨炎，但骨软骨骨折的不愈合可导致或直接称为剥脱性骨软骨炎。
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[1]赵涛, 翁磊, 尤玉华, 等. 膝关节外伤性骨软骨骨折的X线和MRI表现[J].中华放射学杂志, 2003, 37(11):985-988.
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[4]陈永强, 裘世静, 戴克戎.不同方法固定后松质骨骨折愈合的超微结构观察[J]. 中华创伤杂志, 2000, 16(4):222-224.
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