皮质骨骨痂延长骨愈合的组织形态学观察

皮质骨骨痂延长骨愈合的组织形态学观察 皮质骨骨痂延长骨愈合的组织形态学观察 07一}霉 中国矫形外科杂志1999年3月第6卷第3期TheOrthopedicJourrmlofChinaVol6No3March1999 皮质骨骨痂延长骨愈合的组织形态学观察 黄劲松侯/朱 振安盛为'__-—,?—.一7. 摘要目的:对皮质骨骨痴延长骨愈合过程的组织形态学变化进行观察.方法:在山羊左胫骨中段骨膜下横形截骨 后用llizarov式外固定器固定2周后作牵拉延长,每天lmm,连续3o天定期摄x线片,并于截骨后1,2周,延长开 ,延长结束及结束后24812,16周分期取材,作普通及偏光观察结果在骨始后12周 痴延长早期,骨外膜侧 即有直接骨形成.而延长间隙中先形成纤维组织,后逐渐向纤维骨痂骨性骨痈演变,最终形成新生皮质骨结论皮 质骨骨干截骨后持续缓幔牵拉,对形成中的骨痈施以轴向的机械性张应力,能维持并刺激骨与软组织的再生,使截骨端间 获得完全的骨愈合.其成骨方式可能膜内骨化为主 莘蔷R墅6873囊修中国圉书资料分娄号.r\乡. AHistomorphologicalInvestigationonCallusDistractionofCornealBone?Ifuangdznsong,HouXiaokuz,Zha Zhenan,eta1.NinthPeoples'Hospita1.ShanghalSecondMedicalUniversity,Shanghai.200 011 AbstractObjective:Toobservethehistomorphologicalchangeofcallusdistractionofcortica lhone.Method:Theleft sheeptibiawasfixedbyIlizarovexternalfixator.Subperiosteaitransverseosteotomywasper formedatthediaphysealsite. Successivedistractionpersistedfor30daysattherateofImm/dayafter2weeks'delay,andradiographywastaken periodicallyAftersacrifice,thesamplesoftheelongationsegmentwereobservedbylishtandpohrmicroscope.Results: Directosteogenesisoccurredattheperiostea[sideintheearlystageofdistraction,whilstinthedistractiongap,thefibrous tissueformedfirstlyandtransformedtOfibrouscallusandbonycallusgradually,resultingintheformationofnewcortical boneultimately.Conclusion:Successiveandslowdistractionafterosteotomycansubjecttheformingcallustotheaxial tensilestress,whichmaintainandstimulatethegrowthofnewhoneandsofttissue,leadingtOthecompletehealingof osteotomizedhoneends,Intramembranousmaybethechiefossificationmode. KeywordsCallusdistractionHistomorphology. 骨痴延长术是本世纪8O年代发展起来的一种新 型骨延长方法.该方法是在长骨骨干部位截骨后持续 缓慢地对形成中的骨痴进行轴向的牵拉,最终在延长 段形成新生皮质骨….这一方法与以往在长骨干骺端 截骨延长术有所不同.,可在长骨骨干中的任何部位 截骨后进行延长,外固定器的固定也较方便稳定,故 有着更为广泛的临床应用价值.但纵观目前国内外有 关研究,其中对于皮质骨截骨延长后骨痴形成和改建 的规律缺乏连续系统的观察与研究,对其成骨方式及 其机理也尚无一致的意见.为此,本实验通过x线及 光镜观察对羊胫骨干截骨后骨痂延长骨愈合过程作 了连续的观察. 1材料与方法 1.1材料选择与实验动物 采用四环Ilizarov式外固定支架,固定钢针为医 用克氏针,直径2ram. 作者单位上海第二医科大学附属第九人民医院骨科,200011 实验选用健康青山羊l1只,麻醉后在无菌条件 下用固定钢针交叉贯穿左胫骨,以外固定支架稳定固 定.然后在中间两环之间作左胫骨中段前内侧切口, 纵形切开并环形剥离骨膜,用线锯作骨膜下横形截骨 后缝合骨膜及皮肤.术后动物分笼饲养,延迟2周后 开始牵拉延长,每日延长1ram,连续30d.术后l周 2周,延长开始后1周,2周,延长结束及结束后1,2 4,8l216周取材. 1.2观察方法 1,2.1x线观察术后每周摄x线片,以了解骨痴 生长情况. 1.2,2光镜观察截取延长段及截骨端骨痂标本, 在lO中性甲醛溶液中固定48h,用Jenkins固定脱 乙醇逐级脱水后作石蜡包埋,切片,H.E. 钙液脱钙, 染色,在OlympusBH一2型生物显微镜下作普通及偏 光观察. 2实验结果 所有实验动物均顺利完成延长,无一例发生骨不 中国矫形外科杂志1999年3月第6卷第3期 TheOrthoped~JournalofChinaVo16No3March1999 连.延长长度为3cm,延长率为15,20.取材时 大体观察见延长侧胫骨显着增长,其周径也较对照侧 胫骨增粗,尤以延长段明显(图1). 2.1X线观察 截骨后2周,骨外膜侧已可见云雾状骨痂影.截 骨延长过程中,两截骨端间可见有稀疏的纵行骨痂 影,以骨外膜处明显.延长结束后2至4周,牵拉延 长间隙中已有连续的条索状骨痂影,并逐渐致密(图 2).至10周以后,逐渐有髓腔再通,新生皮质骨出现, 并于16周时接近正常皮质骨(图3). 2.2光镜观察 截骨术后1,2周:骨折后出血及炎性反应表现, 有血肿形成及新生毛细血管,成纤维细胞出现. 延长1周:主要表现为大煮纤维组织生成并连接 两截骨端.延长段骨外膜保持连续,其外侧有小梁状 新骨生成,生长方向大致平行于骨纵轴,已表现出一 定的折光性.纤维组织中有较多梭形或狭长形的成纤 维细胞样细胞及散在软骨岛.骨内膜侧牵拉间隙中也 有较成熟的纤维组织生成,生长方向与牵拉方向一致 (图4). 延长2周:骨外膜侧新生小粱骨增多,并且表现 出较强的折光性,由截骨端向牵拉间隙长入(图5).牵 拉间隙中可见成熟的纵行纤维组织形成,连接远近截 骨端,其中有无数成纤维细胞,新生毛细血管丰富,沿 牵拉方向排列.软骨岛少见. 延长结束时:骨外膜及内膜侧的部分小粱骨互相 连结成网状,呈稀疏的编织骨样,部分区域纤维组织 向类骨质转化. 延长结束后2周:新生小梁骨相互连接,直径变 粗,呈编织骨样,内有骨陷窝,骨细胞出现(图6).其 表面成骨细胞成层排列,胞体较丰满.牵拉间隙的纤 维组织中,有许多区域可见向类骨质转化,移行,呈 纤维骨痴样表现. 延长结束后4周:延长区域为大煮蜂窝状小粱骨 样结构和一定煮的纤维组织.可见典型的膜内骨化现 象. 延长结束后8周:延长段明显变粗部分区域小 梁骨向板层骨转化,胶原纤维排列致密,规则,与骨 纵轴平行,类似于正常皮质骨(图7).骨内膜侧尚有 部分纤维组织,表现出较强的折光性,表明其有骨化 现象. 延长结束后12,20周:延长段已接近于正常的 皮质骨,厚度亦与正常的皮质骨相当,胶原纤维折光 性强,方向有序.髓腔出现并再通 3讨论 随着骨痴牵拉术临床应用的推广,有关在此过程 中骨与软组织再生的研究也日益增多.但对于某些具 体闻题尚有争论.如对于其成骨方式,Ilizarov等认为 是膜内骨化.,而Kojimoto等"的实验则在截骨部位 产生了类似于生长板的结构,由软骨逐渐向骨组织转 化.也有的学者认为两种骨化方式均存在.另外,某 些学者的研究结果"提示,骨痂牵拉骨愈合在某些方 面与一般骨折过程可能有所不同. 本实验中,我们以Ilizarov式外固定支架固定胫 骨后,纵形切开并环形剥离骨膜,在尽可能保护骨膜 及软组织的情况下进行骨膜下截骨,术后延迟2周才 开始进行牵拉.x线摄片示已有云雾状骨痂影,说明 已有原始骨痂形成.此时软组织得到了充分修复,截 骨处充满了血供良好的具有强大增殖能力的未分化 组织.牵拉以每天]mm速率进行,结束后继续以外固 定支架固定,直至完全骨化.实验结果示延长段新生 皮质骨生成良好,骨外膜完整,且明显增厚,无撕裂 痕迹.值得注意的是与对照侧相比,延长侧胫骨除长 度增长,延长段明显增粗外,其余部位的周径也相对 增粗.这可能是因为牵拉刺激了整个肢体的代谢活动 及血流供应所致. 在本实验中,我们主要观察到(1)牵拉开始后, 骨外膜基本连续,其外侧有较多的小粱骨形成,且远 近端相连,排列方向趋向于与牵拉方向一致.以后骨 外膜侧保持旺盛的骨痂生长,成骨活跃,厚度甚至超 过正常骨皮质厚度,并逐渐与髓内,骨内膜及牵拉间 隙中形成的类骨质,小梁骨相互连结融合.(2)在延 长早期,随着牵拉的进行,截骨端间有大量的纤维组 织生成,血供丰富,跨越并连接两截骨端,形成纤维 骨痂,内含丰富的纵行胶原纤维.以后随着新生小梁 骨的不断生长,开始有稀疏的编织骨出现,并逐渐致 密,向蜂窝状编织骨及其后的板层骨转化.故骨痴延 长的组织学进程为早期在牵拉间隙中形成纤维组织, 以后向纤维骨痴,骨性骨痂,骨组织演变,并逐渐改 建.(3)大约8周后,开始有髓腔再通及新生骨皮质 生成.随着骨改建的进行,至16周时延长段已接近于 正常皮质骨. 本实验表明骨外膜在皮质骨骨痂延长骨愈合过 程中起着十分重要的作用.众所周知,骨外膜与骨皮 质有纤维和毛细血管相连,其纤维层及再生层中有成 纤维细胞及骨生成细胞存在.正常情况下处于静止状 态,在一定情况下,骨生成细胞可迅速增殖分化.这 是骨外膜具有巨大修复能力的细胞学基础.骨外膜的 完整性及受损伤程度,是决定骨折断端血运状态及骨 折愈合的关键因素.故我们在手术中采取纵形切开骨 外膜并环形剥离,截骨后重新缝合的方法,尽可能保 持其完整性并减少其受损伤程度.在牵拉后,完整的 骨外膜不仅自身参与新骨形成,而且为两骨端的新骨 形成和连接提供了贴附生长的支架. 实验结果还提示在稳定固定的条件下,皮质骨骨 痂延长术骨愈合方式可能主要为膜内骨化.前已提 及,新生小梁骨由远近截骨端的骨外膜发生并逐渐向 牵拉间隙长入,成骨细胞及成纤维细胞合成分泌类骨 中国矫形外科杂志1999年3月第6卷第3期 TheOrthopedicJoumalofChinaVol6No3March1999?199? 质及胶原纤维.我们还观察到在延长过程的早期,随 着不断牵拉,有丰富的成熟纤维组织出现在牵拉间隙 中,偏光观察示纤维组织已有一定的折光性.而在其 后生成的编织骨结构中有骨陷窝,骨细胞出现,表面 有成骨细胞成层排列,表现为典型的膜内成骨现象. 本实验还观察到少数组织切片中有一定量的软 骨岛散在分布,形成软骨性骨痂.而多数组织切片中 则很少发现有软骨细胞,甚至没有.我们推测这可能 与外固定支架的稳定性有关.软骨细胞由成软骨细胞 而来,而后者又由骨生成细胞,问充质细胞分化而来 骨生成细胞分化方式主要取决于局部血供及应力两 个因素.局部血供好,应力小,骨生成细胞分化为成 骨细胞,而血供差,应力大则分化为成软骨细胞. Kojimoto等采取的是单侧单平面的Orthofix式外固 定支架,稳定性相对较差找们推测,这可能是其结 原因. (本文附田见240页) 4参考文献 lDeBastianiG.AldegheriR.RenziBrivioLeta1.Limb lengtheningbycallusdistraction(Callotasis).JPediatr Ofthop,1987,7:129. 2李起鸿,区伯平,周仲安.等.胫骨干骺端截骨延长术.中 华外科杂志,1986,24:109. 3IlizarovGA.ClinicalappllicationoftheTension—stresseff— ectforlimblenthening.ClinOfthop,1990,250:8. 4HKojimoto,NYasui,TGotoeta1.Bonelengtheningin rabbitsbycallusdistraction.Theroleofperiosteumand endosteum.JBoneJtSurg,l988.70B:543. 5Alh0A?BangG?KaraharjuEeta1.Fillingofabonedefect duringexperimentalosteotaxisdistraction.ActaOrthop Scand,l982,53(1):29. 6AronsonJ.Temporalandspatialincreaseinbloodflowd- uringdistractionosteogenesis.ClinOrthop,1994,301:124. (收稿1998-06—08謦回:1998—08—04) 蕊碱__—撕 毁彳, 髋臼旋转截骨术治疗成人发育不良性髋骨关节病 赵云鹤闾洪E/邸晓日月赵幢柱 ——一 —一 自1993年3月,1997年l2月.在二,宫髋臼旋转截骨 木的原法基础上进行部分改良,治疗成人髓臼靛育不良性髋骨 关节病l2例(13髋)取得了较满意的治疗效果 1临床资料 1.1一般资料12倒13髋中.男性2例(2髓).女性l0例 (11髋),平均年龄31.2岁(13~47岁).12例行走后均有逐 年加重的髓部疼痛和陂行,Trendelenburg征阳性.木前x线 片均有半脱位,9髋形成艰重臼底,5髓出现囊性变化和股骨头 骨赘.分别测量了手 术前后x线相关指附寰手木前后X线指标涓?对厢寰 标,结果如附表.根据 JOA髓骨关节病x 线分期".诊断 早期5髓,中期8髋. 1.2手术方法控 制性低血压麻醉下, 取标准侧卧位并与手 术台牢固固定.在原法基础上采用前后分别切口,前切口为 短Smith-Petersen切口,长约l2,14cm,后切口为短Moor切 口,长约lOem.前后切口在髋臼上方通过臀中,小肌下的隧道 相通.木中根据操作需要调节手术台面的前后倾斜度.截骨操 作中多保留髂骨近侧外板,增加臼后内上方骨块厚度,免去原 法中的旋转后双层髂骨块重叠植骨.术中旋转度的控1|I利用臼 上缭垂直插人的克氏针随髓臼旋转而变化的特点初步量化.旋 转后的髓臼用2,4根克氏针固定. 作者单位t吉林害医院骨科-130021长春 . 2结果 术后平均随访l9个月,全部完成骨血合,行走后疼痛捎 失,关节功能正常.Trendelenburg征转阴性4髋,临床疗效以 Lack标准评定,优9例.良3倒.x线形态改善度如附表.股 骨头中心平均内移0.8era(0.5,1.3em).肢体长度变化一0.7, 0.5cm.负重区关节间隙基本恢复平行. 3讨论 成人继发性髋骨关节病中.发育不良型占90%以上.负重 区臼关节面的异常倾斜和股骨头覆盖率不足是此型骨关节病 发生的基本形态学原因.本木式通过关节囊外的操作,以股骨 头中心为旋转轴心.在保留关节软骨对应关系的前提下.使整 体髋臼向前外侧方向旋转,矫正关节形态的异常,消除局部应 力过分集中和增加机槭磨损的病理因素.较其他单一平面骨性 支点重建木式相比,更接近关节的正常解剖生理和符合髋关节 力学,适合早中期软骨病损较轻的骨关节病.对头臼半径不相 称的复杂性发育不良,则需要联合截骨的方式治疗.本组通过 增加臼内上方骨块厚度和多保留髂外板骨床的方法.弗补髋臼 原位旋转对肢体长度的影响,免去原法中髂骨块重叠植骨,减 少损伤,简化木式.木中利用克氏针量化旋转度,简单实用易 控制.木后步态的改善与外展肌力密切相关,应重视主动的肌 力增强训练,减步负重时骨盆向对侧倾斜和无效的关节磨损. 4?考文献 1律山直一,监謦.整形外科工.改订第2腹,东京,南江童. 1989,505. 2NinmiyaS.TagawaH.Rotationalscetabularosteotomyforthe dysplastichip.JBoneJointSurg(Am),1984,66:430. 一 (收稿:1998-05—05謦回:1998-07—021