关节软骨力学特征研究进展

骨关节炎(osteoarthritis OA)是一种以关节疼痛和僵硬为特征的慢性退行性关节疾患,好发于老年人群。OA发病缓慢,病程较长,早期临床表现和组织学改变均不明显,限制了疾病的早期诊断与治疗。关节软骨微观结构决定了软骨宏观力学特性。软骨微观结构具有区域差异性,导致软骨的力学性能也具有区域依赖性,从软骨浅表区到深区软骨抗负荷、抗形变能力逐渐增加。然而,在OA病程发展过程中,软骨微观构成改变导致OA软骨抗负荷、抗形变能力降低。通过检测关节软骨的微观构成可以推测软骨的力学特性,反之检测软骨的力学指标可以了解软骨早期的微观改变,从而有助于了解OA的病程发展,便于疾病的早期诊断。综述近年来关节软骨在正常和急慢性损伤状态下力学性能的相关研究文献,阐述软骨结构与力学性能之间的关系,为OA的病程发展、早期诊断与治疗提供进一步理论依据。     

老龄关节软骨和软骨下骨的变化及相互作用机制研究进展

衰老是骨关节炎(osteoarthritis,OA)和骨质疏松等疾病的主要影响因素。然而,它们并不是衰老的必然结果,而且与衰老有关的骨和软骨的变化与疾病发展之间的关系尚不清楚。研究表明,骨关节炎的发生和发展并不是简单的软骨磨损过程,它的发生包括整个关节各组织复杂的生物、化学和力学变化,特别是软骨和软骨下骨之间生化和力学的相互作用。衰老促成OA的发生和发展,但并不是直接导致OA的原因。与衰老相关的变化为OA的发生提供了一个基础,使关节更容易受到其他因素(如异常的生物力学和生物化学)影响,从而促进OA发展。因此,了解衰老影响关节组织的基本机制可能会为减缓或预防OA发展提供新的靶点。从衰老过程中软骨和软骨下骨的年龄相关性变化、力学传导作用和血管新生机制3个方面对相关研究进展进行综述。     

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。     

兔膝关节神经支选择性切断后对关节软骨的影响

目的观察兔膝关节神经支选择性切断后关节软骨形态学变化。方法在外科显微镜下选择性切断兔膝关节神经支,术后4、8、16周取材,肉眼观察兔膝关节大体结构,组织切片HE染色,光镜下观察关节软骨组织结构,应用显微电脑测量软件测量关节软骨厚度。结果对照组兔膝关节软骨表面光滑,软骨细胞呈四层结构排列,软骨细胞为圆形或椭圆形,表层呈梭形。实验组兔膝关节软骨组织结构未见明显改变,软骨厚度与对照组比较差异无统计学意义(P0.05)。结论选择性切断兔膝关节神经支对关节软骨组织结构无明显影响,膝关节局部去神经化术治疗具有可行性。     

3D-FS-SPGR序列在膝关节软骨病变的临床应用研究

目的　利用3D-FS-SPGR序列测量各期膝关节OA软骨厚度,探讨OA膝关节软骨厚度与病变进展的关系。 方法　62例OA患者行膝关节MRI检查,用3D-FS-SPGR序列测量不同部位关节软骨的厚度,并与20名对照组膝关节MRI检查结果进行比较。 结果　轻度OA组关节软骨厚度与正常组之间无统计学差异（P＞0.05）,而重度OA组大部分软骨区域软骨厚度与正常组有统计学差异（P＜0.05）。软骨厚度的改变可能受到多方面因素的影响,年龄、体重及BMI等与软骨厚度改变之间存在负相关。 结论　关节软骨负重面大部分区域随着OA病情的加重,其软骨厚度变薄,软骨厚度改变可能还受到体重、年龄及性别等因素的影响。     

软骨干/祖细胞修复软骨损伤的研究进展

关节软骨损伤是临床常见的运动损伤,然而关节软骨缺乏血管、神经支配,损伤后难以自身完全再生修复,缺乏有效的治疗会导致骨关节炎(OA)的发生。随着组织工程学的发展,近期研究发现,软骨组织中存在具有多向分化潜能的软骨干/祖细胞(CSPC),可以分化成高度同质化的软骨细胞。这种细胞在软骨损伤后自发迁移并参与软骨损伤组织修复和再生,有望成为治疗软骨损伤的新方法。本文对CSPC的分布、特征及其在软骨损伤和OA中的作用和应用进行综述,旨在为CSPC的研究应用及软骨损伤的治疗提供理论基础,为临床上治疗软骨损伤开拓新方向。     

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.     

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。     

瘦素对骨关节炎大鼠关节软骨IGF-Ⅰ表达的影响

目的探讨瘦素(Leptin)对骨关节炎模型大鼠膝关节软骨的外周作用。方法在膝关节骨关节炎模型大鼠的关节腔内注射100 gLeptin后,取胫骨平台,分别用RT-PCR法及免疫组织化学法检测胫骨平台软骨中Leptin及胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)的变化。结果骨关节炎关节软骨Leptin、IGF-Ⅰ的表达明显高于正常关节软骨;Leptin并不能增加或减少骨关节炎晚期关节软骨IGF-Ⅰ的表达。结论 Leptin是软骨细胞代谢过程中重要的外周调控因子,但对骨关节炎晚期关节软骨保护作用不明显。     

人膝关节软骨与聚乙烯醇水凝胶人工软骨压缩实验比较研究

目的 比较人膝关节软骨和聚乙烯醇水凝胶（PVA-H）人工软骨的生物力学性能 方法 使用人膝关节软骨和PVA-H人工软骨进行轴向压缩试验,分别进行压缩应力应变、应力松弛和蠕变实验,得到关节软骨和PVA-H人工软骨的应力应变关系。结果 实验中人关节软骨和PVA-H的力学性能有差异,人关节软骨压缩模量大于PVA-H人工软骨,人关节软骨的压缩模量为（3.6492±0.6199）Mpa,PVA-H的压缩模量为（1.5951±0.1469）Mpa。结论 软骨和PVA-H人工软骨的生物力学性能具有一定差异,试验结果对人工软骨的进一步改进具有指导意义。     

软骨修复材料在运动性膝关节软骨损伤修复中的作用

背景：评价软骨修复材料在膝关节软骨损伤修复中的效果,为医务、科研工作者的研究提供一定的借鉴。 方法：采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索2000-01/2011-03关于修复材料在膝关节软骨损伤研究的文章,关键词为“生物材料;关节软骨;缺损;修复”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入26篇文献进行评价。 结果：膝关节软骨损伤在运动性损伤中较为常见,现在主要的治疗方法是自体骨软骨移植修复膝关节软骨缺损。新型的软骨替代材料研究仍处于动物试验阶段,且在动物体内长期疗效及远期的生物力学变化还未有进一步的证实,进入临床试验更需要一个过程。 结论：关节软骨损伤修复的基础研究与临床治疗,虽仍存在许多重点和难点问题亟待探索,但关节软骨损伤修复正从生物材料移植向人工再造活性软骨的崭新阶段迈进。随着各种新型材料的研制和开发,关节软骨损伤修复研究将日益完善,并为临床奠定坚实的基础,应用前景十分广阔。     

早期膝骨关节炎患者血清和关节液中COMP含量测定及其临床意义

目的：通过检测早期膝关节骨关节炎（osteoarthritis,OA）患者血清和关节液中软骨寡聚基质蛋白（cartilage oligomeric matrix protein,COMP）含量并对比正常人血清COMP含量来分析其临床意义。方法：选取2010年11月-2011年11月间在我院门诊因早期膝关节OA首次行关节腔玻璃酸钠注射患者37例,其中男21例,女16例,平均年龄（61．70±4．31）岁,留取其关节液和血液样本;另取同期在门诊体检的健康人37例,其中男12例,女25例,平均年龄（60．59±3．12）岁,留取其血液标本。标本离心后取上清液,集中采用ELISA法检测其COMP含量并进行统计分析。结果：37例早期膝关节OA患者血清中COMP含量（5．84±0．74）ng／ml,关节液中COMP含量（6．37±0．73）ns／ml,两者比较差异有统计学意义（P〈0．05）。37例健康对照组血清中COMP含量（4．08±0．41）ng／ml,与早期膝关节OA患者血清中COMP含量相比,差异有统计学意义（P〈0．05）。结论：早期膝关节OA患者,其关节液或血清中COMP含量较正常人有所增高,提示COMP可以作为OA早期诊断的一项辅助指标。     

低频脉冲超声干预膝骨关节炎模型兔关节软骨及滑膜水通道蛋白3的表达

背景：研究表明,低频脉冲超声能促进全层关节软骨缺损修复,延缓实验性早期骨关节炎的病变进展。水通道蛋白3存在于关节软骨及滑膜上,并在骨关节炎的发病机制中发挥重要作用。 目的：探讨低频脉冲超声对实验性膝骨关节炎兔关节软骨及滑膜水通道蛋白3表达的影响。 方法：成年新西兰兔左后膝关节用管型石膏固定于伸直位制动6周制备实验性兔膝关节骨关节炎模型,造模成功后随机分为两组：实验组予以低频脉冲超声治疗(频率为1 MHz,功率为2.0 W),1次/d,15 min/次;对照组不接受超声治疗。分别于治疗后2,4,8周,采用免疫组织化学方法观察兔关节软骨及滑膜水通道蛋白3的表达。 结果与结论：随着造模后时间的延长,各组兔关节软骨及滑膜水通道蛋白3的表达均有所增加;与对照组比较,实验组兔关节软骨及滑膜水通道蛋白3表达明显降低(P < 0.01)。说明低频脉冲超声能降低实验性兔膝骨关节炎关节软骨及滑膜水通道蛋白3的表达,从而缓解关节肿胀,延缓软骨及滑膜的退变,具有软骨及滑膜保护作用。     

关节软骨冻结过程热膨胀行为的实验研究

采用热机械分析仪(TMA)研究了不同低温保护剂及其不同浓度、降温速率对猪关节软骨降温过程热膨胀行为的影响。温度范围取0℃～-100℃,低温保护剂选用二甲基亚砜、甘油和1,2丙二醇,每种保护剂设置3种浓度,分别为10%(v/v),30%(v/v),60%(v/v)。以热应变表征热膨胀行为。研究结果表明:关节软骨表面不同区域的含水量有较大差异,这会导致完整关节软骨冻结时的非均匀热膨胀现象;5℃/min时的冻结相变过程最大热应变变化值为5.39%±0.05%,是1℃/min(最大热应变变化值为3.73%±0.06%)的1.45倍,但后者达到最大热应变变化值所需时间是前者的3倍;低温保护剂能显著抑制关节软骨冻结膨胀行为,但在低浓度时(如10%(v/v)),二甲基亚砜(最大热应变变化值为3.22%±0.07%)比甘油(最大热应变变化值为4.20%±0.20%)和丙二醇(最大热应变变化值为0.045 0±0.001 0)的热膨胀要小一些;而当浓度足够高时(如60%(v/v)),3种低温保护剂均能完全抑制关节软骨冻结膨胀现象,有利于保护关节软骨的生物力学性能。     

间充质干细胞治疗骨关节炎的临床研究进展

骨关节炎（OA）是一种进展性疾病,表现为软骨缺损、滑膜炎症、软骨下骨硬化及骨赘形成,关节表面软骨再生能力弱,无法实现自我修复。骨关节炎患者的主要临床表现为疼痛和关节活动受限,肢体功能和生活质量受影响。理想的治疗方案应缓解疼痛、促进软骨修复,以延缓或阻止病程进展。间充质干细胞（MSCs）在治疗骨关节炎方面具备以上优势且无严重并发症。故现对几种间充质干细胞治疗骨关节炎临床研究进展进行综述。     

白细胞介素家族在骨关节炎中的表达意义

骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种慢性退行性骨关节病,白细胞介素家族在OA中表达失衡可加速骨关节软骨破坏,且与临床症状及预后密切相关。该家族主要包括IL-1家族、结合含γc受体的细胞因子(IL-2、IL-4等)、IL-6、IL-10、IL-17。这些家族因子的表达对关节软骨起着破坏、保护或调节等多种作用。本文就这些细胞因子在OA中的表达进行综述后发现:(1)IL-1β可通过对软骨破坏酶如MMP、ADAMTS-5蛋白聚糖酶等的调节,与IL-6、TNF-α等相互协同加速关节软骨损伤;(2)IL-18可通过诱导并上调IL-18Rα在软骨表面刺激过量合成MMP-1、MMP-3和MMP-13而增加软骨降解酶浓度,使软骨细胞进入凋亡状态而加速OA进展;(3)IL-12、IL-15和IL-21主要通过对细胞免疫和体液免疫的调节来诱导或加速对关节软骨的破坏;(4)IL-6可与IL-1β等相互协同促进关节软骨破坏;(5)IL-7可刺激关节软骨细胞分泌MMP-13而促进关节软骨破坏;(6)IL-4、IL-10和IL-1Ra可通过抑制或拮抗IL-1生物效应起到对关节软骨的保护作用;(7)IL-15、IL-17与关节疼痛程度明显相关。     

结缔组织生长因子在幼年兔关节软骨全层缺损修复中的表达及意义

目的:探讨结缔组织生长因子(CTGF)在幼年兔膝关节软骨全层缺损修复过程中的表达及意义。方法:采用兔膝关节股骨关节面全层软骨缺损自我修复模型,25只幼年新西兰白兔,随机分为5组(每组5只):对照组、损伤24 h组、1周组、4周组、8周组。应用RT-PCR技术和免疫组化技术分别检测CTGF mRNA和蛋白在修复过程中的表达。结果:幼年兔关节软骨全层损伤后自我修复良好。各组检测均见CTGF mRNA表达,损伤后各组表达水平显著高于对照组(P0.05)。免疫组化显示各组软骨细胞均有CTGF蛋白表达,阳性表达主要集中在软骨的中间带及深层带。结论:幼年兔关节软骨全层缺损自我修复过程伴有显著的CTGF表达上调,CTGF可能在关节软骨修复中发挥重要作用。     

软骨移植与软骨微骨折方法修复关节软骨损伤

背景：文献介绍微骨折与骨软骨移植治疗关节软骨缺损都有效,均为目前临床治疗手段。 目的：比较微骨折与骨软骨移植在关节软骨缺损治疗中的实施效果。 方法：回顾性分析50例(50个膝关节)关节软骨缺损患者的临床资料。按照外科修复方式分为2组,每组25例。骨软骨移植组患者采用自体骨软骨移植修复膝关节软骨缺损;微骨折组患者运用微骨折方法修复膝关节软骨缺损。两组患者均随访超过24个月,比较两组患者的膝关节美国特种外科医院(Hospital for Special Surgery,HSS)评分及临床疗效,观察两组患者不良反应和并发症。 结果与结论：骨软骨移植组患者的膝关节HSS评分> 85分和60-85分患者数量明显多于微骨折组(P < 0.05),骨软骨移植组总有效率显著高于微骨折组(92%,60.0%,P < 0.05)。两组患者均无并发症发生。结果表明骨软骨移植在关节软骨缺损治疗中较微骨折具有较好的实施效果。 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;组织工程全文链接：     

膝关节神经支选择性切断对膝骨性关节炎模型兔关节软骨Ⅱ型胶原的影响

目的观察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Ⅱ型胶原影响。方法采用改良Hulth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。兔膝关节软骨组织切片HE染色,光镜下观察关节软骨组织结构;免疫组织化学检测软骨Ⅱ型胶原表达。结果模型组和治疗组关节软骨Ⅱ型胶原表达,在术后4周高于正常组;术后16周,明显低于正常组。治疗组术后16周软骨Ⅱ型胶原表达明显高于模型组。结论选择性切断膝关节神经支能增加膝骨性关节炎模型兔关节软骨Ⅱ型胶原的表达。     

揉髌手法对兔膝关节软骨细胞凋亡及Bcl-2、Bax和Fas表达的影响

背景：现代研究证实细胞的过度凋亡加速软骨组织的退变,而手法的力学刺激对关节软骨影响的分子层面研究至今少有报道。 目的：观察揉髌手法对兔膝关节软骨细胞凋亡及Bcl-2、Bax、Fas表达的作用。 方法：50只新西兰兔随机等分为正常组、假手术组、模型组、手法组和针剂组,后3组建立右下肢骨内高压型膝关节骨性关节炎模型。造模1周后,手法组使用揉髌手法隔天治疗1次,每次10 min,共治疗5周共17次;针剂组关节内注射玻璃酸钠液0.6 mL,每周1次,共5次。 结果与结论：造模后8周末取兔右膝关节内侧胫骨平台软骨组织,苏木精-伊红染色提示模型组软骨组织退变明显,软骨细胞凋亡率明显增加(P < 0.01),胫骨平台软骨组织中Bcl-2、Bax、Fas表达率明显升高(P < 0.01),而手法组和针剂组软骨组织退变轻微,软骨细胞凋亡率及Bax、Fas表达率较模型组降低(P < 0.01),但胫骨平台软骨组织中Bcl-2表达升高(P < 0.01)。说明揉髌手法与关节内注射玻璃酸钠一样可以明显降低兔膝关节软骨细胞的凋亡率,其作用机制与上调Bcl-2表达,下调Bax、Fas表达有关。