股骨头坏死的自然修复过程

  

    人体绝大部分组织损伤以后不会恢复正常,只能用肉芽和纤维疤痕组织修复、严重烫伤和开刀的切口处只能长出疤痕。不过骨组织与其他组织不一样,具有强大的修复再生能力,骨头断了可以连接起来,骨缺损处可以重新长出骨头。现在以新鲜骨折为例说明骨头生长修复的过程:骨折以后在骨折处发生出血、形成血肿,然后形成肉芽,再形成软骨痂,最后形成硬骨痂,也就是骨组织。这种骨组织骨小梁排列比较紊乱,通过较长时间塑型,骨结构就会完全恢复正常。一个公认的事实是无论什么原因引起的坏死,无论是骨折、是钻孔、还是骨髓炎引起的骨坏死,其骨修复过程完全相同。

  

    由于股骨头解剖结构特殊,股骨头坏死以后发生的通常是无效骨修复,人类认识股骨头坏死这种无效骨修复的自然修复过程经历了很长时间。一开始人们发现股骨颈骨折以后发生的股骨头坏死会在股骨头内出现密度增高区,并把此种高密度区叫做死骨。1920年Phemister提出这种密度增高是由于周围骨密度减低引起的外表上的密度增高。也叫做相对密度增高。1958年Bonfiglio和Bardenstein发现在股骨头坏死硬化区有新骨在坏死骨小梁表面附着。Bohr等人1965年对20个做髋关节置换切除的股骨头进行显微放射学和组织学研究发现:股骨头硬化区骨基质钙化和正常人没有差别,坏死骨小梁因表面有新骨附着而增宽,骨密度增高与骨小梁宽度成正比关系。他们着重指出,硬化既是坏死的结果,同时也是坏死区血管再生和修复的明确征象。1976年Kenzora用250只兔子做实验来研究股骨头坏死后的修复规律。这是一个有名的实验。Kenzora认为用光学显微镜诊断骨细胞的存亡并不可靠,因为骨细胞死亡后可以在相当长时间内仍保持组织完整,因此测定骨细胞的生理机能应比组织形态学更为灵敏可靠。判断一个细胞存活最灵敏而可靠的指标是其对核糖核酸(RNA)的合成能力,失去合成能力说明细胞已经死亡。因放射性同位素氚-胞嘧啶核苷(H3 –Vcytidine)是合成RNA的前身,故可用氚-胞嘧啶核苷行自体放射摄影,如果骨细胞不能用此同位素标记,表明已死亡。用这一方法证明大部分细胞于缺血2小时即失去合成能力,于12-24小时除软骨外股骨头内所有细胞均死亡。

  

     Kenzora在文章小结中指出:用细胞不能摄取同位素氚胞嘧啶证实成年实验兔股骨头已坏死。临近截骨处活骨骨髓内增殖的毛细血管与未分化的间充质细胞迅速充氲死亡股骨头骨髓间隙。间充质细胞向死亡骨小梁表面增殖时逐渐呈现成骨细胞特征。最后分化成具有功能的成骨细胞覆盖在坏死骨小梁表面。新骨在死骨表面形成并且扩展充填在骨小梁间隙内,使单位体积内骨含量增多,股骨头放射学密度增高。骨小梁中心的死骨核心以后吸收被活骨取代。新的骨小梁比原来的粗大,是活的板样骨。软骨下死亡密质骨的生物学反应因为位置离起始的修复点较远而较迟发生。与粗糙的骨小梁不同,此处主要的反应是骨吸收而不是骨形成。新骨形成的步伐跟不上骨吸收的步伐导致软骨下骨丢失。毛细血管的穿透与组织吸收一直发展到软骨,引起软骨细胞的增殖反应和软骨基质内的变化,类似骨关节炎见到的改变。另外,破坏性的滑膜翳形成,在软骨表面生长,破坏关节软骨。关节的不匹配,软骨的丢失与股骨头的退行性骨关节炎引起髋臼软骨类似的变化,随之而来的是关节完全破坏。

  

    简单明白地说,兔股骨头坏死修复过程中不同解剖部位有不同表现:1松质骨,坏死修复后在坏死骨小梁表面和坏死骨小梁之间形成新骨,使单位体积内骨密度增高,以后坏死骨小梁逐渐复活。2骨性关节面也就是软骨下骨密质逐渐吸收消失。3软骨和关节逐渐破坏。人的骨修复能力远远不如兔子,许多人坏死松质骨的修复终生不能完成,少部分人要10年才能完成,并伴有明显股骨头变形与骨关节炎。 人即使能达到兔子的修复能力也避免不了关节破坏。要超过兔子的修复能力才有可能治愈股骨头坏死。

  

    对于人类坏死股骨头中出现的低密度区,以往一直用骨小梁萎缩或在修复过程中被吸收来解释,近来维也纳组织胚胎学院的Plenk H Jr等人对坏死切除股骨头的的研究表明,人类股骨头坏死的修复有三种类型:1 限制型骨修复( limited repair),在血管增生带旁边形成硬化边缘。2 破坏型骨修复(destructive repair),使股骨头出现明显骨吸收、碎裂。3 重建性骨修复(reconstructive repair),能缩小坏死范围并在一定时间内延缓或停止病程的进展。用这一研究结果能比较好的解释坏死后平片上出现的硬化边、低密度区与高密度区。以往许多人把破坏型骨修复产生的骨吸收误认为骨质疏松,延误了坏死的诊断。他在另外一篇文章中也指出这三种修复都是无效骨修复,重建性骨修复同样不可避免的减低股骨头机械强度,使股骨头塌陷。通常认为一旦病变发展到在平片上出现变化,股骨头坏死就无法治愈。

  

    人类股骨头坏死修复中三个难题是随着修复过程的发展股骨头会塌陷、骨性关节面(软骨下骨密质)会吸收,关节软骨会破坏。股骨头坏死为什么会塌陷?股骨头坏死以后虽然骨细胞已经死亡,但是骨基质无机盐没有变化,基本上保留原有的机械强度不变。随着修复过程的发展,股骨头的机械强度与弹性模量逐渐下降,机械强度只有原来的一半左右,另外正常人股骨头会出现微骨折,这种微骨折会慢慢愈合,一旦发生坏死这种微骨折就不能愈合,时间一常,负荷能力下降,最终必然会出现软骨下骨折,股骨头塌陷。也就是说这种无效修复速度越快,塌陷速度也就越快,所以年轻人塌陷速度,比老人快,用了活血化淤的药物以后塌陷反而会加快。股骨头坏死修复过程小结如下表。

   股骨头坏死的自然修复过程 

  

    目前人类对股骨头坏死的自然病程和塌陷发展的速度还不十分了解,通常认为股骨头坏死病程发展速度比较快。一般在出现疼痛两年内出现股骨头塌陷,确定诊断后3年内有50%病人不得不手术。我们发现许多病人在出现症状4-6个月内就发生轻度塌陷。