第一部分髕骨脫位后股骨滑車軟骨改變的實驗動物研究目的:髕骨脫位是骨科臨床常見的疾患,病因主要包括髕周骨性結(jié)構(gòu)的異�；蜍浗M織調(diào)控力量的紊亂。文獻報道股骨滑車發(fā)育不良作為髕周骨性結(jié)構(gòu)的異常中常見的一種表現(xiàn),是導致髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的重要原因之一。然而,我們之前的研究打破上述傳統(tǒng)觀點,應用動物模型證明了早期髕骨不穩(wěn)可誘發(fā)股骨滑車發(fā)育不良。與此同時,我們也證明可以通過手術(shù)脫位髕骨得到滑車發(fā)育不良模型,并為股骨滑車發(fā)育不良的研究提供理想的動物模型。近年來,wnt/β-catenin通路已經(jīng)被證明可以通過抑制軟骨形成和刺激軟骨細胞肥大來調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨的形成與損傷,然而,關(guān)于滑車發(fā)育不良早期是否存在軟骨破壞以及關(guān)節(jié)軟骨損傷的分子機制尚不清楚,此外,關(guān)于β-catenin通路是否影響滑車發(fā)育不良的早期軟骨損傷也未曾報道過。因此,本研究將通過免疫組織化學,Western blot和定量(q)RT-PCR比較兔滑車發(fā)育不良與對照組軟骨中β-catenin的表達,揭示滑車發(fā)育不良早期β-catenin與軟骨損傷之間的關(guān)系。方法:實驗動物為一月齡新西蘭白兔60只,體重為290-320g。實驗動物被隨機分為兩組:實驗組(N=30),對照組(N=30)。實驗組動物在0周時接受髕骨脫位手術(shù),而對照組動物在0周時只切開縫合皮膚,不做髕骨脫位處理,術(shù)后4周作為結(jié)果測量時間點。術(shù)后結(jié)果檢測主要包括1)CT檢查股骨滑車發(fā)育情況,測量指標包括股骨滑車溝角、股骨滑車寬度和深度;2)大體檢查,評估并記錄股骨滑車和軟骨的大體形態(tài)改變;3)軟骨HE染色;4)軟骨甲苯胺藍染色;5)β-catenin免疫組織化學染色;6)Western blot,檢測β-catenin及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-13的蛋白表達情況;7)qRT-PCR,檢測β-catenin及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-13的基因表達情況。結(jié)果:1.髕骨脫位引起股骨滑車發(fā)育不良:術(shù)后4周CT結(jié)果顯示,實驗組兔股骨滑車溝角大于對照組,兩組比較差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05),實驗組兔股骨滑車溝寬度大于對照組,兩組比較差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05),實驗組兔股骨滑車溝深度大于對照組,兩組比較差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05)。大體觀,實驗組兔股骨滑車溝與對照組比較明顯增寬變淺,尤其是股骨滑車外側(cè)面斜度降低,股骨滑車軟骨出現(xiàn)明顯的粗糙改變。2.股骨滑車發(fā)育不良早期出現(xiàn)軟骨損傷:對照組兔股骨滑車軟骨的HE染色結(jié)果顯示軟骨四層結(jié)構(gòu)清晰可辨,細胞大小均勻:表層細胞呈梭形,縱向排列,移行層細胞呈圓形且稀疏分散,輻射層中的細胞呈圓柱形,鈣化層中的細胞相對較大且疏松分散。ECM甲苯胺藍染色未見明顯損傷。而在實驗組中,四層軟骨不能被識別,并且HE染色時細胞大小不規(guī)則。ECM甲苯胺藍染色不均勻。為了確定股骨滑車發(fā)育不良模型中的軟骨退行性改變,我們通過q RT-PCR和Western blot在來自兩組的關(guān)節(jié)軟骨中檢測MMP-13(早期軟骨退化的標志物)。股骨滑車發(fā)育不良模型組MMP-13mRNA表達增高,與對照組相比差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05)。這些結(jié)果顯示在股骨滑車發(fā)育不良的早期觀察到了軟骨退行性改變。3.股骨滑車發(fā)育不良模型中滑車軟骨細胞β-catenin mRNA表達增加:為了研究β-catenin在股骨滑車發(fā)育異常軟骨中的變化情況,我們應用免疫組織化學,qRT-PCR和Western blot檢測β-catenin的表達。免疫組化結(jié)果顯示實驗組術(shù)后4周β-catenin表達增高。qRT-PCR結(jié)果顯示,軟骨內(nèi)β-catenin基因轉(zhuǎn)錄水平顯著提高(P0.05),Western blot結(jié)果同樣顯示β-catenin蛋白在實驗組表達增高。因此,上述結(jié)果證明β-catenin在股骨滑車發(fā)育不良的軟骨中被激活�？紤]到該模型中MMP-13的mRNA表達增高,這些結(jié)果表明β-catenin的激活可能導致了軟骨細胞的早期退化。結(jié)論:本實驗初步證實了髕骨脫位后軟骨內(nèi)β-catenin通路被激活,從而導致股骨滑車軟骨細胞及軟骨基質(zhì)的損傷并可能累及骨形態(tài)的改變。此外,該實驗結(jié)果為我們進一步研究股骨滑車發(fā)育不良的機制提供了模型及理論基礎(chǔ)。第二部分關(guān)于髕骨不穩(wěn)力線指標的臨床研究目的:髕骨不穩(wěn)是骨科臨床常見疾病,約占膝關(guān)節(jié)損傷的2%-3%,在青少年人群中具有較高的發(fā)病率,10-17歲患者的發(fā)病率為29/100000,而女性的發(fā)病率可達104/100000。伸膝力線異常是導致髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的臨床常見的重要原因之一,評估髕股關(guān)節(jié)力線的指標主要包括Q角、脛骨結(jié)節(jié)-股骨滑車溝間距(TTTG)等。近年來Q角及TTTG間距的可靠性和有效性受到質(zhì)疑。當Q角正常時同樣可能存在伸肌裝置力線不良,因為在髂前上棘、髕骨中心、脛骨結(jié)節(jié)為頂點的三角形中,髂前上棘、脛骨結(jié)節(jié)兩點是固定的,而髕骨中心可以移動,所以當髕骨處于脫位狀態(tài)時,Q角可能仍在正常范圍內(nèi)。TTTG間距的變化對軸向掃描方向的變化具有敏感性而導致結(jié)果不穩(wěn)定。因此,本研究的目的是提出一種新的髕股關(guān)節(jié)力線的測量方法,用以避免Q角和TTTG間距的缺點并準確評估髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)。方法:本研究分為2組,從2014年到2016年,我科收治的49位復發(fā)性髕骨脫位患者作為脫位組,既往有膝關(guān)節(jié)手術(shù)史者被排除在外;同時,我們招募了40位志愿者作為對照組,所有志愿者均無髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)病史。骨性Q角的測量:患者取仰臥位進行CT掃描,膝關(guān)節(jié)完全伸展,股四頭肌松弛,雙腳中立位。由髂前上棘經(jīng)膝關(guān)節(jié)至脛骨近端軸向掃描。CT掃描圖像以DICOM3格式保存,轉(zhuǎn)移到個人計算機,并用3D圖像處理程序軟件Mimics V17.0進行重建。我們在圖像上選取三個骨性標志,即髂前上棘、股骨通髁軸橫斷面的滑車溝最低點及脛骨結(jié)節(jié)最高點。然后將上述三點連線,兩直線的夾角即骨性Q角。傳統(tǒng)Q角的測量:患者取仰臥位,膝關(guān)節(jié)完全伸直,股四頭肌松弛,雙腳中立位。應用標記筆在患者體表分別標記髂前上棘、髕骨中心及脛骨結(jié)節(jié)最高點。最后應用手動測角儀進行角度測量。數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析(IBM,Armonk,NY),兩組間的差異應用T檢驗進行分析,P0.05認為有統(tǒng)計學意義。結(jié)果:1.各組患者人口統(tǒng)計學資料無統(tǒng)計學差:脫位組中有14位患者(28.5%)合并股骨滑車發(fā)育不良,18位患者(36.7%)合并內(nèi)側(cè)髕股韌帶功能障礙,5位患者(10.2%)合并有髕骨高位,9位患者(18.4%)出現(xiàn)早期髕股關(guān)節(jié)炎。對照組中有6膝(15%)有輕度股骨滑車發(fā)育不良(I/II),5膝(12.5%)有輕度的內(nèi)側(cè)髕股韌帶功能不良,1膝(2.5%)出現(xiàn)早期髕股關(guān)節(jié)炎。2.骨性Q角的診斷有效性優(yōu)于傳統(tǒng)Q角:脫位組的傳統(tǒng)Q-角平均值為16.2o,對照組的傳統(tǒng)Q-角平均值為15o,兩組比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.102)。而脫位組的骨性Q-角平均值為28.6o,而對照組的骨性Q-角平均值為21.1o,兩組比較差異有統(tǒng)計學意義(P0.001)。3.兩位測量者之間的角度測量值差異無統(tǒng)計學意義。結(jié)論:本研究初步提出并驗證了一種新的髕股關(guān)節(jié)力線的評估指標-骨性Q角�；诂F(xiàn)有的研究數(shù)據(jù),我們認為骨性Q角即可以體現(xiàn)髕骨所受的外側(cè)矢量合力,又不會受到股四頭肌等軟組織的干擾,是髕骨不穩(wěn)診斷與治療效果的理想評估指標。第三部分基于內(nèi)側(cè)髕股韌帶損傷類型的髕骨脫位治療的臨床研究目的:急性髕骨脫位是青少年常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一,常常合并內(nèi)側(cè)髕股韌帶(Medial Patellofemoral Ligament,MPFL)的損傷。然而,其治療仍然存在爭議。目前,學者們認為造成急性髕骨脫位治療爭議的重要原因之一是不能正確的分辨內(nèi)側(cè)髕股韌帶的損傷類型。我們先前的研究根據(jù)內(nèi)側(cè)髕股韌帶與股內(nèi)側(cè)斜肌的關(guān)系將內(nèi)側(cè)髕股韌帶分為重疊區(qū)和非重疊區(qū)兩個功能分區(qū),基于該功能分區(qū),又將內(nèi)側(cè)髕股韌帶的損傷類型分為重疊區(qū)損傷、非重疊區(qū)損傷和聯(lián)合損傷,之后,我們又證明了保守療法可以使內(nèi)側(cè)髕股韌帶重疊區(qū)的損傷得到有效的治療,并且可以使患者獲得滿意的臨床效果。因此,我們認為內(nèi)側(cè)髕股韌帶非重疊區(qū)的損傷由于失去了股內(nèi)側(cè)斜肌的附著而不能通過保守治療獲得滿意的臨床效果。本研究的目的是評估基于新的內(nèi)側(cè)髕股韌帶損傷類型的髕骨脫位的臨床治療選擇。本研究的假設是手術(shù)治療可以改善內(nèi)側(cè)髕股韌帶非重疊區(qū)損傷髕骨脫位的髕骨穩(wěn)定性和主觀髕股關(guān)節(jié)功能評分。方法:本研究回顧性分析2008年10月至2011年11月中應用手術(shù)與非手術(shù)方法治療急性髕骨脫位的62例患者的資料�；颊吒鶕�(jù)其出生時間被隨機分為2組:手術(shù)治療組30例(奇數(shù)年出生),保守治療組32例(偶數(shù)年出生)。每位患者入院時都接受影像學評估包括前后位和側(cè)位膝關(guān)節(jié)x線片,并用MRI檢查確定MPFL損傷分類。所有MRI均由兩名經(jīng)驗豐富的骨科醫(yī)師進行分析,并于傷后3周內(nèi)完成,如果出現(xiàn)任何爭議,該MRI將由運動醫(yī)學專家會進行審查并作出最后的診斷。保守治療組:手法復位脫位的髕骨時要特別注意繼發(fā)性股骨或髕骨軟骨的損傷。復位前后仔細觀察膝關(guān)節(jié)正側(cè)位x線平片以排除關(guān)節(jié)內(nèi)游離體的可能,一旦發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)內(nèi)游離體應該及時行關(guān)節(jié)鏡手術(shù)進行清除。關(guān)節(jié)內(nèi)血腫可以通過關(guān)節(jié)穿刺進行清除,因為其可能引起疼痛并干擾體格檢查,必要時可行多次關(guān)節(jié)穿刺術(shù)。膝關(guān)節(jié)支具固定至少3周,在此期間,患者開始膝關(guān)節(jié)屈伸運動,其運動范圍限制在60度。此外,患者被允許在拐杖的輔助下部分負重;手術(shù)治療組:患者取仰臥位,并于麻醉起效后對髕骨的活動度進行評估。首先建立標準的膝關(guān)節(jié)鏡前內(nèi)和前外側(cè)入路,之后進行診斷性的關(guān)節(jié)鏡檢查,檢查股骨滑車、髕股關(guān)節(jié)軟骨是否存在損傷情況,髕骨運動軌跡以及髕骨活動度。檢查并記錄伴隨的關(guān)節(jié)軟骨損傷情況,并處理伴隨的半月板及關(guān)節(jié)軟骨損傷,根據(jù)術(shù)中情況行外側(cè)支持帶松解術(shù)。將股骨內(nèi)側(cè)髁最高點和股骨內(nèi)收肌結(jié)節(jié)之中點稍后側(cè)初步選定為股骨附麗點,在此處的皮膚切開一長約3cm的切口,應用止血鉗鈍性分離至內(nèi)側(cè)髕股韌帶指點處,并顯露撕裂的斷端。之后,使膝關(guān)節(jié)處于伸直位,將錨釘擰入股骨內(nèi)側(cè)髁最高點和股骨內(nèi)收肌結(jié)節(jié)之中點稍后側(cè),然后應用止血鉗夾住斷端,然后伸屈膝關(guān)節(jié),進行動態(tài)觀察。評價方法:⑴手法檢測重建后的內(nèi)側(cè)髕股韌帶張力;⑵鏡下觀測伸膝位時髕股關(guān)節(jié)靜態(tài)對合關(guān)系;⑶鏡下觀察伸屈活動時髕股關(guān)節(jié)動態(tài)對合關(guān)系及髕骨運動軌跡。根據(jù)評價情況調(diào)整移植肌腱的張力,直至獲得滿意的髕股對合關(guān)系和內(nèi)外側(cè)軟組織平衡,最后應用錨釘線將斷裂的股骨側(cè)內(nèi)側(cè)髕股韌帶穩(wěn)固地縫合。沖洗傷口并逐層縫合。數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析(IBM,Armonk,NY)。應用Kolmogorov-Sminov test來檢測數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布。T檢驗來分析參數(shù)變量,Chi-square test來分析計數(shù)資料。P0.05認為有統(tǒng)計學意義。結(jié)果:1.各組患者人口統(tǒng)計學資料差異無統(tǒng)計學意義:所有患者均被診斷為急性髕骨脫位,包括髕骨外側(cè)移位史,體格檢查顯示內(nèi)側(cè)支持帶有壓痛,受傷膝關(guān)節(jié)積液或關(guān)節(jié)積血,以及陽性的髕骨恐懼試驗。在所有62例患者中,有兩例由于患有嚴重的股骨滑車發(fā)育不良,3例由于TTTG間距大于20mm而被排除在外,一位患者在隨訪過程中失聯(lián),最后接受完整隨訪的患者為56例,其中保守治療組26例,手術(shù)治療組30例。保守治療組6例患者(23.1%)和5例(16.7%)手術(shù)治療組患者合并有骨軟骨損傷,組間比較無統(tǒng)計學意義。保守治療組1例患者(3.8%)和1例(3.3%)手術(shù)治療組患者由于發(fā)現(xiàn)游離體而行關(guān)節(jié)鏡下游離體取出手術(shù),組間比較無統(tǒng)計學意義。2.保守治療組與手術(shù)治療組的主觀問卷結(jié)果差異無統(tǒng)計學意義:保守治療組主觀問卷結(jié)果:優(yōu)2例(7.7%),良8例(30.8%),好10例(38.5%),差6例(23.1%);手術(shù)治療組主觀問卷結(jié)果:優(yōu)10例(33.3%),良14例(46.7%),好4例(13.3%),差2例(6.7%),兩組比較無統(tǒng)計學意義(P0.05)。3.保守治療組與手術(shù)治療組髕骨不穩(wěn)的復發(fā)率差異無統(tǒng)計學意義:保守治療組髕骨再脫位率為11.5%,髕骨半脫位復發(fā)率為15.4%,而手術(shù)治療組的髕骨再脫位率為3.3%,髕骨半脫位復發(fā)率為6.7%,兩組比較無統(tǒng)計學意義(P0.05)。4.手術(shù)治療組的Kujala評分及CT評估結(jié)果優(yōu)于保守治療組:兩組Kujala評分分別為80.19±5.07和93.57±4.03,組間比較有統(tǒng)計學差異(P0.001)。術(shù)后病人行屈膝300的膝關(guān)節(jié)CT平掃,兩組之間的髕骨傾斜角分別為8.96±1.64和6.83±1.44,組間比較有統(tǒng)計學差異(P0.001);兩組之間的髕骨外移度分別為11.08±1.99和9.23±1.96,組間比較有統(tǒng)計學差異(P=0.001)。結(jié)論:本研究通過臨床隨訪對比手術(shù)和保守治療合并內(nèi)側(cè)髕股韌帶非覆蓋區(qū)損傷的急性髕骨脫位,指出手術(shù)治療方法可以降低術(shù)后髕骨不穩(wěn)的發(fā)生率,提高膝關(guān)節(jié)的功能。本研究提出治療急性髕骨脫位的原則:髕骨脫位后及時常規(guī)行膝關(guān)節(jié)MRI,并確定是否存在內(nèi)側(cè)髕股韌帶損傷及其損傷類型,對于合并有內(nèi)側(cè)髕股韌帶非覆蓋區(qū)損傷的急性髕骨脫位應該及時行手術(shù)治療。
【學位單位】：河北醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R68
【部分圖文】：

圖 1 對照組與實驗組的股骨滑車大體觀察Fig.1 Gross anatomy of the femoral trochlea in control group (A) andexperimental group (B) four weeks after the surgery.A B

27A B圖 4 對照組與實驗組股骨滑車軟骨 MMP-13 的表達Fig.4 High expression of MMP-13 in trochlear cartilage.A: MMP-13 mRNAexpression was significantly higher in experimental group; B: Visualizationresults of expression of MMP-13 protein in both groups under Western-blot.

圖 3 對照組與實驗組股骨滑車軟骨甲苯胺藍染色(200x)Fig.3Amicroscopic view of femoral trochlea four weeks after the surgeryToluidine blue staining in control group (A) and experimental group (B).MMP-13*
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本文編號：2882212