在骺板形态学研究方面, 70年代以来应用电镜及放射自显影技术对Ranvier软骨膜骨化沟有了深入的认识, 该区内有三种不同细胞:围绕骺板与干骺端连接部由胚胎的原始细胞演变成骨皮(bony band)的骨母细胞形成一组密集成团细胞;其次为弥散而广泛分布于沟内,难以区别的间质细胞与纤维细胞,其中一些为软骨母细胞的前身, 有助于软骨生成,起 着骺板横向生长的作用;再次是位于切迹下方的胶原纤维鞘中的纤维母细胞和纤维细胞,形成一纤维层, 呈垂直、 斜行和环形伸入至骨骺软骨,称为Lacroix软骨膜环, 起着骨与软骨连接部的机械性支持作用。
骨骺血运分布, 在骨骺次发骨化中心出现前,软骨管的结构与功能受到重视。 成熟的软骨管具有一支动脉、 数支静脉,其间有毛细血管及间充质细胞散在其中。其功能是提供骨骺内血供、软骨母细胞的发源处以及形成骨化中心的基地。当新生儿或婴儿期发生血行感染时,细菌通过血循环到达骨骺软骨管,导致婴儿急性骨骺骨髓炎,结果骨骺软骨遭到严重的破坏,而遗留难以矫治的畸形, 常见的有股骨头缺如、病理性髋脱位。 另外在治疗先天性髋脱位时,6个月以下婴儿复位后易发生重度股骨头坏死,是由于骨骺骨化前容易受压, 软骨管遭受了损害的结果。骺板血运屏障学说, 於80年代已证实在胎儿期血管从骨骺经骺板通向干骺端,至新生儿期血运屏障已经形成, 打破了Trueta(1957)、 crock(1965)和Chung(1976)等提出的次发骨化中心出现后,血运屏障逐渐完善的观点。骺板血运屏障学说为儿童期急性血源性骨髓炎,只发生于骨干提供了解剖学基础。
骺板形态既受遗传因素的控制,又要适应肢体功能的要求,体现了形态上的生物力学特点。 在哺乳动物骺板呈波浪形, 如股骨远端就有4个圆锥形突起,套入骨骺相应的凹形部位,以适应快速奔跑的功能, 具有防止前后、侧向及旋转的过大应力。 而人类日常活动仅是步行,股骨下端的骺板为乳突状,以保护骺板不受剪力和旋转的损伤。随着生长发育, 青少年时这种突起更加明显, 因此横断骨折时,这些乳突状突起将被折断, 可见骨骺分离不完全是通过肥大细胞层分离。
在生理限度内压应力与张应力能加速骨的生长,其中压应力起着更重要的作用, 即所谓Heuter-Volkman软骨生长反应定律, 为近年来Ilizarov技术奠定了理论基础,并在骨延长实践中显示了促进骨旺盛生长的能力,开辟了加压治疗骨不连的新技术, 成为近代矫形外科的新的里程碑。
在80年代初国内、 外应用X线片中的干骺端放射致密线或称为生长扰乱线(growth disturbance line)去评价骺板的发育。 它是由于创伤、感染、 全麻、 化疗等因素造成骺板暂时性发育停滞而出现的骨结痂的X线征象。它的动态变化, 可以作为骺板是否损伤的早期标志。但是它受年龄限制, 一般常出现于5岁以下儿童。经统计髋脱位手法复位者出现率为79%, 5岁以下手术者出现率为96%, 而5岁以上仅为9%。
骺板的代谢十分活跃。在酶、组化、电镜等方面研究日益深入,软骨化骨过程已基本清楚。随着软骨细胞的凋亡,蛋白多糖从集聚至扩散,从中性转为酸性粘多糖而促进钙化,加上线粒体的活性、ATP酶的作用,特别是基质小泡在钙化过程中起重要的作用。在此不再赘述。
当前分子生物学和基因工程研究进展迅速,骨诱导研究十分活跃, 1988年Wozney等利用重组DNA技术先克隆得骨成形蛋白(hBMP)-1、-2、-3的cDNA,到1996年已发现BMP1~13, 并获得相应的cDNA。促进成骨细胞分化和诱导成骨的有BMP-2、-4、-5、-7,行软骨表达有BMP-6, 在胚胎期表达的有BMP-8。这方面国内已有大量报道。 在骨折修复研究中胶原基因表达较为突出,炎症期较早有Ⅲ型胶原开始合成;在软骨修复期Ⅱ型胶原表达在软骨细胞的表型细胞, Ⅰ型胶原mRNA表达也增多,Ⅸ型胶原覆盖于Ⅱ型胶原组织的表面, Ⅹ型胶原也开始表达, 定位于肥大细胞中;在修复期Ⅱ、 Ⅲ型胶原表达减少或消失,骨小梁成骨细胞中Ⅰ型胶原表达稳步上升,在其四周还有Ⅴ型胶原表达。与此同时各种生长因子也发挥重要的作用, 包括调节细胞增殖与分化、改变细胞产物和基质合成以及调节细胞组成成分的表达。 其中起重要作用的生长因子有: ① β-转化生长因子(TGF-β),它刺激骨膜间充质细胞增殖与分化,促进骨与成软骨细胞增生,使Ⅰ型胶原合成,诱导软骨内化骨和膜内化骨。② 成纤维细胞生长因子(FGF),它促进成骨细胞增生,形成胶原,是毛细血管增生刺激剂。③血小板衍生生长因子(PDGF),它可刺激软骨细胞和成骨细胞增生,促进软骨形成和膜内化骨。总之骨生长与发育的分子生物学变化十分复杂,目前尚有许多问题不清,需不断深入研究。
骺板损伤后的修复形式有三种,主要依据损伤轻重与范围来决定, 但不论何种形式,关键在于是否发生骨桥形成骺板早闭。骺板严重损伤的组织学重要标志:纤维组织形成、血管侵入、 骺板血运屏障破坏,是骨桥形成的病理学基础。骺板早闭将发生肢体畸形与短缩, 通常分为完全性与部分性两种。 早在1967年芬兰的Langenskiold曾在动物实验和临床应用骨桥切除、游离脂肪移植治疗部分骺板早闭获得成功。目前国外已有大量病例报告, 国内近年来才开始, 填塞物包括软骨、 骨水泥等。该手术的关键是术前对骨桥的精确定位, CT、 MRI并不理想, 目前提出的骨桥地图法(mapping method)使用双平面多层次断层摄影进行,术中在X线监视下以磨钻彻底切除骨桥,并矫正畸形, 以防复发。
要重视骺板损伤后病理演变规律的研究,以指导临床。 骺板损伤轻者改变是可逆的, 不发生畸形; 重者是不可逆的,根据不同部位而遗留不同的畸形。以股骨近端骺板为例, 该处呈倒“L”形。 分为纵行生长骺板、股骨颈峡部骺板和大转子骺板。 当股骨头缺血性坏死时,若纵形生长骺板损坏发育停滞,而另两处骺板继续生长, 结果出现颈短增宽,大粗隆高位, ATD值减少或成负值, 形成短髋畸形, 可以通过“L”形线来观察。但小儿股骨头坏死多数是可逆的, 只有少数才变成短髋畸形。
临床实践证明年龄越小骨骺、骺板损伤后遗畸形越重, 矫治十分困难。重视和充分利用年龄越小骨修复中塑形能力越强的特点,早期治疗可能收到意外的效果,如股骨头缺如、 病理性髋脱位的病例, 若在1岁左右即行转子关节成形术,不仅可获得良好髋关节功能, 使肢体代偿性增长, 避免严重的肢体短缩, 而且在X线形态学随访中,发现部分病例可重塑股骨近端形态, 股骨颈部长于健侧,其疗效优良率显著高于儿童期。
(收稿: 1997-07-10)
