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激素性股骨头坏死的早期病理生理改变及治疗
中国矫形外科杂志2000年第7卷第2期
薛元锁（综述） 时述山（审校）
关键词：激素性股骨头坏死 病理生理学 治疗
1957年Pietrogrande和Mastromarino首次报道皮质激素诱发的股骨头坏死，此后该病引起了国内外学者的广泛重视，虽然对其早期病理生理改变及治疗作了深入的研究，但确切的发病机制并不清楚；众多治疗方法本身说明尚未找到相对有效的方法。本文着重对激素性股骨头坏死的早期病理生理改变及针对不同病理生理改变的早期治疗方法作一综述。
1 激素性股骨头坏死的早期病理生理改变
1.1 局部病理生理改变
1.1.1 骨细胞 激素性股骨头坏死的早期组织学改变是骨细胞核固缩，空骨陷窝增多，骨髓腔内脂肪细胞增生和肥大，无典型骨小梁和骨髓坏死。电镜下观察，激素首先引起骨细胞内脂质积累和超微结构的变化，然后才出现骨细胞形态改变。
1.1.2 成骨细胞 皮质激素抑制成骨细胞合成胶原，这一作用与激素的使用剂量及用药后时间间隔有关，生理剂量皮质激素可提高成骨细胞合成胶原的能力，超生理剂量或延长用药时间则抑制其合成。此外激素使成骨细胞合成DNA减少，促进胶原酶的合成，抑制类骨质的钙化过程，降低骨钙化率。Doherty报道体外大鼠顶骨骨细胞培养结果，小剂量激素即可使骨钙含量降低24%［1］。
1.1.3 破骨细胞 皮质激素有促进破骨细胞功能，加速骨吸收的作用，而新生和转化态的破骨细胞功能可被大剂量激素抑制。动物实验结果，大剂量激素在抑制成骨的同时，骨钙的重吸收也被抑制，提示大剂量激素有抑制破骨细胞功能的作用。
1.1.4 骨髓腔内脂肪细胞 长期摄入大剂量激素后，兔股骨头髓腔内脂肪细胞增生和肥大。电镜下观察，骨髓腔中脂肪细胞异常肥大，小静脉受压，管腔明显变窄［2］。
1.1.5 动脉病变 临床病理活检发现，早期激素性股骨头坏死伴弥漫性骨髓内出血。小动脉病理改变主要集中在肌层，表现是弹性蛋白、胶原纤维变性和消失，内弹力层断裂，平滑肌细胞坏死。动脉内皮层病理改变轻微，仅有轻微增厚，血管外层未见病变。坏死区血管数减少［3］。股骨头微血管造影检查发现，激素性股骨头坏死患者有外侧骺动脉损伤，损害部位在其进入头内10.7mm处，股骨头内营养血管仍有部分未受累，并可见再生的修复血管，且修复血管范围随病情分期进展而增宽，Ⅱ期平均为4.5mm，Ⅲ期平均为9.3mm，Ⅳ期因头塌陷，血管影像扭曲中断［4］。然而临床高选择动脉造影发现，血管损害发生于上支持带动脉股骨头外部分［5］。有学者认为这是因阻塞部位近端血液淤滞，造影检查时，在阻塞部位近端不显影的缘故［6］。单独使用激素引起的股骨头坏死，血管壁无炎症反应，坏死区血管修复反应少见或没有；激素与马血清或内毒素联合使用诱发的骨坏死，血管壁可见炎症反应，坏死区内修复反应明显［7］。
1.1.6 静脉病变 对无临床症状的股骨头坏死病人股骨头上支持带血管进行病理学检查，发现在激素治疗组，回流静脉明显变窄。动物实验表明，激素治疗可使兔静脉壁出现类似于动脉粥样硬化动脉壁上的泡沫细胞，行免疫组织化学染色证明该细胞源自平滑肌细胞，对兔耳静脉内皮行扫描电镜观察，见静脉内皮不平，透射电镜检查见平滑肌细胞内肌丝变性，内皮细胞内空泡形成［8］。
1.1.7 血栓和脂肪栓子形成 临床病理检查发现，激素性股骨头坏死病人股骨头内血管中有大量脂肪栓子，动物实验证明，激素可引起血管内脂肪栓子形成。联合使用激素和马血清，或激素和内毒素可诱发兔骨坏死，行组织学检查，见血管内大量血栓形成［7］。然而也有在坏死股骨头血管内未见血栓和脂肪栓子的报道。
1.2 全身病理生理改变
1.2.1 血脂改变 动物实验和临床观察表明，皮质激素可引起血脂(包括胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸)升高，但血脂升高并不持续存在，可能只见于用药后一段时间内。
1.2.2 血液流变学检查 皮质激素可引起血液高凝状态，用药后6周时，兔血液粘滞度及红细胞压积明显增高［9］。临床观察到在一些骨坏死病人有家族性高水平纤维蛋白酶原抑制物(PAI-Fx)。而家族性高水平纤维蛋白酶原抑制物患者常伴低纤维蛋白溶解能力(Hypofibrinolysis)，在一篇对13例继发性股骨头坏死病人(其中12例为激素性股骨头坏死)观察的报道中，8例有血栓形成倾向(Hypercoagulability)和/或低纤维蛋白溶解能力［10］。
1.3 其它改变
1.3.1 骨内压 早在1938年，Larson等就报道骨坏死伴骨内压升高，有动物实验证明，激素治疗10周后，兔股骨头内骨内压从最初的0.245kPa升高到0.588kPa，然而也有早期激素性股骨头坏死骨内压升高不明显的报道，认为骨内压升高是病程发展过程中出现的继发改变。
1.3.2 股骨头内氧分压 临床研究发现坏死股骨头内坏死区氧分压平均为2.67kPa～7.47kPa，明显低于非坏死区。
2 激素性股骨头坏死的早期治疗
目前关于激素性股骨头坏死早期治疗效果的专题报道尚少，早期治疗大体上分为非手术治疗和手术治疗两大类，治疗的目的是保留股骨头，最大限度地恢复髋关节功能。
2.1 非手术治疗
2.1.1 减轻负重 由于影像学诊断技术的进步，股骨头非负重区发生坏死的报道，已改变了股骨头坏死只发生于负重区的看法，非负重区坏死患者病程进展缓慢，预后较好，而股骨头负重区坏死病程进展快，常发生塌陷。对股骨头内侧非负重区坏死患者，效果较好，对股骨头负重区坏死的Ⅰ、Ⅱ期患者，可减少股骨头塌陷的发生率［11］。
2.1.2 降脂治疗 动物实验表明，安妥明(Clofibirate)可预防激素引起的骨内压升高，并能使已升高的骨内压降至正常。氯苯丁酯则可预防激素引起的脂肪细胞增生和肥大等病理改变的发生［12］。提示降脂药物可能有纠正激素诱发的脂质代谢紊乱和纠正早期股骨头坏死的部分病理生理改变的作用。
2.1.3 扩血管治疗 激素诱发的动脉病变以动脉壁肌层为主，虽无明显管腔狭窄，却也有一些尝试扩血管治疗的报道。目前用于治疗的扩血管药物有二氢麦角碱(Hydergin)、芙呋胺酯(Naftidrofuryl)、长春胺(Vincamine)和硝苯吡啶(Nifedipine)等，这些治疗可使症状有不同程度的缓解［11］。国内王成钢经高选择旋股内、外侧动脉、闭孔动脉插管，注入罂粟碱、尿激酶、复方丹参混合液介入治疗102例，其中48例为激素性股骨头坏死，治疗后症状减轻，关节活动均有不同程度改善［13］。
2.1.4 纠正凝血机制紊乱 先天性血栓形成倾向和低纤维蛋白溶解能力是激素性股骨头坏死的易发因素之一。目前已有通过使用羟甲雄烷吡唑(Stanozolol)和香豆定(Coumadin)纠正血栓形成倾向和低纤维蛋白溶解能力从而缓解股骨头坏死患者症状，延缓其病情发展的报道［10］。类似报道虽少，通过检测血栓形成倾向和低纤维蛋白溶解能力来预测激素性股骨头坏死发生的危险性却有一定临床价值。有意义的是，纠正凝血机制紊乱以防血栓形成为主，与中医治疗股骨头坏死以活血化淤为主有相似之处。
2.1.5 高压氧治疗(HBO) 高压氧治疗与其提高股骨头内血流量和氧分压有关。
2.1.6 电磁场治疗 电磁场可改善实验动物骨代谢状态，增加新骨形成，降低骨吸收率，并促进血管再生，提高成骨细胞分化能力，促进骨损伤修复［14］。
2.2 手术治疗
早期激素性股骨头坏死的手术治疗以减压为主，辅以血管束植入，骨瓣、带蒂骨瓣或吻合血管骨瓣移植，带蒂骨膜瓣移植，自体骨髓移植和电磁场治疗等方法促进成骨和血管再生，改善血运。
2.2.1 钻孔减压 钻孔减压可降低骨内压，改善静脉回流，促进血管再生，减轻症状，延缓病程发展，从而推迟全髋置换的时间。Faibrank对90例(其中53例为激素性)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期病人行钻孔减压治疗，术后平均随访11年(4.5～19年)，X线检查病情进一步发展的Ⅰ期占16%，Ⅱ期占58%［15］，明显高于FicatⅠ期14%，Ⅱ期34%的报道，该作者认为此系激素性股骨头坏死占大部分病例之故。有学者报道，激素性股骨头坏死患者行钻孔减压术后继续服用皮质激素，手术失败率增高。Powell对22例34髋0、Ⅰ、Ⅱ期激素性股骨头坏死病人行钻孔减压治疗，术后随访4年，0、Ⅰ期病人76%的未再次手术治疗，Ⅱ期病人效果较差，失败率达87%［16］，与Zizic报道的Ⅱ期激素性股骨头坏死病人非手术治疗失败率达87%相一致。说明早期治疗对激素性股骨头坏死更具有意义。钻孔减压术的手术并发症有：切口感染、血肿形成、肺栓塞、深静脉血栓形成、交感神经反射性骨营养不良(Reflex sympathetic Dystrophy)和钻孔骨道骨折［15］，其中仅钻孔骨道骨折与手术具有特异性，Edgerton认为钻孔直径小于股骨颈直径的20%时，引起钻孔骨道骨折的主要原因是钻孔部位偏低，其次才是钻孔直径大小，在此原则指导下，Powell对34例激素性股骨头坏死病人行钻孔减压手术治疗，无一例发生骨折［16］。其它并发症均可通过加强术前准备、术中操作和术后处理来避免，术后血栓的形成也说明了针对不同病理生理改变，行综合治疗的重要性。
2.2.2 减压加骨瓣移植术 减压术后，再植入取自自体髂骨、腓骨和胫骨的游离骨瓣治疗早期非创伤性股骨头坏死，其短期有效率在60%～80%间，远期有效率仅29%左右［11］。该手术机制是移植骨瓣可支撑软骨，防止股骨头塌陷，并带进一些促进骨和血管再生的成分。为同时改善血供，带蒂骨瓣或吻合血管骨瓣移植应用而生，带蒂骨瓣多取自髂骨和股骨大转子，吻合血管骨瓣多取自腓骨，吻合血管有臀下动脉，股深动脉和旋股内、外侧动脉，带蒂骨瓣或吻合血管骨瓣的优点是愈合得较快，但病人需接受多处手术是其缺点。Urbaniak用吻合血管腓骨移植治疗103髋，随访至少4.5年，其中Ⅰ期为11%，Ⅱ期为23%，Ⅲ期为29%需行全髋置换，对7例行DSA检查，5例无血流通过吻合口，亦未作全髋置换［7］，说明吻合血管的意义有待进一步探讨。
2.2.3 减压加带蒂骨膜瓣移植术 带血管蒂骨膜植入坏死区可改善血运，移植的骨膜生发层细胞可转化为成骨细胞，促进成骨［18］，临床应用效果良好。
2.2.4 减压加血管束植入术 血管束植入的作用是可改善血运，为骨形成提供必不可少的细胞成分。已有血管束植入后可再生血管网，改善血运，改善静脉回流，促进股骨头修复的报道。
2.2.5 减压加自体骨髓移植 有学者应用钻孔减压加自体骨髓移植治疗40例早期股骨头坏死患者，仅5例病情有进一步发展，并发现疗效与移植骨髓中的细胞数正相关［19］。对激素性股骨头坏死患者，这一方法值得探讨，因为该类患者骨髓中造血细胞和基质细胞活性均降低［20］。
2.2.6 减压加电磁场治疗 有报道认为钻孔减压加电磁场治疗对早期股骨头坏死的疗效优于单独钻孔减压。
综上所述，激素性股骨头坏死的早期阶段指的是股骨头塌陷发生以前这一阶段。治疗方法的选择应以其病理生理改变为基础，进行综合治疗。治疗的目的是防止股骨头塌陷，促进坏死区的修复，最大限度地恢复髋关节功能。
作者简介：薛元锁(1967-)，男，山西霍州市人，硕士学位，医师。研究方向：激素性股骨头坏死的研究及治疗。电话：(010)66721629～8001
作者单位：薛元锁（北京军区总医院骨科，北京 100700）
时述山（北京军区总医院骨科，北京 100700）
参考文献：
［1］Doherty wJ, Derome ME, McCarthy MB. The effect of glucocorticoids on osteoblast function［J］．J bone Joint Surg，1995,77A:396～405.
［2］王坤正，毛履真，胡长根.激素性股骨头缺血坏死发病机理的实验研究［J］.中华骨科杂志，1994，32(9)：515～517．
［3］Saito s， Ohzono K， Oko K． Early arteriopathy and postulated pathognesis of osteonecrosis of the femoral head: The intracapital arterioles［J］. Clin orthop,1992,277:98～110．
［4］Ohzono k, Takaoka K,Saito S. Introsseous arterial architecture in nontraumatic avascular necrosis of the femoral head［J］. Clin Orthop,1992,217:79～88．
［5］Atsumi t,Kuroki Y． Role of impairment of blood supply of the femoral head in the pathopenesis of idiopathic osteonecrosis［J］. Clin Orthop,1992,277:22～30．
［6］Mussbichler h． Angiography of the hip region［J］. Acta Radiol， 1971,11:539～545.
［7］Yamamoto t,Hirano K, Tsutsui H, et al. Corticosteroid enhances the experimental induction of osteonecrosis in rabbits with Shwartzman Reaction［J］.Clin orthop,1995,316:235～243.
［8］Nishimura t, Matsumoto T, Nishino M, et al. Histopathologic study of veins in steroid treated rabbits［J］. Clin Orthop， 1997，334:37～42．
［9］王新生，许振华，陈风苞．激素性股骨头坏死发病机理的实验研究［J］.中华骨科杂志，1995,15(3):168～170.
［10］Glueck gJ, Freiberg R, Tracy T, et al. Thrombophilia and hypofibrinolysis［J］. Clin orthop, 1997,334:43～56.
［11］Mont mA,Hungerford DS.Non-traumatic avscular necrosis of the femoral head［J］. J bone Joint Surg［Br〕,1995,77:459～474.
［12］周谋望，秦建中，刘志雄,等.降脂药物防治激素所致股骨头骨细胞损害的实验研究［J］.中华医学杂志,1996，76(1)：13～16．
［13］王成纲，张惠莉，黄永福．介入治疗股骨头坏死102例报告［J］.中国实用外科杂志，1995，15(10)：611～612．
［14］Landry pS， Sadasivan KK,Marino AA，et al． Electromagetic fields can affect osteogenesis by increasing the rate of differentiation［J］. Clin Orthop，1997,338:262～270．
［15］Fairbank aC,Bhatia D， Jinnah RH，et al． Long-term results of core decompression for ischemic necrosis of the femoral head［J］. J Bone Joint Surg［Br〕,1995,77:42～49.
［16］Powell eT,Lanzer WL, Mankey MC. Core decompression for early osteonecrosis of the hip in High Risk Patients ［J］.Clin Orthop, 1997,335:181～189．
［17］Urbaniak jR,Coogan PG,Gunneson EB， et al． Treatment of osteonecrosis of the femoral head with free vascularized fibular grafting［J］. J Bone Joint Surg［Am〕,1995,77:681～694.
［18］朱盛修.带血管蒂的髂骨骨膜瓣移植治疗股骨头缺血性坏死［J］.中华医学杂志，1992，72：501～503．
［19］Hernigou p， Beaujean F. Autologus bone marrow grafting of avascular osteonecrosis before collapse［J］. J Bone Joint Surg ，1997,79B(Suppl):148～149．
［20］Hernigou p， Beaujean F． Abnormalities in the bone marrow of the iliac crest in patients who-have osteonecrosis secondary to corticosteroid therapy or alcohol abuse［J］. J Bone Joint Sung［Am〕，1997,79:1047～1053．
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