陳雷雷，陳曉波，洪郭駒，何偉

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)骨科，廣州 510405；2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科中醫(yī)骨傷科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510405；3. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510405；4. 西澳大利亞大學(xué)病理與實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)系，澳大利亞珀斯 6009)

聯(lián)合高分辨率MRI和micro-CT評(píng)價(jià)桃紅四物湯對(duì)兔股骨頭壞死的修復(fù)作用

陳雷雷1,2#，陳曉波2,3#，洪郭駒2,3,4，何偉1,2*

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)骨科，廣州 510405；2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科中醫(yī)骨傷科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510405；3. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510405；4. 西澳大利亞大學(xué)病理與實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)系，澳大利亞珀斯 6009)

目的 建立激素性股骨頭壞死(SIONFH)家兔模型，聯(lián)合高分辨率MRI和micro-CT評(píng)價(jià)桃紅四物湯(THSWD)對(duì)于SIONFH微觀骨性結(jié)構(gòu)破壞的修復(fù)作用。方法 將25只新西蘭兔隨機(jī)分為3組：正常組5只、模型組和中藥組(桃紅四物湯組)各10只，采用內(nèi)毒素(LPS)聯(lián)合甲強(qiáng)龍(MPS)的方法制備激素性股骨頭壞死模型，中藥組給予0.3 g/kg桃紅四物湯混懸液灌胃，正常組和模型組灌服等體積超純水。實(shí)驗(yàn)第8周分別進(jìn)行股骨頭部3.0 T高分辨率磁共振影像儀高分辨率MRI檢查，對(duì)股骨頭部蘇木精-伊紅染色病理檢測(cè)及microCT檢測(cè)。結(jié)果 1)高分辨率MRI中模型組股骨頭內(nèi)可見(jiàn)低信號(hào)帶；中藥組股骨頭外形趨于正常，股骨頭內(nèi)近骨骺處有小塊低密度區(qū)，大部分骨組織灰度值正常。模型組和正常組相比，結(jié)構(gòu)參數(shù)前者ROE值增加，ROE/NR比例增加，中藥組與模型組相比，ROE值減少，ROE/NR比例減少，差異有顯著性(P<0.05)。2)經(jīng)蘇木精-伊紅染色中，模型組可見(jiàn)部分骨小梁斷裂，骨細(xì)胞核固縮，骨小梁空骨陷窩，骨髓細(xì)胞壞死，差異有顯著性(P<0.05)，中藥組可見(jiàn)成骨活動(dòng)仍較為活躍，骨小梁形態(tài)較好。3)在micro-CT中，模型組與正常組相比，前者BV/TV、Conn.D.、SMI、Tb.N、Tb.Th、值降低，BS/BV、Tb.Sp增高。中藥組中，BS/BV、Tb.Sp顯著低于模型組，Conn.D.、SMI、Tb.N增高，差異有顯著性(P<0.05)，ROI三維重建可見(jiàn)模型組骨小梁紊亂，可見(jiàn)普遍斷裂，骨質(zhì)較少；中藥組相對(duì)而言骨質(zhì)改善，骨小梁有局部性修復(fù)。結(jié)論 桃紅四物湯能促進(jìn)兔SIONFH模型的微觀骨性結(jié)構(gòu)修復(fù)和生物力學(xué)環(huán)境改善。

股骨頭壞死；高分辨率MRI；Micro-CT；桃紅四物湯；骨小梁；兔

激素性股骨頭壞死(steriod-induced osteonecrosis of femoral head, SIONFH)是好發(fā)于中青年人群的骨科難治疾病，也是股骨頭壞死最常見(jiàn)類(lèi)型。由于激素類(lèi)藥物在臨床的廣泛應(yīng)用，并發(fā)SIONFH的病例也日益增多[1]。SIONFH一經(jīng)激素誘導(dǎo)發(fā)生，則壞死局部的修復(fù)反應(yīng)隨之啟動(dòng)。主要體現(xiàn)為骨小梁數(shù)量減少變薄或斷裂，致局部應(yīng)力集中，促使壞死區(qū)皮質(zhì)骨骨折[2]；在MRI上表現(xiàn)為局灶性低信號(hào)帶、雙線征、水腫高信號(hào)區(qū)域及囊變低信號(hào)區(qū)，源于結(jié)構(gòu)性改變所帶來(lái)的非感染性炎癥反應(yīng)[3]；在臨床上，微觀病理反應(yīng)可導(dǎo)致股骨頭塌陷發(fā)生，造成髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)半脫位以及股骨頭軟骨的破壞。如何通過(guò)有效的措施延緩和改善頭內(nèi)壞死組織的破壞和塌陷，是目前SIONFH非手術(shù)治療的研究重點(diǎn)。

桃紅四物湯(Taohong Siwu decoction，THSWD)出自《醫(yī)宗金鑒》，主要由桃仁、紅花、生地、當(dāng)歸、赤芍、川芎等六味中藥組成，具有活血祛瘀的功效。中醫(yī)認(rèn)為，“血瘀證”是SIONFH的關(guān)鍵病機(jī)，而臨床實(shí)踐表明以桃紅四物湯為代表方的“活血祛瘀法”廣泛應(yīng)用于SIONFH治療當(dāng)中，且療效確切。因此，采用中藥“活血祛瘀法”治療或能起到修復(fù)力學(xué)失衡，改善骨微環(huán)境，從而延緩股骨頭塌陷。鑒于此，本文建立新西蘭兔SIONFH動(dòng)物模型，采用高分辨率MRI和MicroCT檢驗(yàn)等方法，觀察桃紅四物湯對(duì)SIONFH股骨頭修復(fù)的骨微結(jié)構(gòu)影響，活血祛瘀法促進(jìn)SIONFH修復(fù)的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

普通級(jí)新西蘭兔，雌雄各半，共25只，24 周齡，體重3～3.5 kg，來(lái)源于廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心[SCXK(粵)2014-0035]。標(biāo)準(zhǔn)兔糧適應(yīng)性飼養(yǎng)，自由飲水，室溫(23±2)℃，明暗周期12 h/12 h，定期消毒及通風(fēng)。于2015年1月～10月在廣州中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心及重點(diǎn)學(xué)科中醫(yī)骨傷科學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。

1.1.2 儀器及試劑

檢測(cè)儀器TP1020自動(dòng)脫水機(jī)、Autos全自動(dòng)染色機(jī)(德國(guó)Leica公司)；BX53顯微鏡(Olympus公司)；3.0T高分辨率磁共振影像儀(GE Health Care公司)。CT100柜式錐形束微型CT(Scanco公司)。

1.1.3 藥物

桃紅四物湯藥物按《醫(yī)宗金鑒》組成：桃仁10 g、紅花5 g、生地12 g、當(dāng)歸12 g、赤芍10 g、川芎10 g, 購(gòu)自廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院。

1.2 方法

1.2.1 分組及造模方法

設(shè)計(jì)隨機(jī)對(duì)照動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，新西蘭兔25只，隨機(jī)分為3組，即正常組、模型組和中藥組，模型組和中藥組每組10只，正常組5只。激素性股骨頭壞死的造模方法參照Qin等[4]的方法，LPS 10 μg/kg 耳緣靜脈注射1次，24 h后臀部肌肉注射MPS 40 mg/kg，隔間24 h連續(xù)注射6次。正常組注射等體積生理鹽水。注射激素期間，每天每只動(dòng)物相應(yīng)臀肌處注射青霉素10 萬(wàn)單位，連續(xù)6次，預(yù)防感染。

1.2.2 中藥制備與干預(yù)方法

桃紅四物湯藥物置于專(zhuān)用中藥壺制備成混懸液，按照人的臨床等效劑量換算，兔的臨床等效劑量為0.3 g/kg。最后一次注射MPS 24 h后，中藥組給予桃紅四物湯混懸液灌胃，正常組和模型組灌服等體積超純水，連續(xù)8周。

1.2.3 高分辨率MRI

由廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科提供3.0T高分辨率磁共振影像儀。掃描序列包括軸位T2WI、軸位T2WI壓脂及冠狀位T1WI序列。其中，軸位T2WI序列：TR/TE=4100 ms/85 ms，層厚/層間距為2 mm/0.2 mm，F(xiàn)OV為180 mm×180 mm，矩陣為320×224。軸位T2WI壓脂序列：TR/TE=367 ms/76.8 ms，層厚/層間距為2 mm/0.2 mm，F(xiàn)OV為170 mm×170 mm，矩陣為320×224。冠狀位T1WI序列：TR/TE=4134 ms/85 ms，層厚/層間距為2 mm/0.2 mm，F(xiàn)OV為180 mm×180 mm，矩陣為320×224。

1.2.4 Micro CT掃描

由Scanco公司提供CT100柜式錐形束微型CT。X線(5 m焦點(diǎn)直徑，30-90 kVp/20-50 keV(160A)；探測(cè)器為3072400；分辨率為1.25 m, 4 m；圖像矩陣：512512至81928192。掃描尺寸為100140 mm(Xl)。

1.2.5 指標(biāo)測(cè)定

(1)光鏡觀察

截取股骨頭，剔除周?chē)∪饧绊g帶組織，沿正中冠狀面剖開(kāi)，用4%中性甲醛溶液(pH 7.4)固定48 h，再置于10%EDTA-Tris緩沖液中脫鈣，隔天更換脫鈣液，直至完全脫鈣以后，流水沖洗，逐級(jí)乙醇脫水，二甲苯透明處理2 h，石蠟包埋、切片，切片厚度為4 μm，常規(guī)HE染色。光鏡下觀察骨髓腔內(nèi)骨髓細(xì)胞、骨小梁及骨細(xì)胞形態(tài)及空骨陷窩等。

(2)高分辨率磁共振檢查

麻醉前禁食12 h，戊巴比妥30 mg/kg耳緣靜脈注射進(jìn)行麻醉，靜脈注射必須緩慢，同時(shí)觀察肌肉的緊張度、角膜反射和對(duì)皮膚疼痛的反應(yīng)。麻醉中采取保溫措施，保持氣道通暢和組織的營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)行雙側(cè)髖關(guān)節(jié)的MRI掃描。MRI掃描在廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院進(jìn)行，生成的圖像文件保存為DICOM格式，通過(guò)移動(dòng)硬盤(pán)拷貝至計(jì)算機(jī)工作站。MRI檢查完成后將新西蘭兔運(yùn)送回動(dòng)物房，蘇醒后常規(guī)飼養(yǎng)。MRI資料經(jīng)由Image J進(jìn)行閾值分析，包括冠狀位壞死水腫區(qū) (region of osteonecrosis and edema, ROE)、正常區(qū) (normal region, NR)、ROE/NR比值。

(3)Micro-CT檢測(cè)

將所有納入研究的家兔模型耳緣靜脈空氣注射處死，延雙側(cè)臀肌外側(cè)切開(kāi)，暴露雙側(cè)股骨頭，用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用咬骨嵌取下股骨頭及轉(zhuǎn)子部。給予4%多聚甲醛固定2周。將股骨縱軸與顯微CT 檢查床滑軌的移動(dòng)軸平行近端進(jìn)行顯微CT 掃描。對(duì)顯微CT掃描的結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)體模校準(zhǔn)后，手動(dòng)選取股骨頭區(qū)域建立三維興趣區(qū)(region of interest，ROI)，興趣區(qū)為完整股骨頭區(qū)域。檢測(cè)參數(shù)包括組織體積(tissue volume，TV)、骨體積(bone volume BV)；直接測(cè)量和三角測(cè)量法(triangulation, TRI)模式下的連接密度(connectivity density, Conn.D.)、結(jié)構(gòu)模型指數(shù)(structure model index, SMI)、骨小梁數(shù)量(trabecular number, Tb.N)、骨小梁厚度(trabecular thickness, Tb.Th)、骨小梁分離度(trabecular separation/spacing, Tb.Sp)，并進(jìn)行三維重建。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理分析

2 結(jié)果

2.1 造模過(guò)程事件分析

20只新西蘭兔用于建立SIONFH模型，其中有1只在注射內(nèi)毒素后24 h死亡，19只存活，存活率為95%。模型組有9只出現(xiàn)壞死征象，壞死發(fā)生率為90%(9/10)；中藥組沒(méi)有出現(xiàn)壞死征象，壞死發(fā)生率為0%。

2.2 股骨頭壞死模型評(píng)價(jià)

20只新西蘭兔用于建立激素性股骨頭壞死模型，股骨頭壞死造模成功的標(biāo)準(zhǔn)參照Ikemura等[5]的評(píng)價(jià)方法：模型組：骨小梁稀疏變細(xì)，結(jié)構(gòu)紊亂，出現(xiàn)骨髓細(xì)胞碎片，骨小梁空骨陷窩或骨小梁內(nèi)骨細(xì)胞核固縮，伴隨著周?chē)撬杓?xì)胞的壞死，細(xì)胞數(shù)目及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較正常稀疏，脂肪細(xì)胞體積增大，有的融合成泡狀。正常組：骨小梁完整，排列規(guī)則，骨小梁中的骨細(xì)胞清晰可見(jiàn)，空骨陷窩少見(jiàn)，骨髓中造血細(xì)胞豐富，脂肪細(xì)胞相對(duì)較少，形態(tài)正常。如圖1所示，A為正常組股骨頭的病理切片征象。B為模型組出現(xiàn)股骨頭壞死的病理征象，可見(jiàn)部分骨小梁斷裂，骨細(xì)胞核固縮，骨小梁空骨陷窩，骨髓細(xì)胞壞死。C為中藥組股骨頭病理征象，可見(jiàn)成骨活動(dòng)較為活躍，骨小梁形態(tài)較好。正常組空骨陷窩率為(8.96±1.43)%，模型組為(26±1.25)%，兩組比較差異有顯著性(P<0.05)。

2.3 高分辨率磁共振掃描

人體股骨頭壞死MRI表現(xiàn)為，負(fù)重區(qū)軟骨下出現(xiàn)局灶性信號(hào)改變，低信號(hào)帶、雙線征、水腫高信號(hào)區(qū)域及囊變低信號(hào)區(qū)。家兔模型較人體為不典型，可依據(jù)其信號(hào)變化進(jìn)行判斷(圖2)。各組MRI掃描如圖2所示，正常組股骨頭外形為半圓形，灰度信號(hào)均勻；模型組股骨頭外形基本正常，股骨頭內(nèi)可見(jiàn)低信號(hào)帶，提示為股骨頭壞死區(qū)；中藥組股骨頭外形正常，股骨頭內(nèi)近骨骺處有小片狀低信號(hào)區(qū)，大部分骨組織灰度值正常，提示股骨頭壞死修復(fù)較好。結(jié)構(gòu)參數(shù)分析結(jié)果表明，模型組和正常組相比，前者ROE值增加，ROE/NR比例增加，中藥組與模型組相比，ROE值減少，ROE/NR比例減少，差異有顯著性(P<0.05)，提示活血祛瘀法可緩解壞死區(qū)域水腫(表1)。

2.4 MicroCT檢測(cè)

MicroCT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，模型組與正常組相比，前者BV、Conn.D.、SMI、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、DA值降低，BV/TV比例下降。中藥組與模型組相比，前者BV、Conn.D.、SMI、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、DA值升高，BV/TV比例增加，差異有顯著性(P<0.05)，ROI三維重建可見(jiàn)模型組骨小梁紊亂，可見(jiàn)普遍斷裂，骨質(zhì)較少；中藥組相對(duì)而言骨質(zhì)改善，骨小梁有局部性修復(fù)，說(shuō)明活血祛瘀法促進(jìn)兔激素性股骨頭壞死的骨小梁修復(fù)和微觀骨性結(jié)構(gòu)改善(表2)。

表1 各組股骨頭低信號(hào)帶參數(shù)的比較±s)

注: 與正常組比較，*P<0.05，**P<0.01; 與模型組比較，#P<0.05，##P<0.01。(下表同)

Note. Compared with the normal group，*P<0.05，**P<0.01; compared with the model group，#P<0.05，##P<0.01.(The same in the following tables).

表2 各組股骨頭ROI結(jié)構(gòu)參數(shù)的比較±s)

注：A.正常組；B.模型組；C.中藥組。(下圖同)圖1 造模后不同組新西蘭兔股骨頭HE染色圖像特點(diǎn)(×200)Note.A. Normal rabbit; B. Model rabibit; C. Treated rabbit(The same in the following figures).Fig.1 Histological changes of femoral head in the rabbits

圖2 激素型新西蘭兔股骨頭高分辨率MRI圖像Fig.2 High resolution magnetic resonance imaging of the rabbit femoral head.

圖3 各組家兔模型micro-CT三維結(jié)構(gòu)重建圖Fig.3 3D-reconstruction pictures of Micro-CT images of the rabbit femoral heads

3 討論

SIONFH生物力學(xué)機(jī)制復(fù)雜，直接導(dǎo)致了藥物治療的力學(xué)修復(fù)效果評(píng)估的困難。在發(fā)病過(guò)程中，壞死區(qū)的骨吸收-形成偶聯(lián)失效引起骨小梁等骨微結(jié)構(gòu)的變化，使載荷失衡，傳導(dǎo)及分散作用失效。同時(shí)，壞死區(qū)骨微結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致了局灶性無(wú)菌炎癥、水腫反應(yīng)，是促成破壞和修復(fù)的作用發(fā)生的關(guān)鍵因素。因此，量化評(píng)估壞死區(qū)的骨微結(jié)構(gòu)及環(huán)境是評(píng)價(jià)SIONFH靶向藥物的重要依據(jù)?！把鲎C”是中醫(yī)學(xué)理解SIONFH的發(fā)病機(jī)理[6,7]。以桃紅四物湯為代表方的活血祛瘀法是治療SIONFH的基本法則[8]。實(shí)驗(yàn)研究采用桃紅四物湯含藥血清干預(yù)壞死骨微粒刺激的巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，含藥血清能增高TGF-β1、抑制TNF-α的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)激素性股骨頭壞死骨修復(fù)[9,10]，但其修復(fù)生物力學(xué)的性能仍有待驗(yàn)證。骨微結(jié)構(gòu)的改變能直接影響骨的生物力學(xué)性能。松質(zhì)骨的力學(xué)性能不僅依賴(lài)骨的數(shù)量而且依賴(lài)它的結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)獲得的骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)合力學(xué)檢測(cè)能更合理地評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松及抗骨質(zhì)疏松療效效果。因此，本文將從需要深入研究該法在SIONFH的生物學(xué)作用，以進(jìn)一步闡明其促進(jìn)SIONFH修復(fù)的作用機(jī)制。

目前，客觀量化骨微結(jié)構(gòu)的改變首選Micro-CT技術(shù)。Micro-CT具有全面、立體、無(wú)創(chuàng)測(cè)量骨微結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)骨質(zhì)量及預(yù)測(cè)骨強(qiáng)度的新興技術(shù)[11,12]。該項(xiàng)技術(shù)于1989年[12]首次應(yīng)用于骨組織的微結(jié)構(gòu)研究，此后逐漸發(fā)展為計(jì)算空間分辨率的效應(yīng)及建立骨小梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的圖像處理技術(shù)[14]。研究提示，Micro-CT可成功運(yùn)用于人股骨頭壞死標(biāo)本的空間結(jié)構(gòu)評(píng)估。如彭江等[15]采用相關(guān)三維參數(shù)對(duì)骨壞死樣本的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果表明：硬化區(qū)的BV/TV明顯增加，Tb.Th明顯增厚，Tb.Sp變窄，SMI與正常區(qū)域的骨小梁無(wú)差別；而塌陷區(qū)的BV/TV明顯減少，Tb.Th明顯變薄，Tb.N和Tb.Sp增加，SMI呈現(xiàn)桿狀模型。也有學(xué)者將Micro-CT結(jié)果與有限元分析結(jié)合，極大的提高了壞死區(qū)力學(xué)性能評(píng)估精度和質(zhì)量[16]。在評(píng)價(jià)軟組織病理反應(yīng)上首選的磁共振成像，具有活體檢測(cè)、軟組織敏感等特點(diǎn)。許多學(xué)者認(rèn)為骨髓水腫是由于病灶周?chē)切×何⒐钦蹖?dǎo)致股骨頭內(nèi)部生物力學(xué)發(fā)生異常。機(jī)械應(yīng)力可能在骨髓水腫形成過(guò)程中起重要作用，骨髓水腫代表股骨頭塌陷和應(yīng)力改變后的繼發(fā)表現(xiàn)[17,18]。由于動(dòng)物模型標(biāo)本的特殊性，能真正檢測(cè)壞死區(qū)局部水腫信號(hào)的技術(shù)要求很高。如何運(yùn)用具有高分辨率、特殊動(dòng)物項(xiàng)圈進(jìn)行磁共振成像是SIONFH動(dòng)物模型MRI診斷的關(guān)鍵突破點(diǎn)。本文所闡述的課題項(xiàng)目基于動(dòng)物研究的最新技術(shù)，嘗試通過(guò)聯(lián)合高分辨率MRI和Micro-CT 技術(shù)掃描家兔模型的股骨頭，將系統(tǒng)解決普通磁共振未能識(shí)別動(dòng)物水腫信號(hào)及臨床用CT對(duì)于精確測(cè)量骨小梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的短板，達(dá)到量化壞死組織標(biāo)準(zhǔn)的目的。

研究結(jié)果表明，桃紅四物湯干預(yù)下的活體股骨頭壞死區(qū)T1序列中，水腫征象從大片狀低信號(hào)到股骨頭內(nèi)近骨骺處有小片狀低信號(hào)區(qū)，其余骨組織灰度值正常。另外，經(jīng)ImageJ對(duì)低信號(hào)帶灰度閾值識(shí)別并測(cè)量出其面積ROE，結(jié)果提示ROE/NR于中藥干預(yù)后比值下降，與觀察所得結(jié)論復(fù)合，提示桃紅四物湯可促進(jìn)水腫吸收及壞死修復(fù)。從離體的Micro-CT結(jié)果看，中藥組骨體積與組織體積之比(BV/TV)較模型組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而骨表面積與組織表面積之比(BS/TS)降低，提示桃紅四物湯可促使壞死區(qū)骨組織的再生和修復(fù)，骨小梁密度增加；從具體的骨微結(jié)構(gòu)看，骨小梁數(shù)量(Tb.N)在中藥組中增加，骨小梁分離度(Tb.Sp)減少，局部骨小梁空隙形成降低，提示桃紅四物湯可使骨微結(jié)構(gòu)狀態(tài)改善；結(jié)構(gòu)模型指數(shù)(SMI)及連接密度(Conn.D.)升高，提示桃紅四物湯可使骨微結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，促進(jìn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)；經(jīng)二維圖像重建三維模型后可發(fā)現(xiàn)，中藥組模型的骨量均明顯比模型組降低，但BV/TV卻升高，提示桃紅四物湯促進(jìn)壞死組織進(jìn)入修復(fù)期，使出現(xiàn)局部硬化，骨密度增高，但總體骨量減少，即佐證了臨床壞死后易于趨向塌陷的現(xiàn)象。

綜上所述，聯(lián)合高分辨率MRI和Micro-CT檢測(cè)可獲得骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)，合理地評(píng)價(jià)SIONFH及桃紅四物湯療效效果。本實(shí)驗(yàn)的生物力學(xué)結(jié)果表明，壞死區(qū)骨微結(jié)構(gòu)及組織環(huán)境的改變能直接影響生物力學(xué)性能，而桃紅四物湯的“祛瘀”作用能較好的改善壞死局部的生物力學(xué)環(huán)境。

[1] Wang XS, Zhuang QY, Weng XS, et al. Etiological and clinical analysis of osteonecrosis of the femoral head in Chinese patients[J]. Chin Med J (Engl), 2013, 126(2):290-295.

[2] Zhou GQ, Pang ZH, Chen QQ, et al. Reconstruction of the biomechanical transfer path of femoral head necrosis: A subject-specific finite element investigation[J]. Comp Biol Med, 2014, 52: 96-101.

[3] Meier R, Kraus TM, Schaeffeler C, et al. Bone marrow oedema on MR imaging indicates ARCO stage 3 disease in patients with AVN of the femoral head[J]. Eur Radiol, 2014, 24(9): 2271-2278.

[4] Qin L,Zhang G,Sheng H,et al.Multiple bioimaging modalities in evaluation of an experimental osteonecrosis induced by a combination of lipopolysaccharide and methylprednisolone[J]. Bone. 2008;39(4),863-871.

[5] Ikemura S, Yamamoto T, Motomura G, et al. Cytochrome P4503A activity affects the gender difference in the development of steroid-induced osteonecrosis in rabbits[J]. Int J Exp Pathol, 2014, 95(2): 147-152.

[6] 周正新. 袁浩教授論治股骨頭缺血性壞死的學(xué)術(shù)特點(diǎn)[J].中醫(yī)正骨,2003, 15(6): 56.

[7] 陳衛(wèi)衡. 股骨頭壞死“痰瘀同治”的理論基礎(chǔ)[J]. 江蘇中醫(yī)藥, 2008, 40(5): 3-4.

[8] 孫文山. 股骨頭缺血性壞死治療常用藥及組方規(guī)律探析[J].中醫(yī)正骨, 2003, 15(4): 59-60.

[9] 易浪, 方斌, 陳鵬, 等. 桃紅四物湯對(duì)巨噬細(xì)胞TGF-β1和TNF-α mRNA轉(zhuǎn)錄的影響[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志, 2013, 19(2):178-82.

[10] 陳鵬, 方斌, 易浪, 等. 桃紅四物湯含藥血清對(duì)巨噬細(xì)胞的影響[J]. 中國(guó)藥理學(xué)通報(bào), 2013, 29(4):582-584.

[11] Jiang Y, Zhao J, Liao EY, et al. Application of micro-CT assessment of 3-D bone microstructure in preclinical and clinical studies[J]. J Bone Mineral Metab, 2005, 23(1): 122-131.

[12] Tang SY, Vashishth D. A non-invasive in vitro technique for the three-dimensional quantification of microdamage in trabecular bone[J]. Bone, 2007, 40(5): 1259-1264.

[13] Feldkamp LA, Goldstein SA, Parfitt MA, et al. The direct examination of three-dimensional bone architecture in vitro by computed tomography[J]. J Bone Mineral Res, 1989, 4(1): 3-11.[14] Engelke K, Graeff W, Meiss L, et al. High spatial resolution imaging of bone mineral using computed microtomography: Comparison with microradiography and undecalcified histologic sections[J]. Invest Radiol, 1993, 28(4): 341-349.

[15] 彭江,汪愛(ài)媛, 孫明學(xué),等. 股骨頭骨壞死樣本空間結(jié)構(gòu)的 Micro-CT 評(píng)估[J]. 中華創(chuàng)傷骨科雜志, 2007, 9(3): 263-268.[16] Yang F, Zhu ZZ, Weng SY, et al. Morphological changes of the trabecular bone in osteonecrosis of the femoral head[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2016, 9(4): 4203-4211.

[17] Kralj-Iglic V, Dolinar D, Ivanovski M, et al. Role of biomechanical parameters in hip osteoarthritis and avascular necrosis of femoral head[M]. Applied Biological Engineering—Principles and Practice, InTech, Rijeka, 2012: 347-364.

[18] Fujioka M, Kubo T, Nakamura F, et al. Initial changes of non-traumatic osteonecrosis of femoral head in fat suppression images: bone marrow edema was not found before the appearance of band patterns[J]. Magn Resonance Imag, 2001, 19(7): 985-991.

Effect of Taohong Siwu Decoction on the repair of steroid-induced osteonecrosis of femoral head in rabbit models evaluated by high-resolution MRI combined with Micro-CT

CHEN Lei-lei1,2#, CHEN Xiao-bo2,3#, HONG Guo-ju2,3,4, HE Wei1,2*

(1. Department of Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, China; 2. the National Key Discipline and the Orthopedic Laboratory of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405; 3. the First Medical College of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405; 4.Faculty of Pathology and Laboratory Medicine, the University of Western Australia, Australia 6009)

Objective To establish a rabbit model of steroid-induced femoral head and explore the effect of Taohong Siwu Decoction (THSWD), a traditional Chinese medicine prescription, on the repair of bone microstructure assessed by high-resolution MRI combinaed with Micro-CT. Methods 25 healthy 24-week old New Zealand rabbits (male∶female=1∶1) were divided into three groups: 5 in the control group, 10 in the model group and 10 in theTHSWD treatment group. We establish the rabbit model with intramuscular injection of endotoxin (LPS) and methylprednisolone (MPS). The treatment group was given 0.3g/kg of THSWD for 8 weeks. The control group and model group were administred with equal volume water for 8 weeks. Then all the femoral heads of rabbits were taken and examined with high-resolution MRI, histopathology and Micro-CT. Results 1) The MRI of the femoral heads of model group revealed a wide range of lower density areas in high resolution MRI,that of the treatment group showed a relatively normal shape of the femoral head with small low density areas. Comparing the treatment group with model group, the values of ROE and ROE/NR were significantly decreased in the THSWD treatment group (P<0.05). 2) The pathological examination showed fracture of bone trabeculae, karyopyknosis, empty lacunae, necrosis of bone marrow cells in the model group (P<0.05). Empty lacunae rate in the model group was much higher in the model group than the normal one (P<0.05). In the THSWD treatment group, bone formation was active and a better trabecular morphology was observed. 3) The micro-CT imaging showed that compared the model group with control group, the values of BV/TV, Conn.D., SMI, Tb.N and Tb.Th in the model group were decreased, while BS/BV and Tb.Sp were increased. The values of BS/BV and Tb.Sp values in the treatment group were significantly lower, while Conn.D., SMI, and Tb.N were increased than that of the model group (P<0.05 for all). Conclusions The results of this study show that Taohong Siwu Decoction can promote the healing of steroid-osteonecrosis of femoral head, the repair of bone microstructure, and improve the biomechanics in the femoral head.

Osteonecrosis, femoral head; High-resolution MRI; Micro-CT; Taohong Siwu decoction;Trabeculae, bone; Rabbit

HE Wei, E-mail: hewei1123@21cn.com

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81302990)；廣東省杰出青年科學(xué)基金(2015A030306037)；廣東省高等學(xué)校學(xué)科與專(zhuān)業(yè)建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2013LYM 0010)。

陳雷雷(1982-)，男，臨床醫(yī)學(xué)博士，主治醫(yī)師，專(zhuān)業(yè)：股骨頭壞死的基礎(chǔ)與臨床研究。E-mail: yutian_1010@sina.com；陳曉波(1987-)，男，在讀臨床醫(yī)學(xué)博士，專(zhuān)業(yè)：股骨頭壞死的基礎(chǔ)與臨床研究。E-mail: 404185214@qq.com共同第一作者

何偉(1958-)，男，博士生導(dǎo)師，主任醫(yī)師，教授，專(zhuān)業(yè)：股骨頭壞死的基礎(chǔ)與臨床研究。E-mail: hewei1123@21cn.com。

Q95-33

A

1005-4847(2017) 01-0025-06

10.3969/j.issn.1005-4847.2017.01.005

2016-07-26