★ 楊佛 夏漢庭 曹端廣 楊鳳云（.江西中醫(yī)藥大學(xué) 南昌 330004；.江西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 南昌 330006）

股骨頭缺血性壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是臨床上最常見的骨壞死，可分為創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性兩大類。創(chuàng)傷性O(shè)NFH多由于股骨頸骨折破壞股骨頭的血供導(dǎo)致的，非創(chuàng)傷性O(shè)NFH的病因與過量使用糖皮質(zhì)激素及長(zhǎng)期酗酒有關(guān)。本病嚴(yán)重影響患者的勞動(dòng)能力與生活質(zhì)量，晚期股骨頭塌陷后可導(dǎo)致患者殘疾［1］。近年來由于糖皮質(zhì)激素的不規(guī)范使用以及酗酒人群的增加，臨床上ONFH患者越來越多，且呈年輕化態(tài)勢(shì)，給家庭及社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也給勞動(dòng)密集型企業(yè)埋下了巨大的隱患［2］。ONFH早期可選擇髓芯減壓和打壓植骨等保髖術(shù)式治療，但療程長(zhǎng)且療效欠佳，加上ONFH患者早期癥狀輕微，且X線及CT對(duì)ONFH輔助診斷不敏感，導(dǎo)致很多患者錯(cuò)過了就診的黃金時(shí)機(jī)。晚期就診患者再行保髖治療往往成效甚微，盡早行關(guān)節(jié)置換術(shù)才能獲得滿意的療效。但關(guān)節(jié)置換術(shù)的人工關(guān)節(jié)也有一定的使用壽命，后期需要翻修，且翻修難度加大，失敗率高［3］。事實(shí)上，ONFH的病因和發(fā)病機(jī)制至今尚未完全闡明，其中一個(gè)至關(guān)重要的原因就是在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中缺乏理想的ONFH模型，使得科研及臨床工作者對(duì)于ONFH的病理特征得不出突破性認(rèn)識(shí)?；诖耍P者搜集近幾年國內(nèi)外較理想的ONFH模型制作方法并進(jìn)行綜述，希望能為ONFH的研究者提供理論參考。

1 液氮冷凍造模

液氮冷凍法由于具有安全性高、造模時(shí)間短、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，近幾年受到越來越多ONFH研究者的青睞。譚震等［4］使用股骨頭鉆孔加液氮灌注法，成功在山羊身上建立了ONFH模型。其在實(shí)驗(yàn)中選取12只山羊，一側(cè)髖關(guān)節(jié)為實(shí)驗(yàn)組，另一側(cè)為對(duì)照組進(jìn)行研究。將山羊麻醉后備皮、消毒、鋪巾，從大轉(zhuǎn)子上方切口皮膚，分離肌肉，暴露髖關(guān)節(jié)囊，繼而T形切開關(guān)節(jié)囊，用直徑3.8 mm的鉆頭從大轉(zhuǎn)子處平行股骨頸向股骨頭鉆一長(zhǎng)約1 cm的孔道，用自制漏斗插入孔道中，倒入液氮持續(xù)冷凍1 min，后用溫生理鹽水沖洗并逐層縫合傷口。2周后HE染色結(jié)果示實(shí)驗(yàn)組骨小梁稀疏，大量骨細(xì)胞壞死，空骨陷窩率達(dá)（59.2±5.2）%，股骨頭總壞死率達(dá)91.67%。李海冰等［5］采用類似方法造模也獲得了較理想的模型。其以22只新西蘭大白兔右側(cè)髖關(guān)節(jié)作為實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行研究，常規(guī)麻醉、備皮、消毒、鋪巾后，在右髖關(guān)節(jié)外側(cè)作一橫行切口，逐層分離肌肉、髖關(guān)節(jié)囊直至暴露股骨頭。然后用直徑3.5 mm的鉆頭向股骨頭前內(nèi)側(cè)骨與軟骨交界處鉆一深約4 mm的孔，再用mini刮匙沿著孔道刮除部分松質(zhì)骨直達(dá)軟骨下，再用針沿著孔道注入液氮冷凍1 min，繼而生理鹽水復(fù)溫并縫合切口。造模4周后X線顯示實(shí)驗(yàn)組股骨頭塌陷，8周HE染色結(jié)果示關(guān)節(jié)軟骨大片剝脫，可見大量骨碎片。22只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中有21只造模成功，成功率達(dá)95.5%。曲春濤等［6］將液氮造模法結(jié)合射頻加熱技術(shù)對(duì)造模方法進(jìn)行了改良，并且選用與人類股骨頭受力情況高度類似的兩足動(dòng)物鴯鹋進(jìn)行研究。其在實(shí)驗(yàn)中以股骨大轉(zhuǎn)子為中心，在導(dǎo)航裝置引導(dǎo)下向股骨頭鉆孔到達(dá)關(guān)節(jié)軟骨下，然后插入閉合回路冷熱交替治療探針，先灌注液氮冷凍3個(gè)循環(huán)，每次9 min，冷凍后射頻加熱治療，3個(gè)循環(huán)后取出治療頭，逐層縫合切口。造模后第6周X線顯示軟骨下月牙形陰影，組織學(xué)顯示大量骨小梁碎裂，骨細(xì)胞死亡；第16周MRI顯示部分鴯鹋股骨頭塌陷伴髖關(guān)節(jié)半脫位。阮康明［7］運(yùn)用液氮冷凍法建立了早期犬ONFH模型。其選用8只beagle犬作為實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行研究，將犬麻醉后以右側(cè)股骨頸為中心作一弧形切口，分離淺層軟組織直至暴露股骨頭，用無菌紗布覆蓋保護(hù)股骨頭周圍組織，然后用浸泡過液氮的棉球濕敷股骨頭，每次3 min，濕敷完1次后用37℃生理鹽水沖洗復(fù)溫，然后繼續(xù)濕敷，共5個(gè)循環(huán)。造模第6周HE染色結(jié)果示股骨頭關(guān)節(jié)軟骨出現(xiàn)缺損，出現(xiàn)大量空虛骨陷窩。第12周CT提示骨質(zhì)疏松，股骨頭出現(xiàn)囊狀透亮區(qū)；MRI顯示股骨頭關(guān)節(jié)軟骨下骨折。王海濤等［8］選取18只新西蘭大白兔一側(cè)股骨頭進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)時(shí)先用克氏針向股骨頭鉆一直徑2 mm、深4 mm的孔，再用直徑1 mm、頭端直徑為1.2 mm的小圓球的特質(zhì)探針蘸取液氮后涂抹于孔內(nèi)，然后用生理鹽水復(fù)溫，共6個(gè)循環(huán)。造模后第2周實(shí)驗(yàn)組空骨陷窩率達(dá)（73.33±7.21）%，到第8周時(shí)空骨陷窩率高達(dá)（88.13±8.12）%，且股骨頭大范圍壞死。Jiang W等［9］采用液氮冷凍法成功建立了鴕鳥ONFH并塌陷模型。其選用18只與人體體重相近的鴕鳥，麻醉后以左側(cè)大轉(zhuǎn)子為中心作一切口，分離皮下軟組織，切開關(guān)節(jié)囊，暴露股骨頭，接著用直徑3 mm的鉆頭向股骨頭軟骨承重區(qū)鉆一深約3.5 cm的孔，然后沿著孔道置入探針，注入液氮，持續(xù)2 min，2 min后用40℃鹽水復(fù)溫，復(fù)溫3 min，然后重新注入液氮，循環(huán)3次，3次結(jié)束后逐層縫合切口。術(shù)后12周發(fā)現(xiàn)手術(shù)側(cè)股骨頭塌陷。

2 激素法造模

激素性股骨頭缺血性壞死（steriod-induced osteonecrosis of the femoral head，SONFH） 造 模 法可分為單純激素法、激素聯(lián)合馬血清法和激素聯(lián)合脂多糖法。張立巖等［10］采用單純激素法獲得了兔SONFHARCO分期2期病變模型。實(shí)驗(yàn)組采用臀肌注射地塞米松磷酸鈉（10 mg/kg，每3天1次，共14次）方法造模。6周后MRI顯示實(shí)驗(yàn)組股骨頭內(nèi)骨小梁稀疏，軟骨下骨壞死，HE染色結(jié)果示部分骨小梁斷裂，空骨陷窩增多，空骨陷窩率達(dá)（49.0±0.3）%。佟鵬等［11］采用激素聯(lián)合馬血清方法得到了滿意的兔SONFH模型。其選取20只新西蘭大耳白兔進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)組10只先經(jīng)耳緣靜脈注射馬血清（10 mL/kg），2周后再注射1次，注射2次后臀部注射醋酸潑尼松龍（8 mg/kg，1天1次，連續(xù)6天）。造模8周后行X線示實(shí)驗(yàn)組骨密度明顯降低，骨小梁重度疏松；HE染色結(jié)果示實(shí)驗(yàn)組股骨頭與股骨頸移行處見大量骨小梁碎片，骨小梁中骨細(xì)胞壞死；MRI結(jié)果示實(shí)驗(yàn)組雙側(cè)股骨頭均出現(xiàn)典型的雙線征?？偟脑炷ＰЧ@示實(shí)驗(yàn)組中10只兔子有8只造模成功，造模成功率達(dá)80%。董維等［12］同樣選取大白兔作為研究對(duì)象，但是是采用激素聯(lián)合脂多糖法進(jìn)行造模。其在實(shí)驗(yàn)中共納入30只大白兔進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)組20只先經(jīng)耳緣靜脈注射脂多糖（10 μg/kg），24h后右側(cè)臀肌注射甲強(qiáng)龍（20 mg/kg，1天1次，連續(xù)3天）。6周后X線片示右側(cè)股骨頭骨質(zhì)疏松，部分骨小梁模糊不清；HE染色結(jié)果示實(shí)驗(yàn)組骨小梁碎裂，骨細(xì)胞大量壞死，空骨陷窩數(shù)量增多，骨髓腔內(nèi)充滿大量脂肪細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)組中共15只大白兔出現(xiàn)了骨壞死，壞死率為75%。喻鈞倫等［13］對(duì)激素聯(lián)合脂多糖造模法進(jìn)行了改良。先經(jīng)兔耳緣靜脈注射脂多糖（10 μg/kg），24 h后臀肌注射醋酸潑尼松龍（20 mg/kg，1天1次，共3次）為對(duì)照組；改良組則先臀部注射青霉素及阿米卡星預(yù)防感染，24 h后再經(jīng)臀部注射醋酸潑尼松龍（20 mg/kg），再過24 h經(jīng)兔耳緣靜脈注射脂多糖（5.0 μg/kg），注射脂多糖后間隔24 h分兩次注射醋酸潑尼松龍（每次劑量均為20 mg/kg）。結(jié)果對(duì)照組10只大白兔死亡8只，死亡率達(dá)80%；實(shí)驗(yàn)組18只大白兔死亡9只，死亡率為50%。說明改良組的方法能降低動(dòng)物的死亡率。張琳等［14-15］則對(duì)脂多糖與SONFH之間的量效關(guān)系進(jìn)行了研究。其設(shè)置3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，脂多糖注射劑量分別為 10 μg/kg、20 μg/kg、40 μg/kg，聯(lián)合臀肌注射甲強(qiáng)龍（20 mg/kg）造模。造模后從骨密度、骨生物力學(xué)及組織學(xué)結(jié)果評(píng)定得出，脂多糖注射劑量為40 μg/kg時(shí)造模效果最好。章建華等［16］通過實(shí)驗(yàn)比較了不同激素類型對(duì)SONFH造模效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比地塞米松和潑尼松龍，運(yùn)用甲強(qiáng)龍（20 μg/kg）造模對(duì)股骨骨密度的破壞最明顯，通過最大彎曲位移和楊氏模量的比較也得出甲強(qiáng)龍對(duì)大鼠股骨生物力學(xué)影響最大的結(jié)論。李超等［17］以“提高SONFH存活率”為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行了研究，其在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了3組實(shí)驗(yàn)組，分別為激素聯(lián)合脂多糖組，激素聯(lián)合脂多糖加慶大霉素組，激素聯(lián)合脂多糖加慶大霉素及泮托拉唑組。造模6周后三組存活率比較發(fā)現(xiàn)，激素聯(lián)合脂多糖加慶大霉素及泮托拉唑組存活率最高，達(dá)87.5%。

3 酒精性O(shè)NFH造模

酒精性O(shè)NFH多見于青年人。目前對(duì)于酒精性O(shè)NFH的造模方法有灌胃法和股骨頭局部注射法。楊云等［18］用灌胃法給Wistar大鼠灌46°白酒（10 mL/kg，1天1次，連續(xù)6個(gè)月），3個(gè)月時(shí)HE染色結(jié)果示股骨骨小梁變細(xì)，空骨陷窩開始增加，造模6個(gè)月時(shí)股骨頭軟骨下區(qū)域出現(xiàn)典型的股骨頭壞死表現(xiàn)，股骨頭骨小梁稀疏，空骨陷窩明顯增加。李宏宇等［19］選取48只新西蘭大白兔進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)組予42%乙醇灌胃（10 mL/kg，1周3次，連續(xù)6個(gè)月），造模3個(gè)月后空骨陷窩率明顯增加，骨內(nèi)壓為（26.82±3.85）mm Hg，跟對(duì)照組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。范猛等［20］則采用股骨頭局部注射乙醇建立了ONFH模型。其選用大型兩足類動(dòng)物鴯鹋進(jìn)行研究，通過一根長(zhǎng)10 cm、直徑1.5 mm的穿刺針向股骨頭注入無水乙醇8 mL誘導(dǎo)造模，造模3個(gè)月HE染色結(jié)果示實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)大量空骨陷窩，骨小梁形態(tài)不規(guī)則；造模6個(gè)月HE染色顯示實(shí)驗(yàn)組空骨陷窩存在活骨，表明造模6個(gè)月后股骨頭出現(xiàn)了自我修復(fù)過程。同樣是運(yùn)用股骨頭注射無水乙醇，Wang C等［21］在犬身上成功制作了ONFH模型。其先構(gòu)建虛擬股骨3D模型，同時(shí)打印出導(dǎo)針進(jìn)針需要的套管和模型外殼，然后使用Geomagic Studio軟件選出最佳進(jìn)針方位。開始正式實(shí)驗(yàn)時(shí)先將犬麻醉，再借助導(dǎo)航模型，將直徑1.5 mm的K導(dǎo)針沿著股骨大轉(zhuǎn)子基底部向股骨頭中心鉆孔，直至離股骨頭關(guān)節(jié)軟骨面大約5 mm處，取出K導(dǎo)針，沿著孔道置入一直徑約1.6 mm套管，然后連接壓力注射器，注入4 mL的無水乙醇，注射完后逐層縫合。造模后6周X線檢查示6只犬中有2只出現(xiàn)股骨頭節(jié)段扁平，1只出現(xiàn)股骨頭骨折；第9周時(shí)發(fā)現(xiàn)6只犬中有2只影像學(xué)顯示髖關(guān)節(jié)狹窄伴繼發(fā)性關(guān)節(jié)炎。HE染色結(jié)果示第3周時(shí)股骨頭壞死區(qū)域中骨小梁稀疏，骨髓腔中的造血細(xì)胞減少；到第6周時(shí)壞死區(qū)域成纖維細(xì)胞增生、骨小梁開始重吸收；第9周時(shí)骨髓腔充滿了增生的成纖維細(xì)胞，破骨細(xì)胞沿著骨小梁的方向排列。

4 手術(shù)造模

股骨頭的血供主要來自外骺動(dòng)脈、下干骺端動(dòng)脈和內(nèi)骺動(dòng)脈。股骨頸骨折時(shí)容易損傷這些血管，如果得不到及時(shí)的手術(shù)治療很容易導(dǎo)致股骨頭出現(xiàn)缺血性壞死。因此在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中可以通過結(jié)扎供應(yīng)股骨頭血供的血管來達(dá)到ONFH造模的目的。Hwang等［22］在實(shí)驗(yàn)中納入27只新西蘭大白兔進(jìn)行研究，分為W、B、M三組，每組9只。W組采用直徑0.4mm的鋼絲繩環(huán)繞右股骨頸阻斷供應(yīng)股骨頭的血供進(jìn)行造模；B組在W組造模條件基礎(chǔ)上加用電極燒灼5s造模；M組采用肌注醋酸潑尼松龍（20mg/kg）方法造模。造模2周后組織學(xué)檢查示，B組較W組骨壞死程度高，W組骨壞死程度高于M組；免疫組織學(xué)結(jié)果顯示B組高表達(dá)Tunel細(xì)胞。這在一定程度上說明ONFH手術(shù)造模效果比激素造模效果好，且用時(shí)短。Qin Wen等［23］在實(shí)驗(yàn)中制作了兔ONFH模型，其將所有附著在股骨頭上的韌帶分離，同時(shí)從股骨頸基底部截?cái)喙晒穷i，然后逐層縫合。造模后3周MRI顯示實(shí)驗(yàn)組2/3的動(dòng)物出現(xiàn)軟骨下低信號(hào)影。造模后3天即能明顯觀察到實(shí)驗(yàn)組股骨頭HE染色變化，骨髓細(xì)胞減少，伴有骨髓細(xì)胞形狀的改變，骨髓腔出血，同時(shí)觀察到成纖維細(xì)胞。辛大森等［24］以研究“阿侖膦酸鈉防治股骨頭塌陷的效果”為出發(fā)點(diǎn)，選取45只SD大鼠進(jìn)行研究，其中30只采取手術(shù)造模。麻醉后備皮，消毒，鋪巾，取左髖部外側(cè)3cm切口，分離皮下組織，切開關(guān)節(jié)囊，暴露股骨頭，使髖關(guān)節(jié)脫位，切斷圓韌帶，剔除股骨頸近端骨膜組織，沖洗后分層縫合。5周后安慰劑組HE染色結(jié)果示股骨頭組織內(nèi)活骨和死骨交替存在，空骨陷窩＞50%。

5 小結(jié)

綜上所述，ONFH常用液氮冷凍法、激素法、酒精灌胃及局部注射法、手術(shù)法進(jìn)行造模。每種造模方法都具有各自的優(yōu)點(diǎn)。液氮冷凍法能在短期內(nèi)造出理想的ONFH模型，且動(dòng)物整體死亡率低，實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性高，是一種較理想的造模方法［25］；激素造模法在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中研究人群較多，且造模效果符合臨床上ONFH病變過程，因此研究?jī)r(jià)值較大；酒精灌胃及局部注射法、手術(shù)法造模效果好，且造模后動(dòng)物病變過程比較符合臨床ONFH病變過程。但每種造模方法都有其不足之處：液氮造模法雖然成功率高，但不是針對(duì)ONFH的病因進(jìn)行造模，且應(yīng)用液氮的劑量和時(shí)間沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。激素造模法中單純激素法造模時(shí)間較長(zhǎng)，激素聯(lián)合馬血清容易引起動(dòng)物休克，導(dǎo)致死亡率偏高；激素聯(lián)合脂多糖方法得到大多數(shù)研究者的認(rèn)可，但激素的種類繁多，目前尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且脂多糖的用量也沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)范圍。酒精法中局部注射無水乙醇法術(shù)中操作過程較復(fù)雜，術(shù)中多次透視對(duì)實(shí)驗(yàn)人員傷害較大。手術(shù)法造模對(duì)動(dòng)物股骨頭周圍軟組織損傷較大，且難以造出塌陷型ONFH模型［26］。

在造模動(dòng)物的選擇上，有四足動(dòng)物大白兔、大鼠、犬，也有兩足動(dòng)物鴯鹋、鴕鳥。兩足動(dòng)物其髖部受力特點(diǎn)與人類類似，因此是研究者們一致認(rèn)同的ONFH造模理想動(dòng)物。但是由于其體型較大，具備的飼養(yǎng)條件及手術(shù)條件較嚴(yán)格，加上其價(jià)格昂貴，來源少，研究成本高，因此未能在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中得到大量的應(yīng)用。大鼠價(jià)格較便宜，飼養(yǎng)條件要求較低，但由于其股骨頭較小，不利于影像學(xué)觀察及組織形態(tài)學(xué)觀察。犬類股骨頭較大，但由于飼養(yǎng)成本高，且造模要求高，因此用于研究ONFH模型的例子也較少。大白兔性格溫和，存活率也高，股骨頭較大，因此是基礎(chǔ)領(lǐng)域研究者用來造模的合適動(dòng)物。

因此，ONFH的研究者可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)需要，同時(shí)結(jié)合自身的實(shí)驗(yàn)條件，選擇對(duì)應(yīng)的造模方法進(jìn)行研究。近年來伴隨著科技的進(jìn)步，ONFH造模方法得到不斷的完善而日趨理想。但我們也要認(rèn)清這樣一個(gè)事實(shí)：在ONFH造模方面仍需要投入大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，其中的很多造模方法還需要不斷的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和完善，對(duì)于造模藥物的用藥劑量沒有確定的標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)范圍，同時(shí)造模藥物的劑量及用藥時(shí)間與造模效果之間的關(guān)系研究得不夠透徹。相信隨著微創(chuàng)和3D打印技術(shù)的發(fā)展，ONFH造模方法能取得更大的突破。