研究背景股骨头缺血性坏死(Osteonecrosis of the Femoral Head ONFH)好发于青壮年,是致残率较高的常见骨科疑难病,病因很多,如创伤性以髋部骨折多见;非创伤性以皮质类固醇、酗酒、减压病、高脂血症、先天性髋臼发育不良、镰状细胞贫血、特发性等因素所致。中青年多见,平均38岁,双侧受累80%以上。若不进行治疗,大多数患者病情将进行性发展,最终导致严重的髋关节骨性关节炎,关节置换往往不可避免,但年轻患者行全髋关节置换仍然存在着诸多问题,远期效果并不理想,所以该病应早期诊断早期治疗,在改善症状的基础上,如何预防股骨头坏死,如何能够延缓人工关节置换的时间,甚至避免人工关节置换保留自身股骨头,目前已成为股骨头缺血性坏死治疗研究的重点。目前对股骨头坏死的保留股骨头治疗方法主要有髓芯减压、骨髓基质干细胞移植、各种骨及骨瓣移植等,各种治疗方式均有优势和不足,很难达成广泛的共识,因此如何预防股骨头坏死,寻找高效的治疗方式是目前有待解决的问题。近年来,随着对骨软骨损伤修复过程的深入研究,一些生长因子的作用日益受到人们的关注。其中胰岛素生长因子-1 (IGF-1)被受关注,是一种相对分子质量为7600的单链非糖多肽,IGF由IGF-1和IGF-2组成。IGF-1能与软骨细胞膜上的受体结合也以旁分泌和自分泌的方式起作用。IGF-1能强烈刺激软骨细胞合成Ⅱ型胶原和蛋白多糖,IGF-1还能刺激软骨细胞集落形成和细胞增殖,体内IGF -1能促进骨骺生长。目前通过运用生长因子和生物学手段,调节多能干细胞的分化而形成正常生理功能的透明软骨细胞,可提高关节软骨修复的治疗效果。研究目的1.通过对两枚空心加压螺钉内固定加旋股外侧动脉升支髂骨瓣与三枚空心加压螺钉内固定治疗青壮年股骨颈骨折两种手术方式的比较分析,观察术后髋关节功能及如何预防青壮年股骨颈骨折术后股骨头坏死。2.通过对股骨头供血动脉行超选择性数字减影血管造影(DSA),探讨青壮年ONFH ARCOⅡ期的血流动力学改变及保髋治疗方式的选择。明确超选择性数字减影血管造影(DSA)在不同病因、不同血供改变的股骨头坏死中的临床应用。3.通过对表达人胰岛素样生长因子-1的腺病毒载(Ad-hIGF-1)的构建,研究Ad-hIGF-1转染治疗犬股骨头再造软骨化生中,大转子骨瓣表面骨膜及腱膜等纤维结缔组织向关节软骨转化的规律及IGF-1在软骨化生过程中发挥的生物学作用。研究意义1.通过对青壮年ONFH治疗的对比研究,提出了既符合AO牢固的内固定观点,同时又能提供骨折处及股骨头的血供,它可以促进骨折的愈合和防止股骨头坏死的发生,为青壮年股骨颈骨折提供一种有效的显微外科治疗方法。2.通过对青壮年ONFH ARCOⅡ期患者的治疗观察,验证了 DSA在ONFH中的临床应用价值。3.验证了带血管蒂大转子骨瓣转移能够再造出具有生物学功能的股骨头,同时研究细胞因子IGF-1在软骨组织转化过程中发挥的作用,结果揭示了一种新的软骨化生模式与形成规律及自体带血运骨移植技术一种新的生物学作用。为临床治疗股骨头缺血性坏死及软骨化生提供了实验基础。研究方法1.采用两枚空心加压螺钉内固定加旋股外侧动脉升支髂骨瓣与采用三枚空心加压螺钉内固定治疗青壮年股骨颈骨折,对比两种方式术后髋关节功能及并发股骨头坏死情况。2.通过对股骨头供血动脉行超选择性数字减影血管造影(DSA),探讨青壮年ONFHARCOⅡ期的血流动力学改变及保髋治疗的手术方式的选择。3.首先构建表达人胰岛素样生长因子-1的腺病毒载(Ad-hIGF-1),制备液氮冷冻股骨头缺血性坏死的动物模型,选择不同分组不同治疗方式,通过对组织病理学观察大转子骨瓣表面骨膜及腱膜等纤维结缔组织向关节软骨转化情况及与周围组织愈合情况。采用CollagenⅡ免疫组化检测Ad-hIGF-1的表达,Western blotting及RT-PCR技术检测蛋白质及mRNA水平的变化。主要研究结果1.1采用两枚空心加压螺钉内固定加旋股外侧动脉升支髂骨瓣治疗青壮年股骨颈骨折,术后髋关节功能(Harris评分)及股骨头坏死率明显优于三枚空心加压螺钉内固定。1.2带旋股外侧血管升支髂骨瓣的血供丰富,血管蒂较长,骨量充分,取材方便,是股骨头坏死骨移植良好供区,且术后DSA显示血运移植入股骨头内。2.1对ONFHARCO Ⅱ期青壮年患者,术前在超选择性DSA指导下选择手术方式:动脉缺血的患者采用双血管蒂大转子骨瓣移植术,静脉淤滞的患者采用髓芯减压加骨髓基质干细胞移植治疗取得了较为满意的疗效。2.2双血管蒂大转子骨瓣血运丰富,取材方便,是股骨头坏死骨移植良好供区。2.3全骨髓血培养BMSCs可以获得大量高纯度高活性的BMSCS。其提取、分离、培养方法简单,扩增分化能力强,回植体内,是修复股骨头良好的种子细胞。3.1组织病理学观察Masson及HE染色:骨瓣区第3周开始出现增殖的幼稚的软骨细胞和较少的基质,细胞排列紊乱、不规则,细胞形态较小,周围无典型的陷窝样结构,术后6周修复组织中可见到较多的软骨细胞和基质,软骨陷窝多见,细胞分布不均。术后12周软骨细胞及基质进一步增多,形态较正常略小,排列欠规则。术后18, 24周修复的软骨组织和周围的软骨基本连成一片,软骨细胞的形态、分化、排列与正常相似。3.2 Collagen Ⅱ免疫组化在各组中不同时间段组织中的CollagenⅡ的表达,胞浆及基质黄染,利用计算机图像系统测定灰度值表达的比率,在相同周次B组的右侧CollagenⅡ灰度值表达的比率高于A组右侧,两组的右侧均高于左侧,且有统计学差异。3.3 RT-PCRmRNA水平的检测转染软骨细胞hIGF-1mRNA表达情况,B组右侧RT-PCR法检测结果显示,hIGF-1基因在转染细胞表达阳性,第3周表达最强,6、12、18、24周依次减弱。3.4Western blotting技术检测蛋白质定量分析采用分子生物学图像分析系统测定各目的条带积分灰度值,所测结果为目的条带除以内参条带灰度值的比值。在相同周次B组的右侧灰度值的比率高于A组右侧,两组的右侧均高于左侧,且有统计学差异。结论1.两枚空心加压螺钉内固定加旋股外侧动脉升支髂骨瓣治疗青壮年股骨颈骨折,能够较好恢复术后髋关节功能及股骨头坏死率明显优于三枚空心加压螺钉内固定。2.1青壮年ONFH其发病机制不是单一的,其血流动力学改变是复杂的,不同机制的股骨头供血障碍需要选择不同的手术治疗方式,DSA指导下选择手术方式可以取得较好疗效。2.2带血管蒂大转子骨瓣血运丰富,取材方便,是股骨头坏死骨移植良好供区。2.3全骨髓血培养BMSCs可以获得大量高纯度高活性的BMSCS。其提取、分离、培养方法简单,扩增分化能力强,回植体内,是修复股骨头良好的种子细胞。3.1带横支血管蒂的大转子骨瓣治疗ONFH可以再造出具有生物力学的股骨头。3.2移植的大转子骨瓣表面骨膜、筋膜等纤维结缔组织能够向关节软骨转化。3.3Ad-IGF-1在大转子表面组织阳性表达,IGF-1能够促进移植的大转子骨瓣表面骨膜、筋膜等纤维结缔组织向关节软骨转化。