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目的:收集股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head,ONFH)患者术后股骨头标本,采用组织学、电镜、免疫组化等方法,观察ONFH硬化带组织形态学变化,探讨BMP和VEGF等细胞因子表达与硬化带形成关系,为ONFH患者个性化治疗方案提供实验及理论依据。方法:本研究分二部分:(1)股骨头坏死硬化带组织结构分析:收集中日友好医院2005-2007年非创伤性ONFH住院患者143例,184髋,平均年龄47±7岁,对该组病例临床资料进行回顾性分析。ONFH患者硬化带依据术前X线表现分为0级、1级和2级,股骨头标本取自有明确硬化带形成患者,且年龄在本实验组平均年龄之间,并取骨关节炎和骨折患者股骨头作为对照组。实验分为四组:酒精性骨坏死组,激素性骨坏死组,骨关节炎组和骨折组,每组8例,冠状面正中剖开股骨头,在负重区和非负重区取材。行常规HE染色,苦味酸天狼猩红染色和电镜制备。应用骨形态计量学、电镜及组化染色等方法,观察骨坏死硬化带组织结构变化。(2)股骨头坏死BMP和VEGF表达与硬化带形成关系的研究:ONFH患者临床资料同第1部分,股骨头标本分组情况如下:年龄＜40岁患者11髋;40～54岁患者60髋(酒精性患者30髋,按照硬化带形成情况:0、1、2级每组10髋;激素性患者同酒精性患者),年龄＞54岁18髋,另取外伤性股骨颈骨折患者12例。标本制备同第1部分,VEGF和BMP等免疫组化染色采用SABC法,BMP结果应用Image-Pro Plus 6.0组织形态计量软件行光密度定量分析,VEGF结果根据染色强度采用半定量方法进行分析。结果:本组ONFH患者硬化带形成的比例,在男女之间差异无统计学意义。40～54岁患者硬化带形成的比例为71.13%,显著高于＜40患者(45.45%)和大于54岁患者(38.46%),且差异有统计学意义(X~2＝3.264,P＜0.01;X~2＝10.774,P＜0.01);酒精性骨坏死组硬化带形成率为74.71%,激素组和特发组分别为55.79%和33.33%,前者显著高于后两者,且差异有统计学意义(X~2=12.17.P＜0.01;X~2=8.549,P＜0.01);硬化带分级不同,患者出现髋关节疼痛到关节置换时间亦有较大差异,无硬化带形成患者的时间为1.3年,1级患者为2.8年,2级患者为7.0年,且三组间两两比较差异有统计学意义(t=3.137,P＜0.05;t=4.339,P＜0.01,t=6.764,P＜0.01).酒精性和激素性ONFH伴随修复过程中所形成的硬化带,其组织学上骨小梁增粗,但结构紊乱,骨小梁细胞外基质为Ⅰ和Ⅲ型胶原,电镜结果显示:骨小梁中骨细胞同正常骨细胞结构。酒精性和激素性ONFH硬化带区骨密度、骨形成指数和吸收指数大于负重区和非负重区;酒精性ONFH患者负重区和非负重区成骨表面大于激素性患者(t=4.195,P0.01;t=5.324,P＜0.01)。按照硬化带分级分组:0、1、2级酒精性ONFH患者BMP平均光密度分别为0.206,0.219和0.263,三组之间比较差异均有统计学意义(t=2.627,P＜0.05;t=3.306,P＜0.01;t=2.439,P＜0.05);激素性患者平均光密度分别为0.195、0.209和0.246,前两者比较差异无统计学意义(t=1.173,P＞0.05),前两者和后者比较差异均有统计学(t=3.018,P＜0.01;t=2.704,P＜0.05)。ONFH修复过程40～54岁患者BMP蛋白表达强度强于其他两组。小于54岁组患者Smad 4蛋白表达强于大于54岁组患者。年龄大于54岁ONFH患者BMP平均光密度为0.193,显著小于骨折组患者(0.205),且差异有统计学意义(t=2.347,P＜0.05)。VEGF在酒精性和激素性ONFH患者股骨头不同区域表达情况基本相似,VEGF在硬化带区边缘区域有较强表达,在硬化带内表达较弱。结论:硬化带骨小梁中骨细胞同正常骨细胞结构,硬化带形成与性别无关,但与年龄和病因有关。BMP和VEGF高表达促进ONFH反应修复硬化带形成,硬化带形成越明显BMP表达越强。ONFH患者病因不同、年龄不同及硬化带形成级别不同,其反应修复过程中BMP表达强弱不同。这对于早期ONFH患者选择个性化治疗有一定指导意义。如激素性无硬化带形成的年轻患者可以在打压植骨、钽棒及干细胞植入的同时,添加BMP等细胞因子,促进股骨头的成骨能力,减少肉芽组织和囊变的形成,以增加ONFH修复能力。