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目的研制OA护膝,并通过观察OA护膝对骨性关节炎细胞因子、基质溶解素、透明质酸、氧自由基代谢、关节软骨宏微观结构变化和细胞增殖、凋亡的影响,探讨其防治膝骨性关节炎的机制及疗效。方法1 OA护膝的研制:根据中医“寒者热之”、“瘀者通之”的治则,以PIC16F630单片机为核心,电路主要由升压、输出、单片机控制以及电热软膜4部分组成,通过键盘设定单片机产生不同幅度和频率的动态变频疏密波进行治疗,30min后单片机内部定时器中断,自动关机。2实验研究:日本大耳白兔60只,随机分为2组,即:正常组(10只)和手术组(50只)。采用改良Hulth法复制膝骨性关节炎模型,术后随机分为5组,即模型组、对照组(微波组)、实验1组(电组)、实验2组(热组)、实验3组(护膝组),并行对应治疗。8周后,分别测定关节滑液IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、HA浓度,及血液MDA、SOD、NO浓度。16周后,分别测定关节滑液IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、HA浓度,关节滑膜及血液MDA、SOD、NO浓度,并用CR片、光镜、透射电镜、Tunel法、PCNA进行组织形态学观察,同时用RT-PCR检测关节软骨细胞Bcl-2、P53的mRNA相对表达水平。结果1 OA护膝的研制:护膝输出的疏密波可控制由2～300Hz不同频率刺激脉冲组成,脉冲宽度在100～150μs之间,输出正负向对称的刺激脉冲,采用可充电的手机电池(3.7V)供电,单片机定时,30min自动关机。电热软膜工作时的温度控制在40℃左右。2实验研究:模型组、对照组、实验1组、实验2组、实验3组关节液中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、血液MDA、NO浓度均高表达,含量16周明显高于8周时,而关节液HA和血液SOD浓度均低表达,含量16周明显低于8周时,16周时关节滑膜中MDA、NO浓度、关节软骨细胞P53的mRNA相对表达水平、AI均呈高表达,而SOD浓度、关节软骨细胞Bcl-2的mRNA相对表达水平、PI均低表达,与正常组有显著性差异(P＜0.01,P＜0.05)。8周时,关节液中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、HA,血液中MDA、NO、SOD含量,对照组、实验1组、实验2组、实验3组与模型组有显著性差异(P＜0.01,P＜0.05):对照组、实验1组、实验2组与实验3组有显著性差异(P＜0.05)。16周时,关节液中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、HA,血液和关节滑膜中MDA、NO、SOD含量,关节软骨细胞Bcl-2、P53的mRNA相对表达水平,AI、PI,对照组、实验1组、实验2组、实验3组与模型组有显著性差异(P＜0.01,P＜0.05);对照组、实验1组、实验2组与实验3组有显著性差异(P＜0.05)。16周时与8周时,关节液中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-3、HA,血液中MDA、NO、SOD含量,实验3组间比较有显著性差异(P＜0.05)。CR片显示:正常组关节间隙正常,关节面平整光滑,无骨赘;模型组内侧间隙明显变窄,有明显骨赘;光镜显示:正常组关节软骨四层结构清晰可辨,软骨细胞排列整齐呈柱状,染色质分布均匀,细胞核清晰;模型组关节软骨层变薄,部分区域软骨细胞核固缩、坏死,软骨细胞排列紊乱,四层结构不易分辨;电镜显示正常组软骨细胞呈椭圆形,细胞及胞膜完整,包质内可见丰富粗面内质网、高尔基体、线粒体,细胞核完整,染色质分布均匀;模型组软骨细胞明显固缩且外形不规则,细胞周晕消失,胞浆内细胞器凝成高电子密度的片状物不易分辨,细胞核不规则,染色质浓聚,散裂于核中;实验3组内侧间隙变窄,关节边缘有轻微骨赘,关节面粗糙变形,软骨细胞轻度萎缩,核内异染色质增多,胞质内可见脂滴及微丝出现。对照组、实验1组与实验2组介于模型组、实验3组之间。免疫组化观察结果:正常组、实验3组、实验1组、实验2组、对照组、模型组TUNEL阳性率逐渐增高,PCNA阳性率逐渐降低。结论1以PIC16F630单片机为系统控制核心的OA护膝,可通过键盘按钮控制输出信号的频率、脉冲宽度、强度和工作时间。2 OA护膝采用低频温热动态变频疏密波,针对膝OA病理过程中的多个环节进行调节,能有效抑制细胞因子、MMP—3、HA、氧自由基、NO的生物学效应,增强SOD的生物学活性,提高关节软骨细胞Bcl-2mRNA表达,减弱软骨细胞P53mRNA表达,从而抑制软骨细胞凋亡,延缓膝关节软骨宏观形态、软骨细胞及软骨基质的退变。