【目的】模拟人工髋关节置换术,建立一种股骨干髓内循环异常导致骨内高压形成的动物模型。通过特制的骨内压检测仪器检测未钻孔减压和钻孔减压后骨内高压的变化和转归及其对远端关节软骨在不同观察时间段的影响。以期能给骨水泥固定型人工关节在临床的使用提供一个预防术后骨内高压的方法的理论依据,并为临床寻找有效处理术后骨内高压的方法提供实验资料。【方法】1.设计制作适合用于模型动物骨内压测量的仪器设备。2.动物模型建立:采取兔单侧(右侧)股骨髓腔内灌注PMMA骨水泥而另一侧(左侧)不灌注作为空白对照的方法,制作骨水泥阻塞股骨近中段骨干髓腔的兔动物模型。根据不同处理方法随机分成正常对照(A组)、钻孔减压(B组)、未钻孔减压(C组)、空白对照(D组)4组;再根据不同观察时间段和实验要求,进一步分成造模后当天(T0)、4周(T4)、8周(T8)、16周(T16)和32周(T32)5个亚组。3.骨髓腔内血循环异常后骨内压变化的情况:术后使用重酒石酸去甲肾上腺素作家兔耳缘静脉注射,以了解造模对髓腔内循环的影响及骨内压的变化情况。4.骨内压的测量:使用HU-50型数显式微压力测量仪检测不同观察时间段观测实验动物的骨内压改变情况。5.病理形态学观察:对正常和模型动物实验侧股骨远端软骨,采用HE染色及透射电镜方法进行组织结构观察。6.免疫组织化学检测及分子生物学(RT-PCR)检测:利用免疫组织化学和分子生物学技术对软骨细胞内的基质金属蛋白酶1,3(MMP-1,3)的表达进行检测。【结果】1.设计制作的HU-50型数显式微压力测量仪精确度高,操作简单。2.股骨远端标本大体观察:钻孔减压组各时间点所取标本与正常对照组无明显区别;未钻孔减压组:4周时所取标本外观与正常组无明显差异;而8周时可见远端关节软骨光泽度下降,颜色灰暗;16周时,软骨面有细小糜烂,软骨层变薄,隐约可见软骨下骨;32周时,明显可见软骨面凸凹不平,关节软骨周围增生出现。3.X线摄片:显示术后骨水泥在股骨中段以上完全阻塞髓腔,充填满意。4.骨内循环异常时骨内压的变化:通过家兔耳缘静脉注射重酒石酸去甲肾上腺素并测量实验组与正常组的家兔股骨内压,两者之间有统计学差异(P<0.05),证实经造模后,股骨髓腔内循环出现明显异常并引起骨内压的改变。5.骨内压的测量:(1)正常对照组与空白对照组股骨远端骨内压无统计学差别;(2)造模当天实验侧骨内压明显增高,同组实验动物骨内压双侧对比有统计学差异(P<0.05);造模后4、8、16、32周未钻孔减压组处于骨内高压状态,虽随观察时间延长,骨内压有下降趋势,但仍然显著高于正常对照(P<0.05);(3)钻孔减压组骨内压在钻孔处理后即刻下降,经4、8、16、32周观察,未见明显升高,与正常对照组相比无明显差异。6.HE染色:染色后光镜观察发现:正常关节软骨与钻孔减压组各时间点所做标本切片无明显形态学改变;未钻孔减压组关节软骨4周时未见明显改变;8周时表浅层软骨细胞数量明显减少,中间层软骨细胞排列出现紊乱;16周时表浅软骨细胞稀疏,关节面糜烂出现,中、深层软骨细胞排列明显紊乱;32周时软骨层明显变薄,表浅层软骨细胞消失,关节表面凹凸不平,失去正常关节面结构。7.天狼猩红染色:染色后图像分析发现:正常对照组、空白对照组与钻孔减压组关节软骨各时间点所做标本切片中胶原含量(光密度值)无明显差异;未钻孔减压组关节软骨4周时胶原含量开始减少,光密度值下降,随观察时间延长,8、16、32周后,其光密度值呈现下降趋势,与正常对照组比较,显著性差异存在(P<0.05)。8.透射电镜观察:正常对照组、空白对照组与钻孔减压组各时间点观察未见明显形态学异常;未钻孔减压组呈现软骨细胞和胶原组织的损害随时间迁延而加重,16、32周均可见软骨细胞的坏死和崩解。9.免疫组化检测:正常对照组、空白对照组与钻孔减压组各时间点所取标本基质金属蛋白酶1,3染色均为阴性;未钻孔减压组则随时间延长软骨各层出现基质金属蛋白酶1,3阳性染色。10.RT-PCR:未钻孔减压组4周时出现较明显的基质金属蛋白酶1,3条带,其含量随时间延长而增加。钻孔减压组在术后4周出现阳性表达条带,但随着时间延长而转为阴性。【结论】1.设计制作的HU-50型数显式微压力测量仪适合于直接测量模型动物骨内压力变化。2.本实验方法所建立的骨内高压动物模型可靠。3.髓内循环异常后引起骨内高压形成,在未钻孔减压组骨内高压长时间存在,随时间推移压力虽有下降趋势,但远端关节软骨出现形态学和细胞分子生物学的病理改变,符合骨性关节炎软骨病变的特征,说明骨内高压持续状态可能引起骨性关节炎病程的发生和发展。4.在钻孔减压组,经一次钻孔并充分减压后,骨内压就可恢复正常水平,未见关节软骨损害出现,证实了钻孔减压是一种治疗骨内高压的简单有效手段,有利于局部循环的重建,也可能延缓或减轻邻近关节的骨关节病。