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目的:膝关节骨与软组织肿瘤从膝关节腔至干骺端甚至骨干水平的双向传播是一种临床现象,因肿瘤传播而造成的病变范围不同,会影响到手术治疗方式的选择;传统的观点认为,成人关节软骨可作为肿瘤传播过程中不同间室之间的屏障,而在小儿,骺板被认为是干骺端和骨骺之间肿瘤传播的屏障,但上述的双向传播现象依然会发生;由于对膝关节解剖结构认识的局限性,致使藏匿于软骨下骨层及骨端内特定部位的肿瘤细胞可能未被手术彻底清除,而造成肿瘤复发。基于上述背景,本课题组通过影像学、解剖学及组织学方法,发现了一种存在于成人及儿童股骨远端和胫骨近端内的解剖学复合孔道结构,并将其命名为LC(Lijianmin-Chengkun)复合结构。本课题将探讨成人和儿童LC复合结构的解剖学特征及其临床意义,为更为有效地治疗膝关节骨与软组织肿瘤提供坚实的解剖学基础和临床研究证据。方法:(1)对200个膝关节(来自124例成人)进行CT薄层扫描及二维、三维重建,观察股骨髁间孔及胫骨髁间隆突孔的出现概率、个数,并测量其最大直径;在三维重建图像上,能够清晰显示股骨髁间孔及胫骨髁间隆突孔的50个膝关节图像,采用9分区模型进行定位。(2)对100个清楚显示胫骨髁间隆突孔的MRI图像和100个清楚显示股骨髁间孔的MRI图像(来自142例成人),测量其相关位置学定位参数。(3)通过对成人正常完整膝关节标本60例进行解剖,观察LC复合结构骨内段的解剖学特征;将上述成人股骨及胫骨LC复合结构内各组成部分进行HE染色,观察其组织学结构特点。(4)对28个儿童膝关节(来自28例儿童)进行1 mm薄层MRI平扫或增强,观察并测量儿童LC复合结构的影像学特征。(5)通过对儿童正常完整膝关节标本10例进行解剖,观察LC复合结构骨内段的解剖学特征;将上述儿童股骨及胫骨LC复合结构内各组成部分进行HE染色和内容血管免疫荧光染色,观察其组织学结构特点。(6)对55例LC复合结构受肿瘤侵袭的成人膝关节的LC复合结构的影像学特征、术后大体标本及切片的病理学特征进行分析。(7)分析了 82例胫骨或股骨内原发性骨巨细胞瘤患者的复发情况,确定骨巨细胞瘤侵及软骨下骨层或以上区域的LC复合结构是否为行囊内刮除术后复发率增高的一个危险因素。(8)分析38例儿童骨肉瘤患者股骨或胫骨LC复合结构的典型临床表现;探讨肿瘤经不同区域穿越骺板的概率及穿骺长度等相关问题。结果:(1)LC复合结构由1条干骺端及骨端内含血管的孔道结构,位于胫骨髁间隆突处或股骨髁间窝处关节面上的孔口,以及孔口覆盖滑膜组成;在骺板未闭合的儿童中,这种复合结构起自于关节内区域,纵贯整个骨骺层及骺板,到达干骺端区域;在成人中,股骨LC复合结构通常有2-4条,而胫骨LC复合结构在髁间隆起后方则通常只有1条。(2)在200个成人膝关节CT影像学资料中,100%观测到胫骨髁间隆突孔及股骨髁间孔的结构,其中胫骨髁间隆突孔的平均直径为1.28±0.16 mm(共200个);股骨髁间孔的平均直径为1.21±0.13 mm(共588个)。(3)142个成人膝关节MRI平扫或增强的影像学分析显示,胫骨髁间隆突孔及股骨髁间孔在关节面前后径线及内外径线上的相对位置是恒定的。(4)正常成人股骨及胫骨LC复合结构的组织学特征为:胫骨髁间隆突孔及股骨髁间孔的孔壁主要含骨组织,其孔口覆盖结构为滑膜;松质骨内孔道壁为含有骨板和骨髓细胞的松质骨结构,且与周围骨内正常结构相似;孔道内容物为小血管,股骨LC复合结构中有小动脉和小静脉,而胫骨LC复合结构中没有小动脉进入,只含有小静脉。(5)在所有28个儿童膝关节1 mm薄层MRI中,全部观测到胫骨髁间隆突孔及股骨髁间孔,其直观位置与成人相似,均落在胫骨髁间区和股骨髁间窝区域内,但在前、后径线上跨越范围更大。(6)儿童LC复合结构可分为3种类型,分别为股骨LC复合结构、胫骨前方LC复合结构和胫骨后方LC复合结构。此外,儿童股骨LC复合结构及胫骨LC复合结构均发生了纵贯整个骨骺层并穿越骺板的“贯穿骺现象”。(7)儿童LC复合结构骨骺内孔壁可见骨组织、软骨组织及骨髓细胞,其组织学成分与邻近骨骺相似;孔道内容为血管,周围有结缔组织包绕;孔口覆盖结构为滑膜。(8)儿童LC复合结构的孔道结构可完全打破骺板的连续性,骺板软骨细胞在邻近复合结构处完全中断,且孔道内容物中未见典型的储备区、增殖区或肥大区细胞。(9)儿童胫骨前方LC复合结构中走行有膝中动脉分支的延续,儿童胫骨后方LC复合结构中走行有膝中静脉属支的延续,而儿童股骨LC复合结构中则同时走行有上述两种血管。(10)肿瘤侵及股骨或胫骨软骨下骨水平内LC复合结构时,易隐匿于其骨内孔道结构中,从而诱导复发。(11)股骨及胫骨LC复合结构相对于两髁关节软骨对肿瘤的抵抗能力相对薄弱,可作为通道介导经由“骨-LC复合结构-关节腔”模型的肿瘤双向传播。(12)对82例胫骨或股骨内原发性骨巨细胞瘤患者复发的分析显示,肿瘤侵及软骨下骨区域内LC复合结构是骨巨细胞瘤囊内刮除术后易复发的危险因素。(13)通过对LC复合结构与关节软骨受肿瘤侵袭的几率分析,股骨及胫骨LC复合结构更容易被侵及,从而使肿瘤突入关节腔内。(14)在影像学及病理学观察中,骨肉瘤可通过儿童LC复合结构进行穿骺传播,而不损伤周围的骺板软骨,局限于儿童干骺端区域内的骨肉瘤也可侵及LC复合结构。(15)骨肉瘤经过儿童LC复合结构所在的髁间区域穿过骺板的几率显著高于两侧髁区域。结论:(1)本研究用影像学、解剖学及组织学方法发现并证实了 LC复合结构在成人和儿童普遍存在。(2)儿童LC复合结构与成人LC复合结构在影像学、解剖学及组织学等方面既有相似性,又存在着一定的差异。其差异主要体现在,儿童LC复合结构的胫骨髁间隆突孔和股骨髁间孔在关节面处前、后径线上的跨度更大,儿童LC复合结构的孔道结构可完全打破骺板的连续性,紧密排列的骺板软骨细胞在邻近复合结构处完全中断。(3)LC复合结构的骨内孔道结构是肿瘤隐匿的潜在腔隙,是术中不能彻底清除肿瘤细胞的解剖学结构基础。(4)胫骨髁间隆突孔和股骨髁间孔是关节面处对肿瘤屏障作用的薄弱点,容易造成肿瘤经LC复合结构孔道的传播。(5)儿童股骨及胫骨LC复合结构内可发生穿越骺板水平的骨肉瘤生长,LC复合结构是原发于干骺端内的骨肉瘤向骨骺内生长的解剖学通道。(6)本研究对LC复合结构的发现及临床意义分析,对成人和儿童膝关节肿瘤的诊断和手术治疗提供了新的解剖学和临床研究证据,本研究进一步大范围的实施将会有益于膝关节肿瘤的预后。