骨關(guān)節(jié)炎是目前導(dǎo)致生活質(zhì)量下降、功能障礙，甚至導(dǎo)致殘疾的主要疾病之一，隨著社會人口的增加及老齡化的進展，發(fā)病率有明顯增高趨勢。骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病進程中不僅影響關(guān)節(jié)軟骨，而且涉及整個關(guān)節(jié)，包括軟骨下骨、韌帶、關(guān)節(jié)囊、滑膜和關(guān)節(jié)周圍肌肉，表現(xiàn)在軟骨的磨損消失、軟骨下骨硬化、骨贅形成、滑膜炎癥等等。這些不同的關(guān)節(jié)組織均非獨立存在，而是相互間存在結(jié)果與功能上緊密的聯(lián)系，尤其是在軟骨與軟骨下骨之間。既往早期骨關(guān)節(jié)炎的治療主要是針對軟骨損傷的治療，近年來有大量的致力于骨軟骨缺損修復(fù)的實驗研究，但仍沒有一種令人滿意的修復(fù)方法能夠良好的應(yīng)用于臨床。越來越多的研究者開始重視軟骨下骨在骨關(guān)節(jié)退變發(fā)生、發(fā)展中的作用，軟骨與軟骨下骨本身就緊密結(jié)合，兩者應(yīng)視作統(tǒng)一的功能單元。

軟骨下骨的解剖形態(tài)

盡管大量的文獻報道了關(guān)節(jié)軟骨的組織形態(tài)、病理生理等研究，但關(guān)于軟骨下骨的報道卻很少。1994年Milz等研究者的實驗中在600個測試點定向測量脛骨平臺的厚度，指出軟骨下骨的厚度由關(guān)節(jié)周緣到中心增加7到12倍。他們繼續(xù)在髕骨、尺骨滑車進行測試，也得出類似的結(jié)論，軟骨下骨密度分布（礦化水平）往往跟關(guān)節(jié)面表面負重有關(guān)，承重越大，承重區(qū)域的骨密度越大。在正常膝關(guān)節(jié)的脛骨平臺中軟骨下骨的骨密度分布亦是由中心向周緣逐漸減少。

研究指出：軟骨下骨正常情況下包括兩層，關(guān)節(jié)軟骨的鈣化層和一層薄薄的骨皮質(zhì)層，其結(jié)構(gòu)并非橫貫關(guān)節(jié)的線，而是復(fù)雜的具有顯著顯微多層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)特征的三維結(jié)構(gòu)，類似蜂窩樣于關(guān)節(jié)軟骨下展開，其厚度因位于關(guān)節(jié)的位置不同而不同。而在膝關(guān)節(jié)畸形的患者中，軟骨下骨的密度分布會發(fā)生改變，如在外翻膝中脛骨外側(cè)髁的骨密度明顯增高，而在內(nèi)側(cè)髁則降低；在內(nèi)翻膝中則出現(xiàn)相反的表現(xiàn)。這些表現(xiàn)反映了膝關(guān)節(jié)畸形與局部過分負重有關(guān)。在軟骨下的區(qū)域中，存在著許多微動靜脈及神經(jīng)，并且可發(fā)現(xiàn)這些終末血管、神經(jīng)延伸至軟骨鈣化層，軟骨下骨板位于未鈣化軟骨與松質(zhì)骨髓腔之間。

骨關(guān)節(jié)炎中軟骨下骨的病理變化及作用

骨關(guān)節(jié)炎并非一種單純的因軟骨損傷導(dǎo)致的疾患，軟骨下骨同樣在其發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮極大的作用。近年來越來越多的學(xué)者開始重視軟骨下骨在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病中的作用機制，一些研究發(fā)現(xiàn)在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的早期，軟骨下骨出現(xiàn)顯微結(jié)構(gòu)的變化，其結(jié)構(gòu)重塑能夠加速軟骨的損傷，軟骨下骨不僅僅是一個重要的減震器，同時也是影響關(guān)節(jié)軟骨代謝的重要組織。軟骨下骨與軟骨間結(jié)構(gòu)和功能的緊密結(jié)合在其中一種組織發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變后都會直接影響到另一種組織。

研究提示軟骨下骨硬化可引起軟骨退變。在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展中，在軟骨下骨結(jié)構(gòu)重塑變化的同時，伴有關(guān)節(jié)緣與骨膜接觸區(qū)域的骨贅形成，這是軟骨下骨增厚的結(jié)果。同時關(guān)節(jié)軟骨缺損也影響軟骨下骨礦化密度。

Goldring等研究發(fā)現(xiàn)在骨關(guān)節(jié)炎進展過程中，軟骨下區(qū)域還存在微裂隙、微水腫、微出血和軟骨下骨硬化等病理改變。在軟骨鈣化層與軟骨潮標區(qū)域有明顯的血管增殖，這些增殖的脈管系統(tǒng)變化對骨關(guān)節(jié)炎也有著重要的影響。在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展到中末期，當關(guān)節(jié)透明軟骨完全磨損時，軟骨下骨暴露，硬化的軟骨會變得非常致密，如象牙般堅實，與其深層的骨松質(zhì)相比軟骨下骨代謝活躍但礦化稀少。

而在骨關(guān)節(jié)炎的末期，出現(xiàn)關(guān)節(jié)的變形，其病理原因在于軟骨下骨代謝異常與微骨折的發(fā)生進一步破壞骨質(zhì)結(jié)構(gòu)。骨結(jié)構(gòu)的完整性微觀上受骨代謝影響，骨代謝包括骨的形成與骨的吸收，成骨細胞和破骨細胞是調(diào)節(jié)骨代謝的主要細胞。在分子生物學(xué)水平上，來源于軟骨下骨的成骨細胞具有對軟骨細胞調(diào)控作用。

Sanchez的研究提示在相同病人的軟骨下骨硬化區(qū)與非硬化區(qū)成骨細胞的基因表達也不同，而其中的異常表達基因具有調(diào)控軟骨細胞功能，這也提示了骨與軟骨之間的生物化學(xué)聯(lián)系。另外一些體外實驗發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎中來源于軟骨下骨硬化區(qū)的成骨細胞能夠刺激并影響軟骨細胞形態(tài)表達，重新塑形后的軟骨下骨的成骨細胞影響軟骨細胞的代謝與合成。

軟骨下骨相關(guān)的臨床應(yīng)用

更多的研究者開始重視到軟骨下骨在骨關(guān)節(jié)病理改變中作用的同時，在臨床治療早期骨關(guān)節(jié)炎及軟骨損傷時注重軟骨下骨的治療。事實上，關(guān)節(jié)軟骨的狀態(tài)與支撐它的軟骨下骨應(yīng)該視作骨軟骨功能單位來對待，如果缺乏軟骨下骨的修復(fù)，單純針對表面軟骨的損傷勢必會失敗。臨床上治療膝、踝關(guān)節(jié)軟骨損傷的主要方法有：骨髓刺激術(shù)、自體或同種異體骨軟骨移植、復(fù)合同種異體軟骨細胞的支架移植、局灶關(guān)節(jié)表面移植技術(shù)等。

骨髓刺激技術(shù)包括軟骨下鉆孔術(shù)、微骨折術(shù)、磨削性關(guān)節(jié)成形術(shù)等，骨髓刺激技術(shù)通過在軟骨下骨上穿孔產(chǎn)生的修復(fù)組織覆蓋軟骨缺損。軟骨下骨髓腔內(nèi)的血細胞及間充質(zhì)干細胞在缺損區(qū)聚集，并轉(zhuǎn)化為纖維軟骨修復(fù)組織。

然而，Kreuz等和Mithoefer等的研究證實：約1/3接受微骨折治療的患者軟骨下區(qū)域發(fā)生系列的變化：軟骨下骨增厚、軟骨下囊性改變和病灶內(nèi)骨贅等。而這些病理改變可認為是退變以及微骨折術(shù)失敗的表現(xiàn)。Mi-nas的研究指出：自體軟骨移植治療經(jīng)骨髓刺激術(shù)處理后的軟骨損傷的失敗率是治療單純慢性軟骨損傷的3倍。

20多年來，同種異體骨軟骨移植已在骨科中廣泛應(yīng)用于因創(chuàng)傷、腫瘤、退行性骨關(guān)節(jié)炎引起的嚴重骨軟骨缺損的修復(fù)重建及翻修，也包括因軟骨下骨病變導(dǎo)致的剝脫性骨軟骨炎。Gomoll等指出骨軟骨移植最適合應(yīng)用于單髁股骨側(cè)面積>3～100px2的病灶，對滑車部關(guān)節(jié)損傷可以適用，但因其幾何形態(tài)的復(fù)雜而要求更高的手術(shù)技巧，只做最后之選。近20年來，隨著第1代和第2代軟骨修復(fù)組織工程技術(shù)的進展，這些治療軟骨缺損的方法在臨床上也獲得令人滿意的近期效果。

臨床上常在自體骨移植與自體軟骨移植同時進行軟骨修復(fù)治療，一種類似“三明治”技術(shù)，在自體軟骨細胞表面覆蓋膠原膜，在關(guān)節(jié)鏡下將移植復(fù)合物填塞于骨軟骨缺損區(qū)，使用注射法將纖維蛋白膠注入膠原膜下。自體骨軟骨移植后軟骨下骨的變化與臨床效果的研究目前仍存爭議。對療效的評價，骨髓水腫樣信號被認為是手術(shù)之后短期內(nèi)移植物的表現(xiàn)，Dhollander等指出軟骨下骨的MRI表現(xiàn)與臨床治療結(jié)果明顯相關(guān)。

當前的組織工程研究者們希望能夠制造出具有骨與軟骨生物特性及功能的材料來應(yīng)用于骨軟骨損傷的修復(fù)，并開發(fā)出一些具有骨軟骨再生潛力的新型支架材料。這類的新型生物多孔支架材料在體外和動物的實驗研究中顯示出了良好的骨與軟骨的再生，具有良好的應(yīng)用前景。近年來，局灶膝表面移植技術(shù)，作為一種替代骨髓刺激術(shù)，骨軟骨移植術(shù)可用于全層軟骨與骨軟界面損傷的治療。移植物由拋光的關(guān)節(jié)側(cè)面與可供固定于骨骺的部分組成。這種治療技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于膝、髖、肩等關(guān)節(jié)，但目前仍缺乏遠期的治療效果評定。

基于對軟骨下骨在骨關(guān)節(jié)炎病理機制的認識，針對軟骨下骨的藥物治療也成為減輕骨關(guān)節(jié)炎疼痛的策略。一些臨床藥物能夠抑制骨吸收以及骨吸收時伴隨的軟骨退變，如雌激素、選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑、二磷酸鹽類藥物、雷尼酸鍶、降鈣素等。其中，選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑尤其適用于治療絕經(jīng)后女性的骨關(guān)節(jié)炎。

軟骨下骨在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機制中的作用已成為當前研究的熱點之一。運動關(guān)節(jié)中軟骨與軟骨下骨共同構(gòu)建復(fù)合功能單位，它們之間存在緊密的分子生物學(xué)聯(lián)系，目前這種緊密聯(lián)系機制尚不明確，相信未來的研究結(jié)果一定會為臨床上治療骨關(guān)節(jié)炎等關(guān)節(jié)疾病提供更多的選擇。