第一章　概论

1993年，国际骨循环研究协会工作组（the association research circulation osseors，ARCO）把除了创伤性、化脓性因素以及Perthes'病、射线和减压病等继发的骨坏死外任何原因引起的股骨头缺血性坏死，且塌陷后继发骨关节炎者，包括激素和酒精引起的坏死（因为这两者的病理机制并不清楚），都统称为特发性或原发性骨坏死（idiopathic osteonecrosis）。

对高危人群进行流行病学调查可以发现许多导致骨坏死的危险因素。有研究表明系统性红斑狼疮病人应用激素治疗，总量超过28.4g，每日最大剂量超过80mg，冲击疗法及平均剂量超过16.6mg，均易导致骨坏死，日平均剂量比总量更有意义。在对系统性红斑狼疮病人中有骨坏死者进行实验室及相关疾病危险因素的研究结果表明，激素的最大用量，应用激素引起的体形变化，LgG抗心脂抗体水平，静脉血栓和血管炎的临床证据等与系统性红斑狼疮病人发生骨坏死有密切关系。Mont回顾该中心1980—1995年间47例81个肱骨头坏死的病人，表明多数（77%）病人均有激素应用史，其次与饮酒有关（9%）；此外，中重度吸烟（32%）也是高危因素之一。

通过激素型股骨头坏死动物模型的组织病理、细胞超微结构、血生化检查发现皮质激素的使用引起体内脂代谢紊乱、高脂血症及肝脏脂肪变性，随后可以出现股骨头内的脂肪变性与坏死。有报道单纯应用激素可造成家兔股骨头血流量下降，骨内压升高。应用管道铸型标本观察，激素治疗4周时，骨髓血窦扩张，大小不均一，8周时更明显。故认为此为股骨内静脉淤滞所致，这说明激素造成的静脉淤滞是股骨头坏死的致病因素之一。

在激素性股骨头坏死中，多发性骨坏死较常见，但其他部位的临床症状并不严重。因此有人认为全身性血管受损是激素性骨坏死的原因。在一项用X线摄片、磁共振（MRI）和核素骨扫描对激素性股骨头坏死的髋、膝、肩、踝关节进行检查的研究中，发现多数病例是多发性骨坏死。股骨头以外最常见的部位是股骨外髁，其次是股骨远端干骺端，股骨内髁，肱骨头。有一半的病例股骨头发现塌陷，但膝、肩、踝比较少见。

Cui和Oreffo等的研究发现，地塞米松能够诱导动物及人的骨髓细胞分化成脂肪细胞，同时引起其成骨能力下降，这种现象与激素性骨坏死的病理改变相似，提示激素性骨坏死可能与激素直接诱导骨髓基质细胞分化成脂肪细胞，导致髓内脂肪细胞增多有关。薛元山、时述山等用醋酸氢化泼尼松诱导早期股骨头坏死动物模型，取股骨头标本行免疫组化染色，观察激素性股骨头坏死病程中骨形态蛋白2（BMP2）的变化，表明在激素性股骨头坏死病程中，BMP2表达受抑制，抑制程度与用药时间和用药剂量相关。殷力、李月白等运用脂肪染色和分子杂交技术，观察激素对培养的骨髓基质细胞的作用，结果实验组中脂肪特异性基因aP2mRNA含量明显高于对照组，而其成骨基因Ⅰ型胶原mRNA含量明显低于对照组；以递增浓度的地塞米松处理细胞并培养细胞21天后，高浓度组诱导分化生成的脂肪细胞最多，对照组脂肪细胞最少，各组脂肪细胞随地塞米松浓度增大而增多，具有一定的剂量依赖性；实验组细胞经高浓度地塞米松处理并培养12天后，其细胞内碱性磷酸酶活性明显低于对照组，两者差异有非常显著意义。表明激素能够从基因调控水平诱导骨髓基质细胞向脂肪细胞分化，减少其向成骨细胞分化，从而使骨髓和骨细胞发生脂肪变，骨细胞脂肪化不仅增加了骨髓脂肪体积，而且影响新骨形成，伴随骨内压升高，血流灌注减少，从而造成骨缺血和骨坏死。

1960年，Hiemann首次在美国报告4例双侧激素性股骨头坏死，其中2例有肱骨头坏死，当时他认为激素所致的高凝状态导致骨坏死，而非骨质疏松引起的压缩性骨折。Himilton在1965年首次报道了非创伤性骨坏死病人凝血异常，此后他的同事Boettcher又重新强调了这一事实，证明了55例骨坏死有凝血异常，9例为激素性。他们认为凝血异常产生淤滞，血栓形成或易遭受损伤的血液供应区出血，从而造成非创伤性骨坏死。肾移植后接受激素治疗的病人也发现类似变化。Cosgriff（1951年）证明激素可以引起血液高凝状态。凝血异常是应用激素后引起坏死的一个潜在原因。但他并未出示骨内或其他组织内血管堵塞的组织学证据。Ficat、Arlet认为使用激素可导致血液高凝状态，这可能引起静脉血栓，而后者在骨坏死的发生发展中起重要作用。NagasaNa发现凝血异常在系统性红斑狼疮应用激素治疗后形成的骨坏死中起一定作用。

近年来凝血异常和纤溶变化与骨坏死的关系已引起重视。约翰霍普金斯大学的学者报道26例股骨头坏死病例中有22例存在凝血病。其中男9例，女17例，平均年龄41岁，7例伴系统性红斑狼疮，4例有肠道炎症，19例有激素治疗史，其中纤溶酶原激活素抑制剂（PAI）增高12例，组织纤溶酶激活素（t-PA）降低13例，抗心脂抗体增高12例。这些凝血异常属染色体显性遗传。早期发现这些异常，及早进行诊断并进行抗凝疗法有可能逆转病程，防止出现股骨头生物力学变化。

Jone在1985年提出血管内凝血学说（intravascular coagulation，IC），他认为骨内过多脂肪栓子，高凝状态以及由于非酯化脂肪酸（NEFA）导致的血管内皮损伤可以触发局部血管内凝血，并以这一假说解释骨坏死的发病机制。认为血管内凝血这一中间机制，可能成为各种病因的最后共同通路，IC使骨内纤维蛋白血栓形成和骨髓内出血，从而引起非创伤性骨坏死。Jone认为脂肪栓塞（fat emboli）仅仅造成骨软化（osteopenia）不可能作为导致骨坏死的最后途径，而脂肪的过量，血流淤滞，非酯化脂肪酸对血管内皮的损伤，导致血管内栓塞，特别是毛细血管和血窦的栓塞，以及继发纤溶是骨坏死的原因。Saito研究24个处于静止阶段（slient stage）的股骨头髓芯取样，发现所有样本均有新鲜和陈旧性出血，同时病理切片发现小动脉的内膜破坏，弹力层的断裂，平滑肌细胞的死亡，血管的数量、直径和脆性都有明显的改变。作者认为这是早期股骨头缺血性坏死的重要改变。反复的髓腔内出血与股骨头缺血性坏死的发病机制密切相关，小动脉的血管壁结构损害和血管组织破裂的痕迹被认为是股骨头坏死的特征表现，并且和髓腔内出血及骨小梁、骨髓坏死密切相关。Glueck研究5例特发性股骨头坏死，其中4例有高水平的纤维蛋白溶酶原活性抑制物（plasminogen activator inhibitor，PAI）和脂蛋白a（lipoprotein a），作者认为这是引发静脉损伤，静脉血栓，骨内静脉高压，从而导致股骨头坏死的原因。Matsui发现血管内膜、弹力层、平滑肌细胞有明显病变，同时血管内纤维细胞明显增生，并认为血管的病变是股骨头坏死的关键。

股骨头内血栓形成，一方面，将损害动脉灌注，而且更大程度上亦损害静脉引流，后者使骨内静脉压上升，灌注下降，加重股骨头缺血以至坏死，即进行性缺血学说；另一方面，激活的凝血过程产生了炎症反应，进而加剧了局部损害。同时由于继发纤溶使部分血栓溶解，尤其动脉内皮细胞膜脂质过氧化，致使骨髓内出血，进一步加重了股骨头的损害。

有研究表明，血浆超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，乳过氧化物酶（LPO）含量升高，说明氧自由基代谢参与骨坏死的病理过程。氧自由基一方面损害骨内微循环，造成微血栓，引起缺血；另一方面可以直接损害蛋白，引起骨内细胞变性坏死。

股骨头软骨下骨区域的终末动脉与迂曲拱形的毛细血管相连，使血流易于淤滞，尤其在局部血管收缩因子如内皮素等存在的情况下，有利于血栓形成。股骨头内小静脉被骨髓内肥大的脂肪细胞压迫也引起毛细血管血流淤滞。血流淤滞、血管内皮损伤和血液高凝3个因素造成循环内血栓形成。

有学者研究了16例FicatⅠ期股骨头坏死病人，发现股骨头内小动脉内壁损伤和骨髓内反复出血是其早期病理变化。在对肾移植接受激素治疗病人的观察中，发现股骨头内动脉有许多血栓形成，一些标本中还见到血管再通后血管腔内血栓形成的残余物。类似的研究中还观察到了股骨头骨内动脉血管壁损害和破裂的残迹。有学者观察24例早期股骨头坏死病人病理变化，发现股骨头内小动脉血管壁结构损害和骨髓内陈旧和新鲜出血。推测是激素的直接细胞毒性作用造成血管损伤，导致动脉血供中断和骨髓内反复出血，从而引起股骨头坏死。通过高选择性血管造影发现关节囊内小动脉部分出现堵塞现象，主要位于旋股内侧动脉，组织学观察到有血栓存在。故认为反复骨外动脉堵塞造成股骨头缺血，如果再血管化不能完全修复，加之机械应力作用，则有可能出现股骨头坏死。以往由于骨内血栓染色技术的限制未能观察血栓存在，使血管内凝血的学说缺乏证据。Jones在缺血70分钟和18小时的2例病人股骨头和肱骨头标本中应用PATH染色直接观察到骨内纤维蛋白血栓存在，发现血管内凝血的直接组织学证据，从而从临床上证明他倡导的血管内凝血学说。他认为传统的染色方法难以准确地显示纤维蛋白血栓的存在，而且由于加速的纤溶反应使堵塞的循环重新开放，因此并不是所有坏死的股骨头标本在取材时都能观察到堵塞的血栓存在。Arnoldi对晚期激素性股骨头坏死的病例行MSB法染色，观察到坏死与正常骨之间移行的修复区血管内有大量微血栓形成，而且主要位于静脉内。Nakata应用PTAH染色方法在血清病骨坏死模型中显示微动脉内微血栓的存在，为阐明血清病骨坏死模型的发病提供了形态学证据。Cheras观察了骨性关节炎和激素性骨坏死股骨头标本，骨内血管内脂质和血栓形成，尤其在小静脉中更多见，而且骨坏死标本中比骨性关节炎明显多见。

随着血栓与凝血研究领域的迅速发展，尤其是许多分子标记物单抗的成功制备，使测定血栓状态的一些分子标记物成为可能，这一假说得到进一步证实。Jones认为在局部血管内凝血中常规的凝血检查完全正常，但是血浆纤维蛋白多肽A（FPA）是一个局部血栓形成的早期相当敏感的分子标记物，他报道2例FicatⅠ期股骨头坏死病人血浆中FPA升高。Tsai测定16例FicatⅢ和Ⅳ期股骨头坏死病人股骨头标本软骨下区和松质骨内前列腺素E2（PGE2）、6-酮 -前列腺素F1α（6-Keto-PGF1α）、血栓素B2（TXB2）等，结果坏死松质骨的修复前沿内上述因子升高。他认为由于坏死而产生的上述变化，使血小板聚集，血管收缩和血管内凝血；炎症所致的微血管通透性增高，致使骨髓水肿和骨内高压，血流下降，股骨头坏死，从而形成炎症和坏死的恶性循环。Jones认为骨髓水肿综合征和骨坏死病因学类似，而致病机制不同。二者均有引起凝血的危险因素，导致急性血栓形成，但是在前者，血栓溶解，血流增加，骨内压升高引起暂时缺血、缺氧，细胞坏死不明显；而在后者，纤溶能力下降，虽然终末动脉、毛细血管、血窦内血栓可以溶解，但引流静脉内血栓不能溶解，血流下降，骨内压升高引起持续缺血、缺氧，造成细胞不可逆的坏死。

高凝和纤溶下降造成的局部血管内凝血学说为非创伤性股骨头坏死的早期诊断、早期治疗和预防提供理论根据。Arlet认为进一步研究骨坏死和血液黏滞度、血液凝固之间的联系是十分必要的，必须了解降脂药物和作用于血管的药物是否能减轻股骨头坏死病人的痛苦。Jones认为如果病人在骨坏死的最早期（0和Ⅰ期）能获得确诊，那么临床上将能够采取措施减轻或避免骨坏死。纤维蛋白多肽（FDA）、D-二聚体（D-dimmer）和抗凝血酶Ⅲ（AT-Ⅲ）是诊断局部或全身IC敏感的指标，目前正考虑用于早期骨坏死的诊断，探查高危骨坏死病人局部或全身IC的存在。他认为必须应用抗凝剂或纤溶药物治疗伴有大量血栓栓塞性坏死的局部或全身性血管内凝血，进一步研究即时的抗凝治疗对将要发生的骨坏死是否是最有效的治疗方法。Tadami单纯给家兔应用激素8周，证明其血小板聚集率升高，并可为PGE1改善。他认为激素使血小板聚集增加造成血栓前状态，可被PGE1抑制，从而保护内皮细胞，改善血流，因此可以阻止骨坏死的发生。Mont和Hungerford认为未来一些新的实验室检查将能够预先筛选有形成骨坏死危险的病人，需要开展广泛研究使非手术药物治疗（包括纤维蛋白溶解药、血管舒张药和降脂药）更加乐观。Glueck根据这一学说，认为测定由于药物或疾病而有骨坏死危险的病人的易栓症和纤溶下降情况，有可能预测骨坏死的发生，尤其对有大量应用激素史的病人更为有用。以此理论为基础，他认为在塌陷前期（FicatⅠ期和Ⅱ期）治疗骨坏死病人的凝血异常，有可能阻止或逆转骨坏死进程。

骨坏死过程中存在广泛的血管损伤，可以分为静脉损伤、微循环障碍、动脉损伤三个类型。

静脉是股骨头血液循环中重要的组成部分，在血液回流中发挥了重要作用，一旦受到损伤将引起整个血液循环障碍。股骨头的静脉回流通过旋股内外侧静脉、股骨干中心静脉窦注入股静脉以及臀间静脉和股骨颈后静脉。由于股骨头静脉分布的特殊性，一旦机体受到某些因素损伤，都可能造成分布在股骨头周围的静脉回流受阻，骨内静脉呈窦状结构血流在高凝状态下易变缓慢，使血液循环受到破坏而最终系统压力增高导致动脉缺血出现骨坏死。国内外部分学者提出激素的治疗不仅会影响股骨头中动脉的分布，还会对静脉产生影响，而骨内静脉的病变也能引起股骨头缺血缺氧而坏死。Starklint等发现在非创伤性股骨头坏死的正常区与坏死区交界处的静脉血管内有纤维团块存在，据此作者推断静脉血栓通过影响骨内的静脉回流导致股骨头坏死。Hirano等人选取了对一些长期大剂量使用皮质类固醇治疗的病人的股骨头进行尸体解剖，然后对上支持带动脉和静脉的组织病理学改变进行组织学和形态计量学研究。激素组和非激素组上支持带动脉管腔狭窄率无显著差异。然而，类固醇组的引流静脉比非类固醇组更狭窄或闭塞。事实上，类固醇组中狭窄静脉的数目明显增多。这些发现表明引流静脉的狭窄变化可能参与激素性股骨头坏死的发生和发展。Nishimura T等对家兔子进行每周一次醋酸甲泼尼龙注射，发现23.3%的家兔静脉血管内膜中可见泡沫细胞增生，免疫组化表明其来源于平滑肌细胞，提示类固醇皮质激素损伤静脉，导致引流静脉阻滞是导致股骨头缺血坏死的重要因素。以上发现可进一步解释SANFH骨内压增高，髓内部分氧分压降低，静脉系统血流缓慢等现象。有人通过对一位缺血性骨坏死的病例分析认为类固醇激素首先能使髓内高压，引发髓内静脉淤滞，导致骨内血流减少，骨细胞缺氧缺血坏死。上述研究表明激素能够导致静脉狭窄及阻塞来使股骨头静脉回流淤滞，引起股骨头缺血，这在促进股骨头坏死发展中具有重要作用。

微循环功能障碍主要包括三个方面：

病理因素引发组织细胞及血管内皮细胞损伤和炎症反应，大量白细胞和血小板活化聚集，导致微血管内血栓形成，引起微循环功能障碍。

炎性介质破坏微血管内皮细胞和基底膜，内皮细胞收缩，间隙变大。导致血管通透性增加、组织间水肿，微血管受压狭窄；血液浓缩导致血流动力学改变。引起组织缺血缺氧。

致病因子破坏了内皮细胞增殖、迁移、调节血管舒缩等功能，最终导致循环血流灌注障碍。股骨头坏死病人由于受到一些病理因素的影响，就会引起微循环中血管发生炎症反应，引发微循环障碍，进一步加重股骨头缺血。如Drescher等人发现糖皮质激素可以导致股骨头血流量减少，进一步发现软骨下毛细血管数量减少。同时激素还可以加重原有的血管炎症。

动脉是构成股骨头血液循环中重要的血管，其发生病变将会影响到股骨头整个血液循环。股骨头坏死病人的动脉病变最容易出现在股骨头区域内的小动脉上。Saito S等对24例无症状的股骨头坏死进行骨组织病理活检时发现，所有样本均有血管损伤，小动脉壁的破坏主要集中在中膜层，表现为中膜变性，内弹力层断裂及血管平滑肌细胞坏死等，而内皮层病理改变轻微。而且这种变化在坏死区和非坏死区同样存在，然而骨关节炎的病人未发现同样的病变，因而作者认为小动脉的病变和股骨头坏死的发病机制密切相关。股骨头骨内终末动脉的破坏导致供血障碍而最终引起了骨坏死的发生。Ohzono K等发现股骨头坏死各部位的组织学改变与微血管病变密切相关。坏死面积的大小取决于累及骨内营养动脉的程度和数量。局灶性坏死为骺外侧动脉的分支血供中断所致。大范围的坏死和多发性血管损害有关，不仅是骺外侧动脉，还包括上下干骺端动脉都发生了病变。不同程度的营养动脉的组织学检查显示许多骨内病理性血管改变在股骨头缺血发作中发生。赵德伟对大剂量激素治疗病人，采用前瞻性随机双盲对照研究方法，考察抗凝联合扩血管药物，即低分子肝素钠（5 000LXU皮下注射，每日1次，连续应用2周）及扩血管药物（丹参、川芎嗪、银杏达莫等，每日一次静滴，连续应用2周），早期干预能否降低骨坏死发生率。通过影像学评价股骨头坏死发病率以及病情进展，绘制随访病人股骨头生存曲线，观察干预前后病人HHS评分及SF36健康调查评分。对照组随访24例，随访时间为（10.65±1.61）年（7.5～13年）；预防组随访22例，随访时间为（11.49±0.77）年（10～13年）。结果显示，对照组发生股骨头坏死为10例（41.7%），预防组发生股骨头坏死3例（13.6%），对照组股骨头坏死发生率显著高于对照组（ P<0.01）。对照组随访后HHS评分和SF36生理职能评分均显著低于预防组。说明抗凝联合扩血管药物对激素性股骨头坏死的预防和治疗具有显著作用。该项临床实验结果从治疗学的角度验证了激素性骨坏死发生的血管内凝血学说。

实验已经证实股骨头缺血性坏死早期即可出现骨髓造血干细胞、骨祖细胞的“坏死”，继之出现成骨细胞、破骨细胞、骨细胞的“坏死”，但随着凋亡另一种细胞死亡形式的出现，人们开始对股骨头缺血性坏死的概念提出了质疑，即骨细胞的死亡是传统意义上的“坏死”还是现代意义上的“凋亡”？

激素作为非创伤性股骨头缺血性坏死的重要病因也已被大家广泛接受，而大量的离体及在体实验均证实激素确有促进细胞凋亡的作用。Weinstein等给小鼠泼尼松27d后，小鼠骨密度及血浆中降钙素水平降低。同时观察到脊椎骨中成骨细胞凋亡增加3倍，干骺端皮质骨中28%的骨细胞出现凋亡。更重要的是，在糖皮质激素应用过量导致的骨质疏松病人中，约5%的骨细胞和30%的成骨细胞出现凋亡，而对照组无凋亡细胞出现。故Manolagas等认为，骨细胞凋亡增加可能是糖皮质激素过量引起“骨坏死”的机制。后来，Weinstein RS等又统计了股骨头缺血性坏死病人行髋关节置换术时的股骨头病理标本：其中因慢性激素治疗诱发者5例、酒精性3例、外伤性1例、镰状红细胞贫血诱发者5例。经骨组织病理切片观察证实在激素性股骨头缺血性坏死后期，软骨塌陷区、松质骨区存在着大量的凋亡细胞。而在外伤性、镰状红细胞贫血所诱发的骨坏死中则缺乏凋亡细胞，酒精诱发者仅有少许凋亡细胞存在。因此他们认为激素诱发的股骨头缺血性坏死实际上是一个误称，骨细胞不是坏死而是永久的凋亡。激素诱导骨细胞凋亡、凋亡所造成的骨质缺陷的积累，可特异性地削弱骨骼网络系统的机械支撑作用而最终形成股骨头的坏死塌陷。Kabata等也通过动物模型实验证实了激素性股骨头缺血性坏死中凋亡的存在。采用45只成年日本大白兔，随即分3组：A组为对照组（不预处理）连续饲养8周，B组连续肌注甲泼尼龙4周、每周1次、每次4mg/kg，C组前4周处理同B组、然后连续饲养8周。最后处死观察，采用TUNEL法监测发现：A组没有骨坏死表现、仅检测到极少量的凋亡细胞，B组11/15只出现了坏死、在坏死区周围发现了大量的TUNEL阳性细胞，C组6/10只出现坏死、而坏死区周围TUNEL阳性细胞少于B组。从而得出结论：在激素诱发的股骨头缺血性坏死早期，细胞死亡主要是通过凋亡进行的。Eberhardt等也通过不同的方式证明了上述观点。以上实验表明：在激素性股骨头缺血性坏死病程中，骨坏死是通过诱导成骨细胞及破骨细胞的凋亡实现的，凋亡的增加，骨质平衡受到破坏，而出现骨质疏松，造成股骨头机械支撑作用减弱，受力区出现股骨头变平、塌陷，而最终导致股骨头缺血性坏死。

高血压等动脉性疾患为股骨头缺血性坏死的特发性病因，具体发病机制不详。为了阐明该病因，Shibahara M等研究了原发性高血压诱发的小鼠股骨头缺血性坏死中凋亡的作用，采用TUNEL法和电子显微镜观察发现：在原发性高血压小鼠（SHRS鼠）中，骨坏死的发生和骨化障碍明显高于对照组（Wistar Kyoto鼠与Wistar鼠），TUNEL阳性细胞主要存在于10～15周的SHRS小鼠，SHRS小鼠股骨头病理切片电镜观察也发现了大量的凋亡细胞。从而证实：凋亡在SHRS性股骨头缺血性坏死的发病机制中占有重要的地位，由于凋亡的发生、凋亡的积累而最终出现骨坏死。

创伤性股骨头缺血性坏死的发病机制已明确，由于供养股骨头的动脉血管断裂导致股骨头缺血坏死。然而最近的研究表明，在创伤性股骨头缺血性坏死病程中、特别是早期阶段，骨细胞的死亡不是通过坏死而是通过凋亡进行的。M.Sato等通过动物模型证实了上述观点。他们采用42只11周龄、体重约400g的雄性鼠，利用外科技术造成股骨头缺血，并与对侧对照，采用原位杂交及TUNEL技术，结果显示：术后12小时在骨细胞和骨髓细胞中出现凋亡小体及TUNEL阳性反应细胞，24小时后软骨细胞出现上述改变。这表明缺血性骨坏死中骨细胞的死亡是程序性细胞死亡（凋亡），由于软骨细胞对缺血、缺氧的耐受力强于其他骨细胞，故凋亡发生较晚。这充分说明创伤性股骨头缺血性坏死的发生主要是通过凋亡实现的。

放射性微球技术主要是将放射性元素注入人体左心室，使其随着血液循环分布到全身，研究者可以根据自己需要取该部位的血液检测其放射性，根据公式即可算出该区域的血流量变化情况。如在检测股骨头血供方面，研究者可以取该部分骨组织及血样，测定放射性，根据公式得出股骨头的血流变化。该技术操作简便、定量准确且价格便宜，但是由于是放射性物质，对人体会产生损伤，且放射性物质无法排出体外。目前仅用于动物实验。

氢廓清技术可作为临床测定股骨头局部血流量的标准，其准确性得到了国内、外学者诸多的认可。其原理是根据1961年Hyman提出的在低阻抗的外部电路中，氢在铂黑电极表面氧化后产生的电流量与溶液中的氢浓度呈线性关系。该技术操作简便，设备简单，可以长时间重复定量检测局部血流量，但对于整个组织血流量却无法测量。

单电子发射计算机断层成像（SPECT）是当前临床检查中的高端CT技术，其主要通过释放γ射线检测99Tcm标记的亚甲基二磷酸盐（99Tcm-MDP）来鉴定局部的血流量，局部血流丰富或组织代谢旺盛时，99Tcm-MDP就会大量聚集于该处，反之则较少。应用该技术可以对骨的血流及代谢进行半定量分析，从而判断股骨头坏死的预后。但是对于小动物股骨头血流检测有一定的局限性，主要原因是血流相和血池相分辨困难。

动态增强磁共振成像技术（DCE-MRI）作为一种无创性影像学检查方法已经被许多学者用来评估股骨头的血供。目前临床上，已经有学者应用该技术测定股骨颈骨折的血流灌注情况，从而预测股骨头坏死的发生。通过对这些病人进行随访发现在检测无血流灌注的19个病例中有15个发生了股骨头坏死。因此，DCE-MRI可以作为一种辅助性手段判断股骨颈骨折的预后。

磁共振灌注成像技术（PWI）与DCE-MRI技术都需要借助体外磁共振对比剂，其通过多次扫描目标区域对比剂的变化情况可以评价局部血流的灌注情况。该方法可以有效地评价病变部位组织灌流情况，从而得知病变部位血管变化情况。目前该方法在股骨头的检测应用还处于动物实验研究阶段，Kawamoto等发现PWI对兔股骨头缺血性坏死模型的诊断能力明显优于常规MRI检查。

多层螺旋CT灌注成像技术（MSCT）可用于股骨头坏死的早期诊断和疗效监测。它与上述所提动态增强磁共振，以及磁共振灌注成像都是通过测定体外对比剂的局部集聚与消散来间接反映组织的微循环灌注情况。对注射过造影剂的部位进行同层连续扫描，选取自己需要的部位绘制时间-密度曲线。

激光多普勒血流监测（LDF）技术是目前能够实时监测骨松质内血流的唯一方法，该方法原理主要是通过探头接收经红细胞反射的氦氖激光，转变为光电信号后进行分析，从而得到灌注量。其可以对局部血流进行多点连续监测。随着技术的改进，已经研究出许多配套LDF的多功能探头，使LDF的功能得到不断的加强，如新一代的LDF能够测定探头所及的任何范围的血供，同时也使测定的值更加准确。其在股骨头微循环的检测应用中前景广泛。

数字减影血管造影（digital substraction angiography，DSA）是将血管造影的影像数据经过数字化处理后，将靶血管周围所不需要的软组织影删除掉，从而将血管影像独立保存并形成直观的影像。该技术也称作数字化减影技术，获得的图像清晰、直观、影像分辨率高是这项技术的最大优势所在。由于该项技术可以为医师提供靶血管的真实立体影像，可以连续直观地观察血管病变，不仅可以准确定位靶血管的狭窄部位，还可以利用系统配置的软件直接测量血管管径，从而精准分析血管的狭窄程度，为介入治疗提供了十分有效的技术支持。DSA技术的开发和成功运用，早期为心血管相关疾病的介入诊断及治疗开辟了全新的领域，其主要应用于先天性心脏病、心律失常、冠心病以及各种心脏瓣膜病的诊断和治疗，而随着对这种技术的不断认识，其应用领域也得到了延伸发展。近年来，DSA技术已经被作为诊断及治疗股骨头坏死的最新方法之一。首先，对于股骨颈骨折的病人，在手术治疗之前行DSA，从而分析股骨颈周围血管是否因外伤导致血供中断。其次，目前有学者将药物甚至干细胞通过DSA技术准确地直接注入病人股骨头及股骨颈内部，这样便实现了在微创的情况下完成对于股骨头坏死的治疗。DSA的技术应用于股骨头坏死的诊断及治疗，是精准医疗时代的必然产物，这项技术其突出的特点是微创，皮肤创口非常小，因此可以最大程度地减轻病人的痛苦。这项技术用于股骨头坏死的诊断，其主要优势在于可以重复进行，并且可以对病变进行实时的疗效评估。股骨头DSA检查可见旋股外侧动脉位置恒定，升支、横支及降支走行清晰［（2.5±0.8）mm］，旋股外侧动脉横支的上行支分为前支和外侧支分布于大转子前外侧部，为大转子支；下行支分布于股骨前外侧的骨膜，为骨膜支。其中前支为单支，外径为（0.9±0.2）mm，外侧支外径（0.8±0.3）mm。旋股外侧动脉升支的臀中肌支是旋股外侧动脉升支较为恒定的肌支，它入肌后分成诸多肌支，近臀中肌止点处有小动脉穿出，向下至大转子上部和外侧面。起始点外径为（1.1±0.3）mm。横支入大转子点与升支臀中肌支入肌点相距约（3.9±0.6）cm，两者入大转子点相距（2.1±0.3）cm，两者在大转子区域供血范围部分重叠。股骨头坏死病人术前造影可发现上支持带造影的动脉期供血动脉细小、中断，失去了正常形态，有时可见短小的动脉分支，考虑为再血管化的小动脉。造影的静脉期显示静脉分支数量减少，造影剂引流缓慢，伴有造影剂淤积，提示股骨头病变为晚期，股骨头内血供基本丧失。通过数字动脉剪影血管造影技术检查坏死股骨头内血供特点，根据造影剂消退的表现和实相，分为动脉缺血型、静脉淤滞型和混合缺血型。将股骨头坏死分期与股骨头血供情况相结合，能更好地对坏死股骨头进行评价，指导临床进行个体化治疗。

20世纪90年代日本学者成功地研制了激素性骨坏死模型，为探讨骨坏死的发病机制提供了可能性。他们详细研究了血清病骨坏死模型的发病机制。并通过免疫组化、免疫荧光及血栓特殊染色（PTAH）证明，免疫复合物介导的红细胞外渗和骨髓循环内微血栓形成是骨髓和骨坏死的原因。在给家兔注射两次马血清后测定血小板总数，血栓素B2，血小板聚集，凝血及纤溶指标，显示血小板总数下降，血小板聚集率和血栓素上升，故认为复合物的沉积使血小板激活，引起红细胞外渗和动脉微血栓形成，这种微循环障碍进而造成骨坏死。他们还证明，血小板激活因子（PAF）联合内毒素可以产生骨髓内微循环损伤，形成骨坏死，且PAF的应用在内毒素诱导的骨坏死中是必须的，它可以增强两次注射LPS诱发的异常免疫反应。应用PAF抑制物可以降低微循环损伤和骨坏死的发生率。用内毒素造成家兔高凝状态，在此基础上应用激素，造成干骺端典型的骨坏死和修复变化。对早期标本行免疫组化染色，发现组织因子（TF）在骨髓脂肪细胞和单核细胞中明显表达，而组织因子在血浆中产生高凝状态。故认为高凝、纤溶下降在骨坏死中起一定作用。

用内毒素加激素造成家兔典型的骨坏死模型，测定坏死前后血中非酯化脂肪酸、甘油三酯、谷草转氨酶（GOT）、谷丙转氨酶（GPT）、纤维蛋白原、血小板、纤维蛋白活化剂抑制物（PAI-1），并于24小时和4周取标本作病理学和免疫组化研究。结果24小时和4周均见骨坏死，24小时在所有坏死血管内观察到明显血栓，24小时内血小板计数明显下降，血浆PAI-1水平暂时升高。骨髓组织中脂肪细胞和单核细胞中组织因子明显表达，以5小时最为明显。而单纯用内毒素者，股骨和肱骨坏死范围明显不如上述病变。单纯应用激素也只能见到一些小的坏死灶。故认为高凝和纤溶下降在此骨坏死模型中起了重要作用。有人运用类似模型，测定血栓前状态指标（血栓素B2，6-酮-前列腺素1α，血小板颗粒膜蛋白-140，血栓调节蛋白，t-PA和PAI），结果表明内毒素和激素造成血栓前状态，引起高凝、纤溶下降和内皮细胞损伤，从而形成骨内微血栓，导致缺血，引起骨髓和骨坏死。此外氧自由基也参与了骨坏死的发病过程。通过给家兔内毒素和血小板激活因子（PAF）建立了骨坏死模型，静注LPS 10µg/kg，24小时后静注PAF 10µg/kg，重复1次。1周后见13%出现骨髓坏死，40%出现广泛的骨坏死，因此认为连续给予LPS-PAF能产生广泛的骨坏死，PAF在LPS之间应用是必要的，它能增强2次LPS注射产生的异常免疫反应。另一项研究表明，间隔3周给予家兔静脉注射马血清2次，1周后观察到骨髓微循环损伤，骨髓和骨坏死，而且此病变可被PAF抑制剂抑制。这说明血小板激活在此血清病骨坏死模型早期发病机制中起重要作用。

通过给活兔间隔24小时应用内毒素2次后继续大剂量应用激素3天，4周后可以造成家兔股骨和肱骨近端典型的骨坏死，以干骺端最为显著，并出现坏死后的修复反应。该项研究还成功地应用显示血栓的特殊染色MSR法观察到该模型早期骨内血栓的存在，为研究激素骨坏死提供了比较理想的动物模型，并从形态学上为血管内凝血学说提供了依据。采用马血清、肾上腺糖皮质激素，共同及分别作用于日本白色家兔，制成实验性骨坏死动物模型。然后分别进行血管造影，病理组织学、透射电镜等观察。结果表明：由马血清造成血清病及此基础上加用肾上腺糖皮质激素产生了不同病理表现的骨坏死。有人认为“血清病”造成的骨坏死为免疫复合物介导产生的急性损伤。而肾上腺糖皮质激素抑制了机体的免疫反应，使得免疫复合物广泛沉积在骨小梁及小血管基膜上；同时，血脂升高，血液黏稠度增加，血流缓慢，形成了骨小梁无菌性坏死的表现。为了探讨激素性股骨头坏死组织原位免疫病理改变及其在病变中的作用，王坤正等采用SABC免疫组织化学方法研究了24例激素性股骨头坏死病变滑膜组织HLA-DR抗原表达。结果发现：激素性股骨头坏死病变滑膜大量表达DR抗原；滑膜中DR抗原表达与淋巴细胞浸润程度密切相关，与浸润淋巴细胞的DR抗原表达相关更密切。说明活化T细胞能促进滑膜细胞DR抗原表达；激素性股骨头坏死病变组织局部细胞免疫调节失衡，活化的淋巴细胞参与了疾病的免疫损伤，对疾病发展起一定作用。一氧化氮（NO）是近年来提出的一种重要的体内生物信使分子，Farchgctt发现血管内皮细胞可产生一种内皮源性松弛因子（EDRF），Palmar等证明EDRF的化学结构即为一氧化氮，1-精氨酸是一氧化氮的前体，一氧化氮的生成受一氧化氮合成酶的调控。内皮细胞产生的一氧化氮能松弛血管平滑肌，使血管舒张，抑制血小板凝集，改善组织灌流。李玉军、刘尚礼等学者给家兔注射大量醋酸氢化可的松后4、8、12周，观察其血浆一氧化氮（NO）含量变化及股骨头组织病理学改变。结果表明用药后不同时间血浆NO含量呈持续性明显下降，股骨头骨细胞坏死，骨内微血管变细闭塞，红细胞聚积，管壁损害。提示：NO生成减少在激素性股骨头缺血性坏死发病过程中可能起着重要作用。

在酒精性骨坏死的基础研究方面有人经实验证实：过量饮酒可导致骨细胞脂肪变性。家兔在给予大剂量烈酒后股骨头软骨下骨细胞内出现大量脂肪物质沉积，考虑是由于高脂血症条件下进入骨细胞内脂肪物质增多，而处于缺血缺氧状态下的骨细胞代谢活动下降，甘油三酯的水解和脂肪酸的氧化均难以进行，脂肪利用减少。骨细胞脂肪变性是骨坏死早期的一个变化过程，轻则导致骨细胞功能减退，骨基质生成减少，骨小梁变细、稀疏；重则骨细胞固缩、死亡，骨陷窝空虚。过量饮酒还可导致骨质疏松。饮酒可造成维生素D代谢紊乱，甲状旁腺和性腺功能减退，骨细胞代谢降低，成骨能力减弱，发生骨质疏松，导致局部受力面积减少而产生高应力。饮酒导致的骨质疏松失去对这种高应力的成骨反应，骨结构破坏，出现软骨下微骨折，引起局部骨内压升高和缺血。同时，酒精可降低机体保护性疼痛反应，在应力条件下出现按应力分布的圆锥形坏死灶。

液氮冷冻模型是利用液氮的极低温效应造成局部骨组织变性坏死，血管痉挛，内皮受损，血管炎等使股骨头血运减少造成股骨头坏死，该技术成熟，造模成功率高，实验动物死亡率低，该模型坏死面积大，适用于股骨头治疗研究。该坏死模型股骨头的血管、骨软骨的变化是一个突发的过程，与临床骨坏死的病程不太一致，但其作为研究股骨头坏死病变以及修复过程有重要价值。Takaoka用液氮冷冻法造成犬股骨头坏死，通过18个月的观察发现股骨头存在坏死及修复反应，但坏死区域与临床上不一致。Malizos研究发现股骨头坏死的修复从坏死周边的正常组织开始，通过纤维爬行替代逐渐修复坏死区，随后才发生血管长入。该研究表明股骨头坏死的修复过程中血管化晚于纤维化。同时我国学者杨述华、顾晓峰等也都进行了液氮冷冻模型的研究，成功地制成了股骨头坏死的模型。赵德伟等采用手术方法液氮即刻冷冻双侧股骨头，普通饲料饲养3、6、12周分别处死全部动物，分别观察X线摄片、大体形态、光镜及电镜下形态变化。结果液氮冷冻家兔股骨头大体及组织学形态不同阶段均出现明显变化，符合股骨头缺血性坏死的病理变化特征，为股骨头缺血性坏死的动物模型制备提供了一种简便、易行的方法，可操作性强，实验中动物存活率高，因而也越来越受其他学者青睐。但此种方法也有一定弊端，此种模型只出现股骨头坏死，却很少出现股骨头塌陷，而股骨关节面是否出现塌陷是判断造模时是否成功的关键指标之一。Conzemius MG等则使用鸸鹋（双足动物）作为研究对象，他通过手术方式打开鸸鹋一侧髋关节囊，并使用骨膜起子剥离股骨颈周围软组织，然后将一根直径4.5mm的钻头沿着股骨颈钻入至股骨头皮质下3～5mm，再经一根导管将液氮引入钻孔内达股骨头内，15秒后给予复温，反复3次，最后骨蜡封孔，逐层缝合。6周后病理显示坏死区域已经出现塌陷，其中大部分股骨头内出现了新月征和股骨头外形改变，其与人类创伤性股骨头坏死的病理生理较为相似。Tang TT等运用同样的方法复制了山羊动物模型。Xiao ZM等也使用该方法建立了兔的股骨头坏死模型，并对坏死区域新生骨小梁进行组织形态学测量。国内学者王海涛使用了液氮冷冻的改良方法，他们通过手术逐层分离兔髋关节肌肉暴露股骨近端后但并没有打开关节囊，而直接用2.0mm克氏针沿着股骨颈直接钻入股骨头内，再将液氮冷冻仪针放入孔道，对股骨头进行冷冻复温6个循环。4周后股骨头出现坏死，8周后坏死面积扩大。曲春涛等也使用类似改良法建立了鸸鹋的股骨头坏死模型，有所不同的是曲春涛在复温时采取的是射频加热复温，其优点是股骨头坏死后塌陷率较高。范猛等也应用同样的方法建立了鸸鹋的骨坏死模型，同样得出具有良好塌陷率的结论。巩建宝等则应用氩氦刀冷冻系统制作犬的骨坏死模型，和液氮造模方法一样，先是使用1.5mm钻头经股骨颈向股骨头钻出一条孔道，再使用氩氦刀冷冻系统进行冷冻复温两个循环，结果12周后出现骨坏死表现和塌陷。

创伤性股骨头坏死模型主要是利用手术方法直接破坏股骨头的血供，包括切断或结扎髋关节周围的动脉和/或静脉，人为造成股骨颈骨折，手术破坏骨髓内的滋养动脉和骨内血管网，髋关节脱位等。Gao等将8只狗的股骨颈切断，人为造成股骨颈骨折，对侧作为对照组，观察创伤性股骨头坏死的发生以及Caspase-3的表达情况。术后发现所有的狗都造模成功，X线检查显示所有狗骨折部位都存在骨折不愈合或畸形愈合，组织学染色发现，髓内脂肪细胞增生，骨髓坏死和骨细胞凋亡。免疫组化染色检测表明术后2周时股骨头坏死部位caspase-3表达上调，与正常组对比有统计学差异。据此作者认为Caspase-3可被用来预测股骨颈骨折发生坏死的概率。Hofstaetter等将60只成年雄性新西兰大白兔的髋关节囊切除，电凝股骨颈周围骨膜和血管，同时破坏小凹动脉的方法制作骨坏死模型，其塌陷率为13.3%。Micro-CT发现修复部位骨体积分数和骨密度增加。Peled等通过手术切断圆韧带，关节囊及股骨头颈部的骨膜从而建立大鼠创伤性股骨头坏死模型，术后发现股骨头形状改变，但病理组织学上未发现骨坏死。Peskin等应用手术的方法破坏未成年鼠的股骨头血运来模拟Perthes病，术后1周到3个月的研究表明骨坏死修复过程中贯穿骺板的骨桥形成造成了股骨头变形，但此方法所建立的模型未见关节面塌陷所致。Hofstaetter等建立了猪的创伤性Perthes病模型，术后软骨下骨以及中央骨小梁先后出现矿化率障碍。此模型有效阐明儿童Perthesdisease的病理变化过程是由于骨修复所致，有助于研究Perthes病的发病机制及其预防和治疗的方法。Rowe等手术建立兔Perthes病模型，实验组同时固定关节，发现股骨头缺血性坏死造成股骨头半脱位增加了幼兔股骨头畸形愈合的概率，从而有效证实髋关节半脱位是使儿童Perthes股骨头变形的主要原因。Kim HK等应用手术造成幼猪股骨干骺端缺血坏死，2～4周出现坏死，6周在坏死区的外围出现新的骨化中心，表现为碎片状的阴影，8周后组织学检查变化不明显。Nishino等结扎犬的旋股内外侧动静脉，并造成髋关节脱位，术后4周脱位加结扎组80%的动物发生股骨头大面积坏死，而股骨头血流明显下降（14.7%），单纯结扎或脱位，无明显坏死。研究结果表明，只有在股骨头血流量低于20%时才引起骨坏死。股骨头坏死一般要在缺血坏死4周后才能应用MRI检测到。Cova M等利用放射性微球注射栓塞犬的股骨头供血动脉，增强快速MRI梯度回波序列无创性监测股骨近端骨髓灌注情况。实验结果发现股骨颈部的增强峰值明显降低，表明增强快速MRI可以早期检测骨髓异常流量，并作为一种无创检查来评估创伤性股骨头坏死的风险。Ficat等认为单纯结扎静脉不会造成骨坏死，但Gourdou等却得出相反的结论，结扎静脉8周后发现了股骨头坏死。但该方法耗时长，骨坏死往往不典型。

除此以外，还有多种骨坏死模型的制作方法：减压病骨坏死模型建立的机制主要是减压后在长骨的血管内N2气泡形成栓子，破坏了骨的血运。1990年，Davis等将兔暴露于3个大气压环境中4小时以建立类似减压病性骨坏死的动物模型。Lehner等将成年羊置于2.6～2.9个大气压的环境中成功诱导成了羊减压性骨坏死。组织学结果显示所有羊都有减压病和广泛的骨和骨髓坏死。此外，近些年多种股骨头坏死的模型被国内外学者建立制作成功，如张开放成功建立了速发型糖尿病股骨头坏死的动物模型。彭吾训等研究了微波灭活建立兔股骨头坏死模型的可行性。该模型术后1周可见骨髓变性，术后4周时坏死与修复并存，术后8周可见骨小梁坏死，术后12周时骨修复停止，股骨头开始塌陷。这种造模方法坏死率较高，操作简单，适用于股骨头坏死的治疗研究。

亦有学者报道使用微波加热的方法来制作股骨头坏死模型。Li Y等将84只成年新西兰兔随机分为3组，用直径1.5mm钻头从股骨大粗隆钻向股骨头的中心至软骨下8mm，将微波天线置入骨隧道中加热。第Ⅰ组50℃加热10分钟，第Ⅱ组55℃加热10分钟，第Ⅲ组60℃加热10分钟。结果，在术后4～6周时，第Ⅰ组中小部分兔股骨头在X线下密度降低，在8～10周时出现囊性改变，在12周时股骨头出现塌陷。在第Ⅱ组中，大多数股骨头在第4周时X线下出现密度降低，并且在6～8周时出现囊性变化，在10～12周出现塌陷并变平。在第Ⅲ组中，所有股骨头在4～8周时X线下表现出异常改变，并且在10～12周时一部分股骨头发生严重畸形和塌陷。因第Ⅰ组塌陷率较低，第Ⅲ组在8周时停止骨修复，骨小梁骨坏死并持续吸收，所以Y.L.Li推荐第Ⅱ组为最优模型。彭吾训、朱晓松等实验结果也显示55℃10min可以作为微波灭活制作兔股骨头坏死模型的适宜温度和时间。

徐燕等使用高强度聚焦超声（HIFU）制备兔股骨头坏死模型，因超声波具有良好的组织穿透性和可聚焦性，所以在实验过程中徐燕等直接使用超声波经皮照射兔股骨头进行造模，组织病理学显示该模型具备典型的ONFH病理演变特征。T.Long等曾使用HIFU技术制备骨坏死模型，但因其是离体实验，且缺乏相应的组织病理结果，所以此造模方法尚需进一步验证。

综上所述：创伤性股骨头坏死造模方法有很多，可供选择的动物主要有四足动物：兔、犬、羊、猪，二足动物：鸸鹋、鸡等。四足动物虽然在解剖结构上与人相似，但它们主要是前肢负重，后肢承重较小，而且造模术后由于保护性作用，它们又将反射性地减少后肢负重，这将有利于骨坏死的修复，所以此类动物模型更加类似人类早期创伤性股骨头坏死。鸸鹋、鸡等二足在生物力学与人类相似，但在生物进化与解剖结构上与人类相差较远。一般认为骨折法和破坏血供法虽然很接近人创伤性股骨头坏死的病因模拟，但该方法对实验动物软组织损伤较多，破坏了关节的稳定性。选择性破坏血管也是破坏依照人类股骨解剖结构来命名的血管，而目前尚缺少对各类实验动物股骨解剖生理结构的公认理论，因此，这些解剖上的差异也可能导致造模不理想。例如，J.Z.Xu等对鸡解剖发现，鸡的腹主动脉分出坐骨和髂外动脉。坐骨动脉在股骨后内侧的坐骨神经远端发出，并发出转子动脉、股动脉上营养动脉和股中营养动脉。中间的股动脉营养动脉穿透股骨并在骨髓腔内产生2条动脉：升支和降支。髂外动脉主要有2个分支：股动脉和股骨回旋动脉。他们还发现了2支从未被描述过的股动脉分支向髋臼（髋臼分支）和股骨头提供血液。这与人类股骨头血供有一定差异，因此笔者认为，完善对实验动物解剖生理认识有助于日后精准造模。对于液氮冷冻方法来说，不同学者、不同动物，其冷冻复温循环次数及时间也不尽相同，因此有待进一步规范化。近年来，有学者使用超声波造模，但因样本量相对较少，其效果有待进一步研究。由于创伤性ONFH的病理生理较为复杂，不同造模方法之间各有优缺点，因此笔者认为，应根据不同的实验目的，多因素联合考虑去选择最优的造模方法。

应用MRI详细了解坏死的情况，对预测股骨头坏死后塌陷有十分重要的意义。日本学者对42例53髋X线摄片阴性者的股骨头坏死病人行MRI检查，均表现为带状型低信号区，据此低信号区上方脂肪强度区（FIA）的位置和范围分为四型。

A型：FIA局限在股骨头内侧前上部分。

B型：处于A、C型之间。

C型：FIA为股骨头近端一半。

D型：FIA比C型大。

结果A型21个股骨头均无节段性塌陷，B型18个中9个，C型8个中6个及所有D型6个均出现塌陷。他认为坏死病变的位置和范围与节段性塌陷密切相关。有学者报道有1年激素应用史69例95髋病人MRI示股骨头坏死而X线平片阴性，随访3年，42（44%）个塌陷。41个股骨头早期坏死范围超过负重区2/3，29（71%）个塌陷。而且14个坏死位置超过负重区2/3，坏死范围超过股骨头1/2，86%出现塌陷。相反坏死部位不到负重区1/3，范围不到1/4者无塌陷发生，作者认为激素应用超过1年MRI影像坏死病变部位和范围可能预测塌陷，他的另一项研究表明，MRI提示激素治疗后骨髓水肿与股骨头塌陷有关。有观察到应用激素大约3个月以后，MRI就能探查到股骨头坏死的带状征，用MRI评价激素治疗后病人股骨头坏死的大小，结果16例病变大约在用药10个月后自发减轻，他认为激素治疗大约1年以内股骨头有自愈能力，因此至少必须从1年起用MRI评估坏死病变的大小。

骨坏死的基本病理变化是骨的坏死和修复。坏死阶段，骨组织和骨髓细胞坏死、溶解，修复阶段，血管肉芽组织和新骨的形成。Mihell根据MRI表现判断病理进程并将股骨头缺血性坏死分为四型：

A型脂肪信号型：病灶在T1加权图像上为高信号，T2加权像上为中信号。

B型血液信号型：病灶在T1和T2加权图像上均为高信号。

C型水样信号型：病灶在T1加权图像上为低信号，T2加权图像上为高信号。

D型纤维组织信号型：病灶在T1和T2加权图像上均为低信号。

A、B型表明骨组织和骨髓细胞的坏死、溶解，属于早期，而C、D型表明为肉芽组织生成，纤维化及新骨形成，属晚期。牟永忠结合Catterall及Salter-Thompson分型，根据MRI上的表现对股骨头缺血性坏死进行分型，以指导治疗。

Ⅰ型：MRI信号为斑片、点状、带状等，少于50%的股骨头受累，关节面光滑，软骨无破坏，Mitchell分型属于A型及B型，可考虑行股骨头钻孔减压，带肌蒂或血管蒂髂骨植入，也就是可考虑保留股骨头。

Ⅱ型：类同于Ⅰ型，但Mitchell分型属于C型或D型，可考虑卧床休息等非手术治疗。

Ⅲ型：大于50%至全部股骨头累及，但关节面尚光滑，关节软骨无破坏，可行全髋关节置换或股骨头钻孔减压，带肌蒂或血管蒂髂骨植入。

Ⅳ型：在Ⅲ型基础上，发生关节面毛糙，关节间隙变窄或髋臼病变，可行全髋关节置换或髋关节融合。

对股骨头坏死早期病例的MRI表现意见有分岐，Lang等将MRI表现分为三型：

Ⅰ型是头内带状或环状低信号环绕中心高信号；

Ⅱ型T1为节段低信号，其远侧T2高信号；

Ⅲ型T1、T2都为节段低信号。

Kokubo等则提出五型改变：①头内广泛低信号；②头顶区低信号；③头内横形带状低信号；④散在低信号；⑤头下部低信号。

胥少汀等对非创伤性0～Ⅰ期股骨头坏死的MRI表现进行分型，在矢状位与Kokubo等的分型基本相同，分为：①头内散在低信号或多条低信号带；②头中部低信号带；③头顶区低信号带包绕中或高信号；④头内大部低信号；⑤头外上部低信号带，内有中信号区。

为显示前后改变全面反映头坏死的情况又对横断位的影像分六型：①头内广泛不均匀中低信号；②头前部低信号；③头前部低信号带包绕其内中信号；④头内大部低信号；⑤头外侧低信号中包绕中信号；⑥头内“X”形低信号。

作者认为矢状位影像与横断位影像大多一致，也可以不一致。相一致的影像是头内大部低信号，头内散在或广泛低信号。头顶部低信号包绕中或高信号，在横断面则是头内大部低信号，头前部低信号或包绕中信号。MRI影像基本反映股骨头坏死的变化，由于一个头内不同区域病理改变不同，因此一个头内的影像改变也可不同，特别是头内多条低信号带或散在低信号，在横断面扫描时，不同平面即可出现不同信号表现。结合临床病例观察，股骨头坏死的近颈部常可修复，而头顶区前部常遗留有坏死后囊腔，如其顶部软骨下缺少骨小梁支持，则常塌陷，因此头顶侧及前侧的低信号区包绕中高信号区，应当认为是坏死区的重要表现。

为寻找一可靠而重复性好的测定股骨近端髓腔内容转化的指标，韩国学者在MRI T1加权像上设计一脂肪骨髓转化指数，以观察它与股骨头坏死的关系。测定近侧股骨干骺端（SM）与大转子（ST）的信号强度，并设定骨髓转化指数（%）=（SM/ST）×100%。结果发现，近侧干骺端骨髓含脂肪量多者比含大量造血细胞骨髓者发生股骨头坏死的危险性明显增大。对9例10髋经MRI检查为阴性但血管造影提示阻塞的股骨头坏死高危病例，通过髓芯活检和测压，发现髓内压增高（33～52mmHg），组织学检查显示为Arlet与Durroux分型的Ⅱ型（脂肪骨髓颗粒坏死）与Ⅲ型（完全性骨髓及骨小梁坏死）。对他们进行平均51个月（48～54个月）的MRI随访，结果并未发现骨坏死的表现。从这个结果可以看出：可逆性骨缺氧（骨髓水肿综合征）和不可逆性骨缺氧（典型骨坏死）之间有一缺血阈值。缺血阈值的移行区所发生的边界性坏死是非进行性和可逆的。在收集了4所医院21例骨坏死Ⅰ期病例（均为长期应用激素者）定期MRI检查，研究发生股骨头坏死的危险期。结果表明激素应用有一个历时9个月的危险期。当髋关节度过这个危险期（10～12个月），以后发生坏死的机会就会减少。

王刚等将全髋关节置换术切除的股骨头坏死标本，按照磁共振扫描线将股骨头切开，进行精确定位，连续切取股骨头的完整切片，多平面取样，得到与磁共振扫描层面位置完全一致的组织切片，用比例放大的方法将MRI影像放大为与病理切片轮廓一致的照片，使二者完全重叠对应，将照片中的MRI高低信号范围描记在组织切片上，并用图像分析仪进行了骨组织计量学分析。测量指标包括平均骨小梁宽度（MTW）和平均骨小梁板间隙（MTS）。研究发现平均骨小梁宽度和平均骨小梁板间隙无论在高信号区还是低信号区都有正常、增高和降低的表现，用传统的普通光镜观察很难区分高信号区和低信号区二者在病理特点方面本质上的差别。经多平面连续骨组织计量、配对 t检验处理后显示二者有显著性差异，提示低信号区骨小梁之间离散程度大、机械强度低，低信号区较高信号区易发生骨折和塌陷。本实验的临床意义在于可以推测磁共振影像的不同信号所代表的不同组织的机械强度和塌陷的危险性。平均骨小梁宽度和平均骨小梁板间隙这种形态学改变则是骨组织机械强度的敏感指标。组织计量学方法使形态结构的变化得以定量表达，因而使形态与功能间的准确关系能够通过各种数学方法阐明。通过此项研究可以从功能变化的角度更深层次地了解股骨头缺血性坏死的病理改变。

骨坏死的治疗以股骨头坏死的治疗研究应用较多，方法有髓芯减压术、带肌蒂的骨瓣移植、血管束植入、带血管蒂的骨（膜）瓣移位（植）术、旋转截骨术、表面置换术和全髋置换术等。保留股骨头的手术是大家一致努力的目标。

有学者报道一种研究骨移植的股骨头缺损动物模型。作者将16只犬通过髋关节前外侧入路于头颈交界处软骨下缘开窗，挖出头内骨质50%，其中8只堵塞自体髂骨皮质骨柱和骨松质，余8只不作处理。结果骨移植组全部愈合，头无塌陷，软骨下骨强度为健侧的118%，而未处理组缺损部分存在，其中3个股骨头凹陷，软骨下骨强度为健侧72%，作者认为该模型可以用来研究骨移植及其他一些辅助物质如BMP和细胞因子对股骨头愈合的影响。采用液氮冷冻法将15只犬制作单侧股骨头坏死模型，并通过彻底挖除死骨及纤维肉芽组织，植入足够长度和粗的人带血供骨柱至软骨下区，植入一定量的rhBMP-2和骨髓混合物，以加速成骨防止股骨头塌陷。结果表明，术后3个月大体和组织学股骨头的活力恢复，力学测试表明骨松质和软骨下骨的力学性能与对照组均无明显差别，这很可能防止股骨头后期塌陷。荷兰学者通过动物实验和临床证明堵塞骨移植对于年轻股骨头坏死病人是一种有前途的治疗方法。近年来的研究发现骨膜细胞体外培养和体内移植后均能形成骨与软骨组织；在自体骨膜细胞移植修复缺血性坏死的实验研究中，于无菌条件下切取6只成年犬的胫骨骨膜，分别进行骨膜细胞培养，并建立双侧缺血性髂骨坏死模型。随机选择实验侧，对侧为对照侧。将培养的骨膜细胞移植到实验侧缺血性坏死的髂骨块内，对照侧不做骨膜细胞移植。6周后取出髂骨块进行组织病理检查发现：实验侧髂骨块内有大量新骨形成，新生骨质呈小梁状排列，小梁表面常有单层的成骨细胞覆盖，提示新骨形成活跃；而对照侧的髂骨块内无新骨形成。这说明自体骨膜细胞移植能促进骨的再生，对缺血性骨坏死具有修复作用。日本学者报告用带血管蒂髂骨移植治疗16例17髋股骨头坏死病人平均随访2～5年，规定股骨头下沉2mm为塌陷，结果8个股骨头（47%）无塌陷，9个股骨头塌陷。作者分析两种结果术中植骨块的放置位置得出结论，髂骨块安放若更靠在股骨头前外侧部分则可能会阻止塌陷。

美国学者在动物实验基础上，通过股骨头软骨的活门行骨移植共26髋（Ⅲ期与早Ⅳ期病例）。挖去所有死骨，插入自体髂骨骨柱及碎骨，加入脱钙骨基质。随访平均31个月（24～40个月）。Ⅲ期优良率80%，Ⅳ期仅为33%。他还用犬做实验，股骨头软骨下骨挖去50%，植入自体髂骨或髂骨加BMP，对照组不植骨。术后定期摄片，术后5个月取股骨头检查。对照组股骨塌陷，塌陷区充满纤维肉芽组织。骨移植组移植骨结合满意，开门处软骨正常，骨移植加BMP组骨愈合更满意。

Yoon在美国巴尔的摩报告12只犬股骨头外前上方做1cm×1.5cm大小软骨活门，挖去软骨下骨50%的骨质，植入自体髂骨块，其中6只股骨头内加入BMP。术后5个月，病理检查植骨结合良好，活门软骨颜色与形状正常。加入BMP组更为理想。看来BMP的广泛临床应用，可以改变过去认为游离植骨不易成功的结论。

有学者应用带旋髂深血管的髂骨瓣、头颈部开窗设计洞槽式植入。术中彻底地清除了股骨头内硬化坏死骨组织，有效地减低了骨内及关节囊内压。认为带血管蒂髂骨瓣洞槽式植入，对病变清除区域塌陷顶起缺损区有撑顶作用，更为不完全负重区应力集中部骨小梁修复改建提供了条件。本手术方法适用于FicatⅡ、Ⅲ期病人，对中青年病人可免做人工假体植入。有学者采用股骨头滑膜切除，头颈开槽减压，坏死骨刮除，同侧旋髂深血管蒂髂骨瓣植骨加新鲜胎儿软骨修复缺损关节面综合方法，治疗成人股骨头无菌坏死，作者认为旋髂深血管蒂髂骨植骨能较好改善股骨头血运，但不能修复股骨头软骨面塌陷缺损，而单纯新鲜胎儿软骨移植是较好的修复关节软骨的方法，但对于改善股骨头血运效果欠佳。采用此联合手术即改善了股骨头血液循环，又可修复关节软骨面的缺损。国内学者报道自1984—1995年使用不同手术方法治疗股骨头坏死136例158髋，平均随访4.9年，优良率达89.9%。作者认为应正确地掌握治疗原则，针对病变各期采用相应方法。钻孔减压术和滑膜切除术对于早期病例效果较好；对于晚期坏死，则须彻底清除死骨，并行带血管蒂的骨移植术；双支撑骨柱移植术操作方便，血运好，支撑力量强大，股骨头内骨新生快，尤其对于年轻病人具有重要意义。对于Ⅳ期老年病人，宜行人工关节置换术。有学者报道利用骨基质明胶填充加股方肌骨瓣移植治疗股骨头缺血坏死14例，术后随访4年，除1例X线分期为Ⅲ期的病例，股骨头坏死加重以外，其余各例均获得不同程度的治疗效果，尤以Ⅱ期病变效果最佳；8例中有2例恢复正常，6例骨小梁再现，软骨下囊变区消失；6例Ⅲ期病变者，其中3例塌陷的股骨头高度明显改善，2例头外形维持在术前状况，但都有骨小梁再现，1例坏死加重；14例均消除了临床疼痛症状。

北京中日友好医院采用数字减影（DSA）高选择性旋股内动脉造影，同时行抗凝及血管扩张药（尿激酶、大蒜素及川芎嗪）并配合全身用药，然后行关节内及股骨内髓芯减压，带旋髂深动静脉蒂髂骨（或骨膜）移植治疗股骨头坏死23例，25髋，其中特发性4例，激素性9例，酒精性6例，外伤后4例；按ARCO分期：Ⅰ期3例；Ⅱ期14例，Ⅲ期6例。动脉造影显示非创伤性坏死者旋股内动脉比较细，而创伤组较粗，提示除血管堵塞等因素外，尚有其先天性解剖缺陷。这就可解释为什么同样服激素或饮酒者，部分出现坏死，而部分没有。韩国Yoo报告自1979年以来行带血管腓骨移植术200例，85例95髋随访已超过5年。临床评价：优57%，良17%，可15%，差11%。X线片显示：53%改善，24%无变化，23%加重。5.2%行全髋置换术，疗效与病因无关。王坤正等观察了吻合血管腓骨移植治疗成人股骨头缺血坏死520例，其中有创伤史者229例，服用激素药物史者228例，酗酒史者34例，原因不明者29例。术后315例获得1～15年的随访，随访结果提示，优良率为86.6%。作者认为手术切开髋关节囊，在彻底清除股骨头内骨坏死囊变组织的同时，植入新鲜自体骨松质和股骨头颈部前外侧植入吻合血管的腓骨，增加了股骨头血液供给，充分减轻了股骨头内压力，腓骨为坚质骨，术后不易吸收，对股骨头颈部起到了支撑作用，并防止了股骨头进一步塌陷。

赵德伟等在临床实践中发现，股骨大转子的外侧隆起部，呈半弧形状，如转移到股骨头上部后，可以使股骨头恢复半球形状，为髋关节功能的恢复提供有利条件。股骨大转子有旋股外侧血管横支供血，属带血运的组织瓣，可以增加坏死股骨头部的血运，纠正其缺血状态。且大转子外侧附有骨膜、腱膜、滑囊等致密组织，能有效地防止粘连，在生物力学应力条件下，逐渐演变成软骨，可起到软骨的作用。为此赵德伟等通过对旋股外侧血管横支进行的解剖学研究认为：旋股外介动脉横支口径较粗，直接向大转子前外侧发出2～3个分支，血管蒂6～9cm，有两条静脉伴行，对大转子前上侧供血范围为3.5cm×2cm×4cm或3.5cm×2cm×3.5cm大小，所以，带该血管为蒂的大转子骨瓣和联合髂骨（膜）瓣可转移到股骨头，在此基础上设计了带旋股外侧血管横支的大转子骨瓣及联合髂骨（膜）瓣转移的方法，治疗不同病变的股骨头缺血性坏死，通过动物实验研究从基础理论上阐明其可行性，并在临床中设计了三种方法七种术式对600例不同病变的股骨头缺血性坏死进行了治疗，通过对疼痛、生活能力、关节活动、行走距离的四项指标的手术前后比较，有显著性差异（ P<0.01）。X线片的术前术后比较，其优良率达90%，有1例取病理证明有软骨样化生。该系列方法适合青壮年股骨头缺血坏死的各期病变的治疗，将保留股骨头的手术治疗带入了全新的境界。

朱盛修等报道于股骨头顶部骺板上方取扇形切开软骨，不损伤骺板，凿一骨槽，刮除病变组织后，向头内植入旋髂深血管髂骨骨膜瓣的方法治疗儿童股骨头缺血性坏死。陈振光等报道采用以旋股内侧血管深支股骨大转子骨膜瓣移位植入为主的综合方法，治疗儿童股骨头缺血性坏死22例，获得半年以上系统随访者20例，平均随访2年3个月，优良率占85%。作者认为本手术能起到有效的减压和提供充分的血液循环，适用于CatterallⅠ～Ⅲ期型病人，对Catterall Ⅳ型亦可收到一定疗效，其残留畸形可待再次手术矫正。赵德伟通过解剖学研究，设计髂前下棘支髂骨膜瓣与升支的髂嵴支髂骨膜瓣在髋前外侧切口内同时切取，分别转移到股骨头骨骺板上下的术式治疗儿童股骨头缺血性坏死。认为该方法可以清除股骨头骺及干骺端死骨及肉芽组织，减轻骨内压及关节囊内压，促进静脉回流，同时增加股骨头骺及干骺端的血运，因而对本病的修复有利，使患儿术后的症状得到一定程度的改善，临床应用11例，术后疗效评价优良率达82%。

在其他部位的骨坏死的研究方面，有人对吻合血管的第二趾骨移植替代Ⅲ期缺血性坏死的月骨进行了解剖学的研究，认为这一方法有解剖学基础，取材方便，形态合适，易于成活。设计了血管蒂头状骨移位替代晚期缺血性坏死的月骨方法，认为可以骨间掌侧动脉背侧支为蒂设计此手术，术式符合腕关节功能解剖和生物力学传导，是治疗晚期月骨缺血性坏死的一种有效方法。采用在X线引导下经皮自体骨髓移植治疗陈旧性腕舟骨骨折9例，经随访8例骨性愈合，作者认为一般医院均可开展。在成人下肢解剖研究的基础上设计以内踝前血管为蒂，可切取舟骨背侧2.0cm×1.0cm×0.5cm大小的骨瓣，用于距骨颈骨折修复；经临床应用证实，手术简便，效果可靠。应用月骨摘除带蒂掌长肌腱填塞术治疗月骨缺血性坏死及合并骨性关节炎病人10例，陈旧性月骨脱位6例，随访1～10年，疗效满意。采用带掌背动脉蒂掌骨骨膜移植治疗腕舟骨无菌坏死12例，均获得成功，并恢复了接近正常的腕关节功能。采用X线引导下经皮自体骨髓移植治疗陈旧性腕舟骨骨折获得初步成功经验。