兔应力性骨折过程中骨骼及骨骼肌组织的形态学改变
作者：齐宗利 董兆申 吴端宗 陈耀明
单位：齐宗利(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)；董兆申(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)；吴端宗(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033) ；陈耀明(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)
关键词：ECT；应力性骨折；形态学
第四军医大学学报000618 摘要:目的 以单光子发射计算机断层仪SPECT作为诊断依据，建立兔应力性骨折(stress fracture, SF)实验模型，观察并探讨SF发生过程中骨骼及骨骼肌形态的变化. 方法 10只兔作为实验组，4只作为对照组. 实验组置于模拟实验装置内，使动物产生跑跳运动. 每天跑跳有效次数约300次. 1 wk训练6 d，共6 wk. 于运动不同时间分别取阳性骨组织和腓肠肌组织行病理学观察. 结果 ①肉眼可见实验组病变部位骨骼较对照侧突起、肿胀，触之较硬. ②随着运动天数的延长，光镜下病变部位骨骼损害加重. ③连续观察结果发现，运动第2～3周肌纤维损伤最为严重. 结论 在SF发生过程中，骨骼肌组织出现损害的日期早于骨组织，说明骨骼肌肉的损害很可能是引起SF发生的原因.
, http://www.100md.com
中图号：R873.01 文献标识码：A
文章编号：1000-2790(2000)06-0705-02
Morphological changes of skeleton and skeletal muscle of rabbits in the experimental model of stress fracture
QI Zong-Li DONG Zhao-Shen WU Duan-Zong CHEN Yao-Ming
(Department of Occupational and Environmental Health, Faculty of Preventive Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033， China)
, 百拇医药
Abstract:AIM To investigate the morphological changes of skeleton and skeletal muscle of rabbits in the experimental model of stress fracture. METHODS During 6 weeks' test, 4 rabbits as an control group, and 10 rabbits were stimulated to run or jump in a special device as experimental group. One or 2 rabbits were sacrificed for the determination in a week. Pathological positive changes of the bone were diagnosed by ECT(electronic computerized tomography), and pathological changes of rabbit sural muscle were observed under the microscope. RESULTS ①The bones from experimental groups were stronger than that from the control group. ②The longer the training day the rabbit lasted, the severer the bone pathological changes were. ③Continues observation of sural muscle found that the damage of sural muscle fiber was much severer during 2～3 weeks. CONCLUSION The early occurrence of the injury of sural muscle might contribute to the occurrence of the experimental stress fracture.
, 百拇医药
Keywords:stress fracture; skeletal muscle; pathological changes
0 引言
应力性骨折(stress fracture, SF)是运动性损伤的常见病. 新兵基础训练中SF的发生率我国在15%～32%[1]；国外报道在5%～24%之间[2]. 对于SF的病因并未完全搞清. 本实验以大白兔为研究对象进行跑跳运动实验，采用单光子发射计算机断层仪(SPECT)进行诊断. 建立了SF实验模型并观察和探讨了SF发生过程中骨骼及骨骼肌形态的变化.
1 材料和方法
1.1 动物和处理 选用本校实验动物研究中心提供的雄性新西兰大白兔14只，分为实验组(n=10)和对照组(n=4). 体质量2.0～2.5 kg. 实验组置于模拟实验装置内，采用高电压(10 kV)，低电流(2～3 μA)电击，使动物产生跑跳运动. 电击时间0.2～0.4 s,10次.min-1，每天跑跳有效次数约300次. 1 wk训练6 d，其他时间同对照组一样在饲养笼内自由活动和饮食. 训练时间共6 wk. 实验组于运动7,14,21,28和35 d分别处死动物1～2只，根据处死前ECT核素扫描结果取相应部位骨骼标本. 骨组织取样后，先用包因氏液脱钙，固定、包埋、切片HE染色观察. 肌肉组织取右侧腓肠肌组织，切成1 cm3组织块， 固定于100 mL.L-1的甲醛液中，石蜡包埋，常规切片,HE染色，光镜下观察. 对照组除无跑跳运动外，饲养、取样条件同实验组.
, 百拇医药
1.2 骨闪烁显像仪及条件 采用美国GE公司SPECT，Starcam3000型低能通用平行孔准直器，128×128矩阵，采集10～30万计数/帧. 采集体位：用苯巴比妥钠麻醉后，取仰卧位，四肢固定于兔台上，取正前位对下肢骨行γ显像. 骨闪烁显像剂：采用99Tcm -MDP 370～740MBq，于iv后2～4 h行骨骼γ显像.
2 结果
肉眼可见病变部位骨骼较对照侧突起、肿胀，触之较硬. 若病变部位位于关节处，多为关节肿胀. 肿胀程度不随运动天数的延长而加重. 实验组双下肢骨骼较对照组粗壮.
2.1 骨骼组织病理改变 对照组(运动0 d组)，骨皮质均匀，骨膜无增生性反应；运动7 d后，骨膜开始出现增生性反应；14 d，骨膜有增生性反应，成骨性的肉芽组织开始增生；21 d，大量成骨性的肉芽组织增生；28 d，大量成骨性的肉芽组织增生和软骨形成，有少量钙化形成；35 d，骨膜大量增生，形成成骨性的肉芽组织，软骨增生及钙化形成. 总而言之，随着运动天数的延长，病变部位骨骼损害加重.
, 百拇医药
2.2 腓肠肌组织的病理学改变 对照组(运动0 d组)肌纤维粗细一致,横纹隐约可见；运动7 d，肌纤维已受到损害，肌纤维宽窄不一,细胞核内移，呈链状排列，肌纤维宽窄不一；14 d，肌纤维宽窄不一更明显，核内移, 呈链状排列,肌纤维间脂肪组织增生；21 d，肌纤维肿胀,呈均质状；28 d，肌纤维染色不均一，局部深染区肌纤维排列不整齐，肌纤维变细，萎缩，有部分断裂，肌浆凝聚；35 d，肌纤维多数染色均匀，排列基本整齐，局部横纹模糊不清，肌细胞聚集，局部肌纤维断裂萎缩. 连续观察结果发现，14～21 d肌纤维损伤最为严重. 之后(28～35 d)并未呈现进行性加重.
3 讨论
应力性骨折是由于没有特异创伤史或因反复应力作用于骨骼而引起的正常骨骼不完全或完全性骨折[3,4]. ECT是近年发展起来的一门新技术，它采用亲骨性放射性药物99Tcm -MDP进行骨闪烁显像，可灵敏显示骨代谢的异常变化，对SF的早期诊断有一定意义. 病变处与健侧骨相应部位的放射性计数比值(SF/N)可以反映SF的损伤范围及程度. ECT对SF的诊断具有早期、灵敏度和准确性高的特点. 本实验正是基于此而建立的实验模型.
, 百拇医药
本实验对ECT诊断为SF部位行骨骼组织病理切片观察，结果显示，训练天数越长病理损伤越严重. 训练7～14 d为骨膜增生阶段，14～21 d为成骨性的肉芽组织增生阶段，21～28 d为软骨形成阶段，28～35 d为软骨增生及钙化形成阶段. 由发展过程来看，这些部位的骨组织出现骨的重新构建过程. 可能与兔在跑跳过程中肌肉对骨骼所产生的各种应力的一种被动适应. 这与李国平等[5]报道基本一致.
光镜下腓肠肌的观察结果发现， 14～21 d肌纤维损伤最为严重. 之后肌肉受损程度未呈现进行性加重. 比较骨骼与肌肉组织的病理损害程度，我们不难发现，骨组织最初出现损害的日期晚于骨骼肌，且前者的损害为渐进性，而后者并非如此. 也就是说，先有骨骼肌的损害和疲劳，然后才有骨骼组织的损害. 说明骨骼的损害似与肌肉疲劳有关[2].
另外，本次实验足部骨骼(跗骨、趾骨)出现SF(16处)比胫骨(6处)要高. 这与李国平等[5]的实验结果明显不同，他们的研究仅见兔胫骨的SF. 原因可能与兔应力性骨折诊断方法的灵敏度、运动强度及时间不同有关.
, 百拇医药
总之，我们利用ECT作为诊断手段，对应力骨折进行动物模型的研究，认为它具有早期、定位准确的特点. 本实验病理切片结果显示，随着运动天数的延长，骨骼病理损害逐渐加重，而肌肉的损害并非如此.
致 谢 病理教研室晏培松教授帮助病理阅片；西京医院核医学科邓敬兰教授帮助核素扫描.
基金项目：全军“九五”攻关课题资助项目(96L048)
作者简介：齐宗利(1968-)，男(汉族)，陕西省岐山县人. 硕士,讲师. Tel.(029)3374866 Email.qizl@263.net or qizlzm@pub.xaonline.com
参考文献:
[1] 李祖国,李良寿,李远贵. 新兵基础训练期间应力骨折的发生率和分布特征[J].人民军医,1993;406(9增刊):21-22.
, 百拇医药
[2] James R. A review of lower limb overuse injuries during basic military training. Part 1:Types of overuse injuries[J]. Milt Med,1993;158(6): 410-421.
[3] Burr DB, Milgrom C, Boyd RD. Experimental stress fractures of the tibia[J]. J Bone Joint Surg,1990;72(-B):370-376.
[4] Richard HD and Helene P. Stress fractures: Current concepts[J]. AJR, 1992; 159(1-3):245-254.
[5] 李国平，张树栋，陈 刚et al.兔应力性骨折的模拟实验研究[J]. 中国运动医学杂志, 1985；4(2):65-68.
收稿日期：2000-01-25
修回日期：2000-02-20, http://www.100md.com
单位：齐宗利(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)；董兆申(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)；吴端宗(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033) ；陈耀明(第四军医大学预防医学系劳动与环境卫生教研室, 陕西 西安 710033)
关键词：ECT；应力性骨折；形态学
第四军医大学学报000618 摘要:目的 以单光子发射计算机断层仪SPECT作为诊断依据，建立兔应力性骨折(stress fracture, SF)实验模型，观察并探讨SF发生过程中骨骼及骨骼肌形态的变化. 方法 10只兔作为实验组，4只作为对照组. 实验组置于模拟实验装置内，使动物产生跑跳运动. 每天跑跳有效次数约300次. 1 wk训练6 d，共6 wk. 于运动不同时间分别取阳性骨组织和腓肠肌组织行病理学观察. 结果 ①肉眼可见实验组病变部位骨骼较对照侧突起、肿胀，触之较硬. ②随着运动天数的延长，光镜下病变部位骨骼损害加重. ③连续观察结果发现，运动第2～3周肌纤维损伤最为严重. 结论 在SF发生过程中，骨骼肌组织出现损害的日期早于骨组织，说明骨骼肌肉的损害很可能是引起SF发生的原因.
, http://www.100md.com
中图号：R873.01 文献标识码：A
文章编号：1000-2790(2000)06-0705-02
Morphological changes of skeleton and skeletal muscle of rabbits in the experimental model of stress fracture
QI Zong-Li DONG Zhao-Shen WU Duan-Zong CHEN Yao-Ming
(Department of Occupational and Environmental Health, Faculty of Preventive Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033， China)
, 百拇医药
Abstract:AIM To investigate the morphological changes of skeleton and skeletal muscle of rabbits in the experimental model of stress fracture. METHODS During 6 weeks' test, 4 rabbits as an control group, and 10 rabbits were stimulated to run or jump in a special device as experimental group. One or 2 rabbits were sacrificed for the determination in a week. Pathological positive changes of the bone were diagnosed by ECT(electronic computerized tomography), and pathological changes of rabbit sural muscle were observed under the microscope. RESULTS ①The bones from experimental groups were stronger than that from the control group. ②The longer the training day the rabbit lasted, the severer the bone pathological changes were. ③Continues observation of sural muscle found that the damage of sural muscle fiber was much severer during 2～3 weeks. CONCLUSION The early occurrence of the injury of sural muscle might contribute to the occurrence of the experimental stress fracture.
, 百拇医药
Keywords:stress fracture; skeletal muscle; pathological changes
0 引言
应力性骨折(stress fracture, SF)是运动性损伤的常见病. 新兵基础训练中SF的发生率我国在15%～32%[1]；国外报道在5%～24%之间[2]. 对于SF的病因并未完全搞清. 本实验以大白兔为研究对象进行跑跳运动实验，采用单光子发射计算机断层仪(SPECT)进行诊断. 建立了SF实验模型并观察和探讨了SF发生过程中骨骼及骨骼肌形态的变化.
1 材料和方法
1.1 动物和处理 选用本校实验动物研究中心提供的雄性新西兰大白兔14只，分为实验组(n=10)和对照组(n=4). 体质量2.0～2.5 kg. 实验组置于模拟实验装置内，采用高电压(10 kV)，低电流(2～3 μA)电击，使动物产生跑跳运动. 电击时间0.2～0.4 s,10次.min-1，每天跑跳有效次数约300次. 1 wk训练6 d，其他时间同对照组一样在饲养笼内自由活动和饮食. 训练时间共6 wk. 实验组于运动7,14,21,28和35 d分别处死动物1～2只，根据处死前ECT核素扫描结果取相应部位骨骼标本. 骨组织取样后，先用包因氏液脱钙，固定、包埋、切片HE染色观察. 肌肉组织取右侧腓肠肌组织，切成1 cm3组织块， 固定于100 mL.L-1的甲醛液中，石蜡包埋，常规切片,HE染色，光镜下观察. 对照组除无跑跳运动外，饲养、取样条件同实验组.
, 百拇医药
1.2 骨闪烁显像仪及条件 采用美国GE公司SPECT，Starcam3000型低能通用平行孔准直器，128×128矩阵，采集10～30万计数/帧. 采集体位：用苯巴比妥钠麻醉后，取仰卧位，四肢固定于兔台上，取正前位对下肢骨行γ显像. 骨闪烁显像剂：采用99Tcm -MDP 370～740MBq，于iv后2～4 h行骨骼γ显像.
2 结果
肉眼可见病变部位骨骼较对照侧突起、肿胀，触之较硬. 若病变部位位于关节处，多为关节肿胀. 肿胀程度不随运动天数的延长而加重. 实验组双下肢骨骼较对照组粗壮.
2.1 骨骼组织病理改变 对照组(运动0 d组)，骨皮质均匀，骨膜无增生性反应；运动7 d后，骨膜开始出现增生性反应；14 d，骨膜有增生性反应，成骨性的肉芽组织开始增生；21 d，大量成骨性的肉芽组织增生；28 d，大量成骨性的肉芽组织增生和软骨形成，有少量钙化形成；35 d，骨膜大量增生，形成成骨性的肉芽组织，软骨增生及钙化形成. 总而言之，随着运动天数的延长，病变部位骨骼损害加重.
, 百拇医药
2.2 腓肠肌组织的病理学改变 对照组(运动0 d组)肌纤维粗细一致,横纹隐约可见；运动7 d，肌纤维已受到损害，肌纤维宽窄不一,细胞核内移，呈链状排列，肌纤维宽窄不一；14 d，肌纤维宽窄不一更明显，核内移, 呈链状排列,肌纤维间脂肪组织增生；21 d，肌纤维肿胀,呈均质状；28 d，肌纤维染色不均一，局部深染区肌纤维排列不整齐，肌纤维变细，萎缩，有部分断裂，肌浆凝聚；35 d，肌纤维多数染色均匀，排列基本整齐，局部横纹模糊不清，肌细胞聚集，局部肌纤维断裂萎缩. 连续观察结果发现，14～21 d肌纤维损伤最为严重. 之后(28～35 d)并未呈现进行性加重.
3 讨论
应力性骨折是由于没有特异创伤史或因反复应力作用于骨骼而引起的正常骨骼不完全或完全性骨折[3,4]. ECT是近年发展起来的一门新技术，它采用亲骨性放射性药物99Tcm -MDP进行骨闪烁显像，可灵敏显示骨代谢的异常变化，对SF的早期诊断有一定意义. 病变处与健侧骨相应部位的放射性计数比值(SF/N)可以反映SF的损伤范围及程度. ECT对SF的诊断具有早期、灵敏度和准确性高的特点. 本实验正是基于此而建立的实验模型.
, 百拇医药
本实验对ECT诊断为SF部位行骨骼组织病理切片观察，结果显示，训练天数越长病理损伤越严重. 训练7～14 d为骨膜增生阶段，14～21 d为成骨性的肉芽组织增生阶段，21～28 d为软骨形成阶段，28～35 d为软骨增生及钙化形成阶段. 由发展过程来看，这些部位的骨组织出现骨的重新构建过程. 可能与兔在跑跳过程中肌肉对骨骼所产生的各种应力的一种被动适应. 这与李国平等[5]报道基本一致.
光镜下腓肠肌的观察结果发现， 14～21 d肌纤维损伤最为严重. 之后肌肉受损程度未呈现进行性加重. 比较骨骼与肌肉组织的病理损害程度，我们不难发现，骨组织最初出现损害的日期晚于骨骼肌，且前者的损害为渐进性，而后者并非如此. 也就是说，先有骨骼肌的损害和疲劳，然后才有骨骼组织的损害. 说明骨骼的损害似与肌肉疲劳有关[2].
另外，本次实验足部骨骼(跗骨、趾骨)出现SF(16处)比胫骨(6处)要高. 这与李国平等[5]的实验结果明显不同，他们的研究仅见兔胫骨的SF. 原因可能与兔应力性骨折诊断方法的灵敏度、运动强度及时间不同有关.
, 百拇医药
总之，我们利用ECT作为诊断手段，对应力骨折进行动物模型的研究，认为它具有早期、定位准确的特点. 本实验病理切片结果显示，随着运动天数的延长，骨骼病理损害逐渐加重，而肌肉的损害并非如此.
致 谢 病理教研室晏培松教授帮助病理阅片；西京医院核医学科邓敬兰教授帮助核素扫描.
基金项目：全军“九五”攻关课题资助项目(96L048)
作者简介：齐宗利(1968-)，男(汉族)，陕西省岐山县人. 硕士,讲师. Tel.(029)3374866 Email.qizl@263.net or qizlzm@pub.xaonline.com
参考文献:
[1] 李祖国,李良寿,李远贵. 新兵基础训练期间应力骨折的发生率和分布特征[J].人民军医,1993;406(9增刊):21-22.
, 百拇医药
[2] James R. A review of lower limb overuse injuries during basic military training. Part 1:Types of overuse injuries[J]. Milt Med,1993;158(6): 410-421.
[3] Burr DB, Milgrom C, Boyd RD. Experimental stress fractures of the tibia[J]. J Bone Joint Surg,1990;72(-B):370-376.
[4] Richard HD and Helene P. Stress fractures: Current concepts[J]. AJR, 1992; 159(1-3):245-254.
[5] 李国平，张树栋，陈 刚et al.兔应力性骨折的模拟实验研究[J]. 中国运动医学杂志, 1985；4(2):65-68.
收稿日期：2000-01-25
修回日期：2000-02-20, http://www.100md.com