股骨头充足的微血管灌注对于维持关节软骨和骨的结构完整性和功能至关重要。股骨头的主要血液供应来自支持带动脉,主要起源于旋股内侧动脉(MCFA),其次为旋股外侧动脉(LCFA)和偶尔的闭孔动脉。

以上动脉在股骨头中央区的骨骺周围分支为更小的骨内骨骺血管,为软骨下骨和关节软骨供血。这些骨内血管形成了密集的皮质下和软骨下微血管网络,对维持骨和软骨健康至关重要。此外,通过股骨头凹进入的凹动脉也对股骨头的血管化有重要贡献。

请查阅股骨头坏死血供研究史上的鸿篇巨著:

Trueta:成年男性股骨头的血管解剖

这一精细微血管网络的破坏,尤其是软骨下区域,与非创伤性股骨头坏死(ONFH)的发病机制有关,可导致股骨头塌陷。同样,Legg-Calve-Perthes病(LCP)是儿童期特发性缺血性坏死和股骨头塌陷的常见原因,影响人类和犬类。

此外,软骨下微血管不足与股骨头的病理性骨折(SIFFH)有关,突出了微血管健康在维持股骨头完整性中的关键作用。最近的研究表明,SIFFH和ONFH虽然是不同的疾病,但由于微血管受损和松质骨减弱,表现出相似的模式。此外,显微外科的最新趋势已转向与骨强度相关的微血管网络效率。然而,目前尚无研究比较股骨头骨软骨部分微血管密度和分布的区域差异,这对于优化与微循环相关的骨软骨疾病的治疗技术非常重要。

量化股骨头骨小梁内微血管的区域分布了解股骨头内的骨内血管分布对于保持其结构完整性和功能的重要性,大连医科大学的研究人员全面分析了比格犬股骨头皮质下区和中央区的微血管分布,相关研究成果刊发在最新的《骨科手术与研究杂志》

研究人员比较了雌雄比格犬股骨头皮质下区和中央区的血管直径、密度、长度密度及骨软骨参数。

比格犬

Canis lupus familiarisE

比格犬是一种中小型家犬,以其强大的嗅觉和追踪能力闻名,常用于狩猎和搜救任务。由于其与人类和其他四足动物的结构相似性,比格犬已成为比较解剖学和转化研究的宝贵模型。

该研究在骨小梁内发现了一个发育良好的骨内微血管网络,类似于Volkmann管,并与软骨下密质骨的Haversian系统相整合。密集的毛细血管网络穿过骨小梁和皮质骨,为关节软骨提供血液供应。皮质下微血管比中央区更密集,血管直径更细、长度更短。股骨头中部的皮质下血管密度高于上部和下部。观察到皮质内面积、组织面积、平均皮质宽度、骨表面和骨小梁间距之间存在强正相关。静止表面与软骨密度之间存在中度负相关。在血管分布或骨指标方面未观察到显著的性别差异。
根据微血管的空间分布,中央区作为骨内主要血管的通道,为软骨下骨(包括皮质和关节软骨)供血。这些发现为犬解剖学中正常骨内微血管和骨指标建立了基线参考值,可用于诊断和治疗与骨软骨疾病相关的疾病。

图1 基于Micro CT成像的3D重建。红色表示填充了对比硅胶的微血管网,黄色表示皮质和骨小梁。(A和B):比格犬股骨近端后侧的正面视图,显示大的骨内动脉进入股骨颈(蓝色箭头)。微血管网络在骨小梁内可见(蓝色矩形),支持带动脉上、下分支通过股骨颈和头颈交界处的皮质孔隙和营养孔进入(绿色箭头)。(C):下视图显示皮质骨、髓腔和髓内微血管网络;绿色箭头指示头颈交界处下支持带分支的进入点。(D):股骨头骨内血管的体积渲染图像(绿色);皮质和骨小梁已被移除。下支持带动脉的主干和分支(红色箭头)、上支持带动脉(黄色箭头)和骨内动脉环(蓝色箭头)清晰可见。

图2 经Masson三色染色的比格犬股骨非脱钙塑化硬组织冠状切面。
线1:头颈交界区;线2和3:划分股骨头的软骨下骨与中央区;线4和5:将股骨头分为上部、中部和下部。(比例尺:0.5毫米)

图3:柱状图显示比格犬股骨头皮质下区与中央区骨内血管化的对比结果。

股骨头软骨下骨和关节软骨的血供来源
A:雌雄股骨头血管密度无显著差异。
B-F:软骨下骨与中央区内不同分区的血管密度差异比较。
G:软骨厚度以中部最厚,其次为下部和上部。

图4:未染色的塑化组织切片
(A) 股骨头软骨下区与皮质下区显示骨小梁内微管(蓝色箭头)与骨单位哈弗系统(红色箭头)融合,★:关节软骨,冠状切面,200倍。
(B) 股骨头中央区骨小梁内微管连接相邻骨髓腔(蓝色箭头),皮质-小梁交界处可见成熟骨单位(红色箭头),冠状切面,200倍。
(C) 软骨下密质骨微血管系统由骨膜系统(蓝色箭头)和骨小梁骨骺系统构成,骨软骨交界处黑色沉积为灌注硅胶(红色箭头),★:关节软骨,冠状切面,400倍。
(D和E) 骨髓腔内的微血管分布(红色箭头)穿行于骨小梁与密质骨,双头箭头标注:蓝色:软骨,黄色:软骨下皮质,绿色:皮质下区,冠状切面,100倍。
(F) 皮质下区骨髓腔内骨骺动脉最小分支(1000倍,横切面)。
(G) 凹动脉经关节软骨进入股骨头的穿入点(黄色箭头),皮质下区与中央区微血管对比(红色箭头),横切面,40倍。(比例尺:A-F图100微米,G图500微米。缩写:BM:骨髓,Trb.:骨小梁)

本研究详细揭示了比格犬股骨头的显微结构与组织形态计量学特征,阐明了骨内微血管系统与骨软骨组织间的复杂关联。研究发现:


骨小梁内存在发育完善的微血管网络,其形态类似Volkmann氏管,并与致密骨的Haversian系统相整合;

血管分布区域差异

皮质下区域内血管密度更高;

中央区血管直径及长度更大;

性别无影响:血管化参数与骨计量学指标均未呈现显著性别差异;

中央区功能:作为骨内主要血管通道,向皮质下区(含薄层皮质与关节软骨)供血。

该研究首次建立了比格犬正常骨内微血管系统与骨计量学的基线数据,为骨软骨疾病诊断及治疗策略研发提供了理论基础。