引用本文： 魏秋實, 楊帆, 陳嘵俊, 何敏聰, 陳鎮秋, 張慶文, 何偉. 激素性與酒精性股骨頭壞死患者骨標本壞死區域病理與顯微結構特點分析. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(7): 866-872. doi: 10.7507/1002-1892.201711130 復制
股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是好發于中青年患者的難治性疾病之一，逐漸進展到股骨頭塌陷影響髖關節功能，對患者的身心健康造成一定程度影響[1]。ONFH 也是一類具有高度異質性的疾病，我們在臨床中觀察到，具有相似臨床癥狀和影像表現的患者，往往有著不一樣的疾病轉歸和預后，它們對于同一治療方案的反應性迥然不同。其原因在于目前對 ONFH 病理特點的認識還不充分。盡管有文獻報道了 ONFH 標本不同病理區域的特點[2-4]，但并未將其按照病因類型進行區分。眾所周知，應用激素和飲酒是誘發 ONFH 的兩大主要原因[5-6]，這種異質性可能與不同病因導致的股骨頭內骨組織出現不同病理變化有關。本研究通過組織病理學、micro-CT 骨計量學觀察激素性與酒精性 ONFH 患者骨標本壞死區域的病理與顯微結構特點，旨在為臨床、影像與病理學相關性研究提供實驗基礎。
1 材料與方法
1.1 組織來源
收集 2015 年 8 月—2016 年 4 月于廣州中醫藥大學第一附屬醫院三骨科因 ONFH 行人工全髖關節置換術的股骨頭標本 30 個。其中男 22 例，女 8 例；年齡 26～69 歲，平均 48.4 歲。酒精性 ONFH 15 例，激素性 15 例；國際骨循環協會（ARCO）Ⅲ 期 16 例，Ⅳ 期 14 例。其中酒精性 ONFH 患者中 ARCO Ⅲ 期 6 例、Ⅳ 期 9 例，激素性 ONFH 患者中 ARCO Ⅲ 期 10 例、Ⅳ 期 5 例，兩組分期構成比較差異無統計學意義（Z=2.143，P=0.143）。本研究獲廣州中醫藥大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準，并在中國臨床試驗注冊中心注冊（ChiCTR-RPC-15006290）；患者均簽署知情同意書。
1.2 主要儀器
組織切片機、TP1020 自動組織處理機、Autostainer XL 自動染色機、自配圖像分析軟件（Leica 公司，德國）；Skyscan1172 Micro-CT（Bruker 公司，比利時）。
1.3 觀測指標
1.3.1 大體觀察
取激素性與酒精性 ONFH 患者骨標本不同區域（壞死區、硬化區、正常區）骨組織切片，大體觀察股骨頭內不同病理結構、骨小梁、囊性變及肉芽組織等。
1.3.2 HE 染色觀察
取上述骨組織，置于 4% 多聚甲醛溶液固定 24 h，EDTA 微波脫鈣，經 75%、85%、95%、100% 乙醇梯度脫水，二甲苯透明，石蠟包埋，5 μm 厚切片，常規 HE 染色，光鏡下觀察各組骨小梁、骨細胞、髓腔脂肪細胞的變化，并計算空骨陷窩率。
1.3.3 Micro-CT 掃描與骨微結構定量分析
將完整股骨頭標本置于 Micro-CT 系統中掃描，掃描分辨率為 23 μm，單次掃描時間為 4 h。掃描參數：80 kV，88 μA，每次掃描的旋轉角度為 0.4°，共旋轉 180° 掃描，23 μm 為一斷層。確定壞死區、硬化區、正常區的位置后，在每個區域分別選取 3 個長方體信息區進行重建（1.0 cm×0.5 cm×0.5 cm）。使用 Micro-CT 自帶軟件 CT-vox 進行三維重建，并使用 CTan 對各區域進行骨小梁參數計量。參數：骨小梁相對體積（bone volume to total volume，BV/TV）、骨表面積與骨骼體積比（bone surface area to bone volume ratio，BS/BV）、骨礦密度（bone mineral density，BMD）、骨礦容量（bone mineral content，BMC）、結構模型指數（structure model index，SMI）、骨小梁數目（trabecular plate number，Tb.N）、骨小梁厚度（trabecular plate thickness，Tb.Th）、骨小梁間隙（trabecular spacing，Tb.Sp）。
1.4 統計學方法
采用 SPSS18.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 大體觀察
激素性與酒精性 ONFH 骨組織切片大體觀察示，可將內部結構分為壞死區、硬化區和正常區。兩組共同特點是均有骨小梁連續性中斷，骨小梁吸收區域有囊變被肉芽組織取代，壞死區為淡黃色致密組織，硬化帶為灰白色堅硬組織，硬化區下方為正常組織區。激素性 ONFH 壞死區與硬化區之間有壞死骨吸收、肉芽組織形成及血管新生的痕跡，壞死區被軟骨和硬化區所包繞。酒精性 ONFH 壞死區與硬化區之間有壞死骨吸收，吸收區內填充纖維組織，血管新生痕跡不明顯。見圖 1。
圖1
激素性與酒精性 ONFH 患者的股骨頭標本大體觀察
從左至右依次為 X 線片、整體外觀及骨組織切片觀察 1：壞死區 2：硬化區 3：正常區 a. 激素性 ONFH；b. 酒精性 ONFH
Figure1. Gross observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for X-ray film, specimen appearance, and bone tissue slices 1: Necrotic region 2: Sclerotic region 3: Normal region a. Steroid-induced ONFH; b. Alcohol-induced ONFH
2.2 HE 染色觀察
激素性和酒精性 ONFH 壞死區均有骨質結構紊亂，骨髓壞死，骨陷窩空虛，其中激素性 ONFH 骨小梁結構和連續性破壞更嚴重；硬化區骨質連續，但不規則，可見骨髓細胞，骨陷窩內填充骨細胞，其中酒精性 ONFH 骨小梁更粗，連續性更好；正常區脫鈣后骨質較少，可見骨髓細胞，骨陷窩內填充骨細胞，兩種 ONFH 正常區無區別。見圖 2。
圖2
激素性與酒精性ONFH患者股骨頭標本各區域HE染色觀察
從左至右放大倍數分別為×40 和×200 a. 激素性壞死區；b. 酒精性壞死區；c. 激素性硬化區；d. 酒精性硬化區；e. 激素性正常區；f. 酒精性正常區
Figure2. HE staining observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for 40- and 200-folds a. Steroid-induced necrotic region; b. Alcohol-induced necrotic region; c. Steroid-induced sclerotic region; d. Alcohol-induced sclerotic region; e. Steroid-induced normal region; f. Alcohol-induced normal region
激素性 ONFH 壞死區的空骨陷窩率明顯高于酒精性 ONFH，差異有統計學意義（P<0.05）；兩種 ONFH 硬化區和正常區空骨陷窩率比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
表1
激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本各區域空骨陷窩率 比較（n=6，%，
）
Table1.
Comparison of rate of empty bone lacunae in different regions of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH (n=6, %,
)
2.3 Micro-CT 掃描與骨微結構定量分析
激素性 ONFH 壞死區與硬化區之間區域在 Micro-CT 圖像中是低密度區（黑色），形態不規則，對應部位大體標本可見有富含血運的肉芽組織形成。而酒精性 ONFH 壞死區與硬化區之間區域同樣存在低密度區（黑色），對應部位大體標本可見無血運的纖維肉芽組織形成。見圖 3。
圖3
激素性與酒精性ONFH患者股骨頭標本Micro-CT掃描觀察
從左至右依次為二維圖像及三維重建圖像 1：壞死區 2：硬化區 3：正常區 a. 激素性 ONFH；b. 酒精性 ONFH
Figure3. Micro-CT scanning observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for two-dimensional and three-dimensional reconstruction images 1: Necrotic region 2: Sclerotic region 3: Normal region a. Steroid-induced ONFH; b. Alcohol-induced ONFH
骨微結構定量分析顯示，激素性 ONFH 壞死區和硬化區 BV/TV、BMD、BMC、Tb.N、Tb.Th 明顯低于酒精性 ONFH，BS/BV、SMI、Tb.Sp 顯著高于酒精性 ONFH，差異均有統計學意義（P<0.01）。兩種 ONFH 正常區上述各指標比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 2。
表2
激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本各區域骨計量學分析（n=9，
）
Table2.
Histomorphometry for femoral head necrosis in different regions of bone samples between steroid and alcohol-induced ONFH groups (n=9，
)
3 討論
保留自身髖關節對于中青年 ONFH 患者具有很高的臨床價值，也是該病治療的發展方向[7]。目前 ONFH 的早期診斷率和治療有效率較前有明顯提高[8-9]，但仍存在著很多診斷上的誤判和治療上的誤區。因為 ONFH 患者具有高度的異質性特點，即具有相似的臨床癥狀、壞死分期和影像表現，卻具有截然不同的臨床轉歸，這可能與它們在分子、遺傳改變上出現顯著的差異有關[10-12]，這種差異表現在患者的臨床治療反應、影像學表現及股骨頭生存率方面。一直以來，ONFH 的預后評估都是以臨床癥狀和影像學表現為主要依據，并未考慮疾病所處的病理階段以及對應的病理組織學特征。
在 ONFH 病理過程中，塌陷是 ONFH 最關鍵的病理改變，塌陷的發生是骨修復與持續應力綜合作用的結果，塌陷是否發生是疾病性質轉歸的關鍵[13]。一旦發生塌陷，關節軟骨、關節形態將不可避免地受到破壞，最終導致關節的病廢[14]。因此，研究保髖必須研究塌陷，了解塌陷發生的病理機制，必須準確判斷其病理狀態，也就是判斷骨修復狀態，才能更好地認識 ONFH 生物異質性，及時采取相應措施治療。
激素應用和酗酒是引起 ONFH 的兩大主要誘因[5-6]。本研究大體觀察結果顯示，激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本中壞死區、硬化區和正常區是兩組共性病理特征，病理標本 HE 染色示兩組壞死區空骨陷窩率均超過 85%，硬化區和正常區骨陷窩內均有存活的骨細胞。兩組區別在于激素性 ONFH 壞死區骨小梁結構與排列破壞嚴重，數量明顯減少，壞死區與硬化區交界處有大量紅色的骨吸收區域，其內血運較豐富；而酒精性 ONFH 壞死區骨小梁結構與排列亦有破壞，數量也有減少，但比激素性 ONFH 破壞較輕，壞死區與硬化區交界處有骨吸收區域，但其內僅有纖維組織填充，血運不明顯。可以初步推測，激素性 ONFH 是以骨吸收增強為特點的溶骨性骨質破壞為主，其自身激發的骨修復形式可能遵循爬行替代（先破壞后成骨）原則，因為內含血運豐富的肉芽組織，持續的應力刺激使血運瘀滯，未能及時成骨，可能是其發生塌陷的原因。酒精性 ONFH 是以骨形成減弱為特點的凝固性骨質破壞為主，其自身激發的骨修復形式可能遵循提高成骨能力的原則，因為缺乏血運無法實現骨修復，骨營養不足，脆性增強，可能是其發生塌陷的原因。無論是哪種骨質破壞，均可改變骨小梁的空間排列以及立體結構，導致力學強度喪失，最終發生塌陷。因此，我們在臨床上觀察到的具有相似臨床癥狀（疼痛）和影像學表現（囊性變、塌陷）的患者，對同一治療方案出現不同臨床結局的異質性特點，可能是與不同病因的 ONFH 患者骨修復形式不同有關。
然而，Samara 等[2]在針對 ONFH 患者骨組織標本的基因學研究中發現，與正常區相比，壞死區成骨相關的骨保護素（osteoprotegerin，OPG）基因低表達，破骨相關的 NF-κB 受體活化因子配基（receptor activator of nuclear factor-κ B ligand，RANKL）高表達，從而對骨代謝產生影響，是股骨頭塌陷的主要原因。Miao 等[3]同樣檢測 ONFH 患者骨組織標本發現，與正常區相比，壞死區 RANKL 表達增高，而 OPG 表達有降低趨勢，但無統計學差異。Song 等[4]通過建立兔激素性 ONFH 模型，證明了股骨頭骨組織中 OPG、血管形成相關的 VEGF 低表達，而 RANKL 高表達。然而，這些研究并未區分不同病因誘發 ONFH 在基因學上的差異，亦無法解釋 ONFH 異質性的原因。這似乎給本研究下一步工作提供了思路，針對不同病因的 ONFH 不同區域骨組織中分子生物學改變的研究，可以為本研究的病理學差異提供更有說服力的證據。
在骨計量學方面，采用 Micro-CT 圖像分析和骨計量可直觀顯示骨組織空間結構特點，準確進行定量化分析[15]。Wang 等[16-17]應用 Micro-CT 將 ONFH 骨標本的壞死區、硬化區和正常區進行三維重建并進行分析，發現壞死區的骨小梁連續性破壞，結構散亂（BV/TV、BMD、BMC、Tb.N 均降低）；硬化區的骨小梁結構增厚，數目增多，間隙變窄（BV/TV 增加，Tb.Sp 降低）；正常區的骨小梁結構完整，厚度分布均勻。本研究進一步對比了激素性和酒精性 ONFH 不同區域骨組織的空間結構特點，發現兩組股骨頭壞死區和硬化區的骨小梁空間結構明顯改變。與酒精性 ONFH 相比，激素性壞死區 BMD、BMC、Tb.N 降低，Tb.Sp 增大，SMI 增大（桿狀骨小梁增多）；激素性硬化區上述參數變化趨勢與壞死區一致；兩組正常區各骨參數無統計學差異。骨計量學結果再次驗證了大體標本、病理標本的結果，即激素性 ONFH 壞死區骨空間結構及骨量明顯低于酒精性 ONFH，該結果支持激素性 ONFH 是以骨吸收增強為特點的溶骨性骨質破壞為主，酒精性 ONFH 是以骨形成減弱為特點的凝固性骨質破壞為主的推測。
綜上述，本研究從激素性和酒精性 ONFH 不同區域骨小梁的病理和空間結構差異推測不同病因誘發 ONFH 的骨修復特點，分析了 ONFH 異質性的可能原因，為 ONFH 的早期診斷和治療提供了新的指導思想和研究方向。下一步將在分子生物學層面深入研究激素性和酒精性 ONFH 的病理特點，為選擇最佳治療方法提供證據。
股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是好發于中青年患者的難治性疾病之一，逐漸進展到股骨頭塌陷影響髖關節功能，對患者的身心健康造成一定程度影響[1]。ONFH 也是一類具有高度異質性的疾病，我們在臨床中觀察到，具有相似臨床癥狀和影像表現的患者，往往有著不一樣的疾病轉歸和預后，它們對于同一治療方案的反應性迥然不同。其原因在于目前對 ONFH 病理特點的認識還不充分。盡管有文獻報道了 ONFH 標本不同病理區域的特點[2-4]，但并未將其按照病因類型進行區分。眾所周知，應用激素和飲酒是誘發 ONFH 的兩大主要原因[5-6]，這種異質性可能與不同病因導致的股骨頭內骨組織出現不同病理變化有關。本研究通過組織病理學、micro-CT 骨計量學觀察激素性與酒精性 ONFH 患者骨標本壞死區域的病理與顯微結構特點，旨在為臨床、影像與病理學相關性研究提供實驗基礎。
1 材料與方法
1.1 組織來源
收集 2015 年 8 月—2016 年 4 月于廣州中醫藥大學第一附屬醫院三骨科因 ONFH 行人工全髖關節置換術的股骨頭標本 30 個。其中男 22 例，女 8 例；年齡 26～69 歲，平均 48.4 歲。酒精性 ONFH 15 例，激素性 15 例；國際骨循環協會（ARCO）Ⅲ 期 16 例，Ⅳ 期 14 例。其中酒精性 ONFH 患者中 ARCO Ⅲ 期 6 例、Ⅳ 期 9 例，激素性 ONFH 患者中 ARCO Ⅲ 期 10 例、Ⅳ 期 5 例，兩組分期構成比較差異無統計學意義（Z=2.143，P=0.143）。本研究獲廣州中醫藥大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準，并在中國臨床試驗注冊中心注冊（ChiCTR-RPC-15006290）；患者均簽署知情同意書。
1.2 主要儀器
組織切片機、TP1020 自動組織處理機、Autostainer XL 自動染色機、自配圖像分析軟件（Leica 公司，德國）；Skyscan1172 Micro-CT（Bruker 公司，比利時）。
1.3 觀測指標
1.3.1 大體觀察
取激素性與酒精性 ONFH 患者骨標本不同區域（壞死區、硬化區、正常區）骨組織切片，大體觀察股骨頭內不同病理結構、骨小梁、囊性變及肉芽組織等。
1.3.2 HE 染色觀察
取上述骨組織，置于 4% 多聚甲醛溶液固定 24 h，EDTA 微波脫鈣，經 75%、85%、95%、100% 乙醇梯度脫水，二甲苯透明，石蠟包埋，5 μm 厚切片，常規 HE 染色，光鏡下觀察各組骨小梁、骨細胞、髓腔脂肪細胞的變化，并計算空骨陷窩率。
1.3.3 Micro-CT 掃描與骨微結構定量分析
將完整股骨頭標本置于 Micro-CT 系統中掃描，掃描分辨率為 23 μm，單次掃描時間為 4 h。掃描參數：80 kV，88 μA，每次掃描的旋轉角度為 0.4°，共旋轉 180° 掃描，23 μm 為一斷層。確定壞死區、硬化區、正常區的位置后，在每個區域分別選取 3 個長方體信息區進行重建（1.0 cm×0.5 cm×0.5 cm）。使用 Micro-CT 自帶軟件 CT-vox 進行三維重建，并使用 CTan 對各區域進行骨小梁參數計量。參數：骨小梁相對體積（bone volume to total volume，BV/TV）、骨表面積與骨骼體積比（bone surface area to bone volume ratio，BS/BV）、骨礦密度（bone mineral density，BMD）、骨礦容量（bone mineral content，BMC）、結構模型指數（structure model index，SMI）、骨小梁數目（trabecular plate number，Tb.N）、骨小梁厚度（trabecular plate thickness，Tb.Th）、骨小梁間隙（trabecular spacing，Tb.Sp）。
1.4 統計學方法
采用 SPSS18.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 大體觀察
激素性與酒精性 ONFH 骨組織切片大體觀察示，可將內部結構分為壞死區、硬化區和正常區。兩組共同特點是均有骨小梁連續性中斷，骨小梁吸收區域有囊變被肉芽組織取代，壞死區為淡黃色致密組織，硬化帶為灰白色堅硬組織，硬化區下方為正常組織區。激素性 ONFH 壞死區與硬化區之間有壞死骨吸收、肉芽組織形成及血管新生的痕跡，壞死區被軟骨和硬化區所包繞。酒精性 ONFH 壞死區與硬化區之間有壞死骨吸收，吸收區內填充纖維組織，血管新生痕跡不明顯。見圖 1。
圖1
激素性與酒精性 ONFH 患者的股骨頭標本大體觀察
從左至右依次為 X 線片、整體外觀及骨組織切片觀察 1：壞死區 2：硬化區 3：正常區 a. 激素性 ONFH；b. 酒精性 ONFH
Figure1. Gross observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for X-ray film, specimen appearance, and bone tissue slices 1: Necrotic region 2: Sclerotic region 3: Normal region a. Steroid-induced ONFH; b. Alcohol-induced ONFH
2.2 HE 染色觀察
激素性和酒精性 ONFH 壞死區均有骨質結構紊亂，骨髓壞死，骨陷窩空虛，其中激素性 ONFH 骨小梁結構和連續性破壞更嚴重；硬化區骨質連續，但不規則，可見骨髓細胞，骨陷窩內填充骨細胞，其中酒精性 ONFH 骨小梁更粗，連續性更好；正常區脫鈣后骨質較少，可見骨髓細胞，骨陷窩內填充骨細胞，兩種 ONFH 正常區無區別。見圖 2。
圖2
激素性與酒精性ONFH患者股骨頭標本各區域HE染色觀察
從左至右放大倍數分別為×40 和×200 a. 激素性壞死區；b. 酒精性壞死區；c. 激素性硬化區；d. 酒精性硬化區；e. 激素性正常區；f. 酒精性正常區
Figure2. HE staining observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for 40- and 200-folds a. Steroid-induced necrotic region; b. Alcohol-induced necrotic region; c. Steroid-induced sclerotic region; d. Alcohol-induced sclerotic region; e. Steroid-induced normal region; f. Alcohol-induced normal region
激素性 ONFH 壞死區的空骨陷窩率明顯高于酒精性 ONFH，差異有統計學意義（P<0.05）；兩種 ONFH 硬化區和正常區空骨陷窩率比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表 1。
表1
激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本各區域空骨陷窩率 比較（n=6，%，
）
Table1.
Comparison of rate of empty bone lacunae in different regions of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH (n=6, %,
)
2.3 Micro-CT 掃描與骨微結構定量分析
激素性 ONFH 壞死區與硬化區之間區域在 Micro-CT 圖像中是低密度區（黑色），形態不規則，對應部位大體標本可見有富含血運的肉芽組織形成。而酒精性 ONFH 壞死區與硬化區之間區域同樣存在低密度區（黑色），對應部位大體標本可見無血運的纖維肉芽組織形成。見圖 3。
圖3
激素性與酒精性ONFH患者股骨頭標本Micro-CT掃描觀察
從左至右依次為二維圖像及三維重建圖像 1：壞死區 2：硬化區 3：正常區 a. 激素性 ONFH；b. 酒精性 ONFH
Figure3. Micro-CT scanning observation of bone samples between steroid-induced and alcohol-induced ONFH groupsForm left to right for two-dimensional and three-dimensional reconstruction images 1: Necrotic region 2: Sclerotic region 3: Normal region a. Steroid-induced ONFH; b. Alcohol-induced ONFH
骨微結構定量分析顯示，激素性 ONFH 壞死區和硬化區 BV/TV、BMD、BMC、Tb.N、Tb.Th 明顯低于酒精性 ONFH，BS/BV、SMI、Tb.Sp 顯著高于酒精性 ONFH，差異均有統計學意義（P<0.01）。兩種 ONFH 正常區上述各指標比較差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 2。
表2
激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本各區域骨計量學分析（n=9，
）
Table2.
Histomorphometry for femoral head necrosis in different regions of bone samples between steroid and alcohol-induced ONFH groups (n=9，
)
3 討論
保留自身髖關節對于中青年 ONFH 患者具有很高的臨床價值，也是該病治療的發展方向[7]。目前 ONFH 的早期診斷率和治療有效率較前有明顯提高[8-9]，但仍存在著很多診斷上的誤判和治療上的誤區。因為 ONFH 患者具有高度的異質性特點，即具有相似的臨床癥狀、壞死分期和影像表現，卻具有截然不同的臨床轉歸，這可能與它們在分子、遺傳改變上出現顯著的差異有關[10-12]，這種差異表現在患者的臨床治療反應、影像學表現及股骨頭生存率方面。一直以來，ONFH 的預后評估都是以臨床癥狀和影像學表現為主要依據，并未考慮疾病所處的病理階段以及對應的病理組織學特征。
在 ONFH 病理過程中，塌陷是 ONFH 最關鍵的病理改變，塌陷的發生是骨修復與持續應力綜合作用的結果，塌陷是否發生是疾病性質轉歸的關鍵[13]。一旦發生塌陷，關節軟骨、關節形態將不可避免地受到破壞，最終導致關節的病廢[14]。因此，研究保髖必須研究塌陷，了解塌陷發生的病理機制，必須準確判斷其病理狀態，也就是判斷骨修復狀態，才能更好地認識 ONFH 生物異質性，及時采取相應措施治療。
激素應用和酗酒是引起 ONFH 的兩大主要誘因[5-6]。本研究大體觀察結果顯示，激素性和酒精性 ONFH 股骨頭標本中壞死區、硬化區和正常區是兩組共性病理特征，病理標本 HE 染色示兩組壞死區空骨陷窩率均超過 85%，硬化區和正常區骨陷窩內均有存活的骨細胞。兩組區別在于激素性 ONFH 壞死區骨小梁結構與排列破壞嚴重，數量明顯減少，壞死區與硬化區交界處有大量紅色的骨吸收區域，其內血運較豐富；而酒精性 ONFH 壞死區骨小梁結構與排列亦有破壞，數量也有減少，但比激素性 ONFH 破壞較輕，壞死區與硬化區交界處有骨吸收區域，但其內僅有纖維組織填充，血運不明顯。可以初步推測，激素性 ONFH 是以骨吸收增強為特點的溶骨性骨質破壞為主，其自身激發的骨修復形式可能遵循爬行替代（先破壞后成骨）原則，因為內含血運豐富的肉芽組織，持續的應力刺激使血運瘀滯，未能及時成骨，可能是其發生塌陷的原因。酒精性 ONFH 是以骨形成減弱為特點的凝固性骨質破壞為主，其自身激發的骨修復形式可能遵循提高成骨能力的原則，因為缺乏血運無法實現骨修復，骨營養不足，脆性增強，可能是其發生塌陷的原因。無論是哪種骨質破壞，均可改變骨小梁的空間排列以及立體結構，導致力學強度喪失，最終發生塌陷。因此，我們在臨床上觀察到的具有相似臨床癥狀（疼痛）和影像學表現（囊性變、塌陷）的患者，對同一治療方案出現不同臨床結局的異質性特點，可能是與不同病因的 ONFH 患者骨修復形式不同有關。
然而，Samara 等[2]在針對 ONFH 患者骨組織標本的基因學研究中發現，與正常區相比，壞死區成骨相關的骨保護素（osteoprotegerin，OPG）基因低表達，破骨相關的 NF-κB 受體活化因子配基（receptor activator of nuclear factor-κ B ligand，RANKL）高表達，從而對骨代謝產生影響，是股骨頭塌陷的主要原因。Miao 等[3]同樣檢測 ONFH 患者骨組織標本發現，與正常區相比，壞死區 RANKL 表達增高，而 OPG 表達有降低趨勢，但無統計學差異。Song 等[4]通過建立兔激素性 ONFH 模型，證明了股骨頭骨組織中 OPG、血管形成相關的 VEGF 低表達，而 RANKL 高表達。然而，這些研究并未區分不同病因誘發 ONFH 在基因學上的差異，亦無法解釋 ONFH 異質性的原因。這似乎給本研究下一步工作提供了思路，針對不同病因的 ONFH 不同區域骨組織中分子生物學改變的研究，可以為本研究的病理學差異提供更有說服力的證據。
在骨計量學方面，采用 Micro-CT 圖像分析和骨計量可直觀顯示骨組織空間結構特點，準確進行定量化分析[15]。Wang 等[16-17]應用 Micro-CT 將 ONFH 骨標本的壞死區、硬化區和正常區進行三維重建并進行分析，發現壞死區的骨小梁連續性破壞，結構散亂（BV/TV、BMD、BMC、Tb.N 均降低）；硬化區的骨小梁結構增厚，數目增多，間隙變窄（BV/TV 增加，Tb.Sp 降低）；正常區的骨小梁結構完整，厚度分布均勻。本研究進一步對比了激素性和酒精性 ONFH 不同區域骨組織的空間結構特點，發現兩組股骨頭壞死區和硬化區的骨小梁空間結構明顯改變。與酒精性 ONFH 相比，激素性壞死區 BMD、BMC、Tb.N 降低，Tb.Sp 增大，SMI 增大（桿狀骨小梁增多）；激素性硬化區上述參數變化趨勢與壞死區一致；兩組正常區各骨參數無統計學差異。骨計量學結果再次驗證了大體標本、病理標本的結果，即激素性 ONFH 壞死區骨空間結構及骨量明顯低于酒精性 ONFH，該結果支持激素性 ONFH 是以骨吸收增強為特點的溶骨性骨質破壞為主，酒精性 ONFH 是以骨形成減弱為特點的凝固性骨質破壞為主的推測。
綜上述，本研究從激素性和酒精性 ONFH 不同區域骨小梁的病理和空間結構差異推測不同病因誘發 ONFH 的骨修復特點，分析了 ONFH 異質性的可能原因，為 ONFH 的早期診斷和治療提供了新的指導思想和研究方向。下一步將在分子生物學層面深入研究激素性和酒精性 ONFH 的病理特點，為選擇最佳治療方法提供證據。
