高弹性高韧性水凝胶人工关节软骨材料的制备及性能研究 (2)
1.2 关节软骨的结构、损伤与修复 1.2.1关节软骨的结构 关节是人体中两个骨端之间的联合部。关节主要由关节软骨、关节囊、关节囊神经以及关节内滑膜组成。关节软骨是关节两端组成的滑膜关节面的有弹性的负重组织，其具有特殊的组织结构和生物力学特点。 如图1.1 关节软骨结构图所示：关节软骨自关节面向深部可分为 4层:浅表层、中间层(又称为移行层) 、深层 (又称为辐射层 ) 及钙化层。 各层主要是由固相和液相组成，其中固相是具有通透性的多孔性物质，主要是由凝胶样蛋白多糖、胶原纤维和稀疏分布的高度特异性软骨细胞组成。细胞外液中包括离子、水和营养质 3 种物质，关节软骨是由软骨细胞和细胞外基质、纤维组成[3]。细胞外基质主要是由水、胶原蛋白和凝胶样蛋白多糖组成，另外还有一些脂肪、蛋白质和无机盐等成分，其中水分分量最多，占其湿重的65%-80%，胶原占干重的 50%-80%[4]。由胶原纤维和其他基质两部分组成的软骨基质与混凝土的结构比较相似，胶原纤维类似于混凝土中的钢筋，其他基质好比水泥[5]。按照基质组分的不同可以分为透明软骨、弹性软骨和纤维软骨。其中透明软骨基质含有70%的水，而弹性软骨基质则含有大量弹力纤维源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/ ，纤维软骨基质含有胶原纤维。在人的不同部位以及不同的生长时期，各种软骨的外观和结构都是不同的。纤维软骨组织则是遍布在各个关节。老年关节软骨表面变得毛糙，外观由正常的浅蓝色、半透明变为黄色、混沌状，这种变化通常称为老年性纤维化。同时随着年龄增长，软骨细胞密度下降，异形性增多，表现为细胞核形态不规则，分泌功能也发生改变[5]。总之，关节软骨是一种各向异性、非均质和具有黏弹性并且充满液体的可渗透性物质，具有特殊的力学性能，软骨细胞分泌的大分子基质是软骨力学性能的结构基础，可以使关节软骨富有弹性，并起到一定的抗压性能[6]。
1.2.2关节软骨的损伤 关节损伤存在任何关节，最常见的是膝关节、踝关节和肘关节。由关节软骨的构成可知，基质在软骨细胞周围起到保护作用，其中胶原纤维起支撑作用。当关节软骨损伤后，胶原纤维被破坏，损伤部软骨正常弹性降低，且胶原纤维形成的“网状拱形结构”和表面的“薄壳结构”破坏[3]。受到的压力不能分散，导致局部应力过大，进而损伤整个软骨组织,会引起一系列病理变化。 按照损伤部位可以分为韧带损伤、关节内骨折、关节脱位、习惯性脱位以及开放性关节损伤等。韧带损伤大多是因为关节运动范围过大，韧带被牵引产生损伤，如运动过程中踝关节用力过猛而拉伤等。 关节内骨折主要包括关节囊内的骨折和部分不涉及关节面的骨折。习惯性脱位顾名思义就是经常反复脱位的情况，并且往往不是因为外伤而是肌肉收缩使得本来就不稳定的关节脱离原位的现象[7]。 开放性关节损伤的性质较为严重，轻则影响功能，重则残废甚至威胁生命，须认真对待。 1.2.3关节软骨的修复 关节损伤在实际生活中非常常见并且可能会带来关节疼痛、 关节炎和功能障碍等严重后果。下面主要介绍下临床中常见的修复方法和近年来研究较多的修复方法。主要有微骨折法、自身修复、移植修复和三维立体细胞培养及组织工程等。 微骨折法是采用微骨折锥在软骨损伤部位钻孔直至软骨下骨， 使得软骨下骨中的骨髓细胞、软骨源和骨源性细胞渗出至软骨损伤区，进而分化为纤维软骨覆盖并修复关节损伤区[8]。
上一篇：二冷比水量对铸坯质量的影响研究