第一部分骨关节炎早期软骨下骨三维结构变化及二磷酸盐的干预效应目的观察兔膝关节不稳早期软骨下骨三维结构变化及二磷酸盐的干预作用，以探讨骨性关节炎(OA)早期软骨下骨三维结构的变化在OA发生发展中的作用。方法健康雄性新西兰大白兔60只，随机数字表法分为模型组（n=24）,二磷酸盐组（n=24）,对照组（n=12）。。采用兔关节不稳模型（切断前交叉韧带）右膝造模。分三组：二磷酸盐组每天皮下注射二磷酸盐（利塞磷酸钠，Risedronate sodium）0.01mg/kg体重；模型组和对照组给予等体积的生理盐水皮下注射。术后分别于4W、8W、12W各时相点分别空气栓塞处死兔子，模型组（n=8），二磷酸盐组（n=8）,对照组（n=4）。分别切取保留关节面上下各2cm骨的手术侧膝关节，清除软组织，后行Micro-CT检查。得具体测量参数：骨体积分数(BVF),、骨小梁厚度Tb.Th)、骨小梁间隔(Tb.Sp)、骨小梁数量(Tb.N)、体积骨密度(vBMD)、组织骨密度（tBMD），并进行统计学分析。结果模型组、二磷酸盐组、对照组不同时期的骨密度及软骨下骨微结构参数变化。显示术后第4W三组比较，模型组体积分数（BVF）、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁厚度（Tb.Th）比对照组明显降低，P<0.01；体积分数(BVF)比二磷酸盐组也降低P<0.05；BVF二磷酸盐组与对照组比亦降低,P<0.05；骨小梁分离度（Tb.Sp）模型组比二磷酸盐及对照组均增大,P<0.01。二磷酸盐组比对照组明显增大,P<0.01。骨密度模型组比二磷酸盐及对照组明显降低,P<0.05。而二磷酸盐组与对照组无统计学差异,P>0.05。12周时三组比较，模型组体积分数（BVF）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁数目(Tb.N)比二磷酸盐及对照组明显增加,P<0.05。骨小梁分离度明显减少,P<0.05。而骨密度显著增加,P<0.01。我们对不同时期相关微结构参数也进行了比较,统计学分析。4周时和12周时软骨下骨微结构及骨密度变化情况比较，骨体积分数，骨小梁厚度，骨小梁数目明显增加,P<0.01。骨小梁分离度明显减小,P<0.01。12周时的骨密度较4周时显著增加,P<0.01。结论膝关节不稳早期软骨下骨三维结构发生明显改变，表现明显的骨重塑。早期以骨破坏为主，各种骨量及骨结构指标均下降。后期出现明显的骨形成，各种骨量及骨结构指标均增加。二磷酸盐可通过抗骨吸收明显抑制软骨下骨的骨重塑，缓解骨质破坏和吸收，保护软骨下骨的骨结构，进而保护软骨下骨的力学性能，从而保护关节软骨。软骨下骨三维结构的改变在OA发生发展中具有重要作用。第二部分骨关节炎软骨下骨力学性能变化有限元分析及二磷酸盐的干预效应目的观察兔膝关节不稳早期软骨下骨力学性能的改变及二磷酸盐的干预作用，以探讨骨性关节炎(OA)早期软骨下骨力学性能的改变在OA发生发展中的作用。方法健康雄性新西兰大白兔60只，随机数字表法60只新西兰大白兔随机分成三组，模型组（n=24）,二磷酸盐组（n=24）,对照组（n=12）。采用兔关节不稳模型（切断前交叉韧带）右膝造模。二磷酸盐组每天皮下注射二磷酸盐（利塞磷酸钠，Risedronate sodium）0.01mg/kg体重，模型组和对照组给予等体积的生理盐水皮下注射。术后分别于4W、8W、12W各时相点分别空气栓塞处死兔子，模型组（n=8），二磷酸盐组（n=8）,对照组（n=4）。分别切取保留关节面上下各2cm骨的手术侧膝关节，清除软组织，进行大体评分。后行Micro-CT检查。从Micro-CT得到DICOM式的二维图像文件。将获得的DICOM导入Mimics V10.01软件中进行拟合，并导入到Ansys V10中进行有限元处理。得到关节软骨组织损伤Mankin评分；通过Micro-CT对60个标本进行检查，得到体积分数（BVF）、骨小梁厚度（Tb.Th）骨小梁数目(Tb.N)，骨小梁分离度(Tb.Sp)，骨密度（BMD）有限元软件计算得到弹性模量(EM)，反应力(RF)，平均Von Mises应力。后进行统计学分析比较。结果兔膝关节不稳造模术后4W时，模型组、二磷酸盐组、对照组三组比较体积分数、弹性模量、反应力、平均Von Mises应力参数均下降，模型组比二磷酸盐组、对照组低, P<0.01。二磷酸盐组与对照组也下降，但P>0.05。骨密度模型组比二磷酸盐及对照组明显降低，而二磷酸盐组与对照组无统计学差异（P>0.05）。12W时模型组体积分数（BVF）、骨密度（BMD）明显增加, P<0.01。弹性模量、反应力，Von Mises应力较对照组和二磷酸盐组低;二磷酸盐组亦较对照组低，但无统计意义，P>0.05。4W与12W时，BVF、BMD、弹性模量、反应力，Von Mises应力均升高P>0.01。并进行相关性比较，结果显示术后4周，弹性模量与Mankin评分相关系数r=―0.835，（P<0.01）,有显著相关性，呈负相关。与骨密度相关系数r=0.848，（P<0.01）有显著相关性，呈正相关。与体积分数相关系数r=0.893，（P<0.01）,有显著相关性，呈正相关。12W时，弹性模量与Mankin评分相关系数r=―0.883，（P<0.01）,有显著相关性，呈负相关。与骨密度相关系数r=0.861，（P<0.01），有显著相关性，呈正相关；弹性模量与体积分数相关系数r=0.817，（P<0.01）,有显著相关性，呈正相关。结论膝关节不稳早期软骨下骨发生力学性能改变，早期弹性模量明显降低，后期升高。同时弹性模量和软骨下骨的BMD、体积分数及关节软骨的Mankin评分密切相关。二磷酸盐可通过抗骨吸收明显提高软骨下骨的弹性模量，表明关节不稳早期软骨下骨力学性能的改变可能和异常应力引起的骨吸收有关。软骨下骨力学性能的改变在OA发生发展中具有重要作用。第三部分兔膝骨关节炎早期软骨下骨血管再生变化及二磷酸盐干预效应的实验研究目的观察兔膝关节不稳早期关节软骨改变和软骨下骨血管再生变化以及二磷酸盐的保护作用，探讨OA早期关节软骨改变和软骨下骨血管再生变化之间的关系以及软骨下骨在OA中的作用。方法健康雄性新西兰大白兔60只，随机数字表法60只新西兰大白兔随机分成三组，模型组（n=24）,二磷酸盐组（n=24）,对照组（n=12）。采用兔关节不稳模型（切断前交叉韧带）右膝造模。二磷酸盐组每天皮下注射二磷酸盐（利塞磷酸钠，Risedronate sodium）0.01mg/kg体重，模型组和对照组给予等体积的生理盐水皮下注射。术后分别于4W、8W、12W各时相点分别空气栓塞处死兔子，模型组（n=8），二磷酸盐组（n=8）,对照组（n=4）。分别切取保留关节面上下各2cm骨的手术侧膝关节，清除软组织，进行大体评分。通过对关节软骨表面形态观察及HE染色观察,进行关节软骨损伤Mankin评分。同时对软骨下骨骨软骨连接处的血管密度进行计数。通过计算穿过骨软骨连接处的血管数目来确定血管密度，亦即接触或穿过潮线的血管数目。并进行统计学比较。结果4W时模型组出现2例出现关节积液和滑膜增生，关节面糜烂、粗糙；8w时2例出现积液及滑膜增生，滑液轻度混浊，软骨改变集中在股骨内髁关节面，软骨软化，关节面发黄纤维化明显，有大的缝隙出现；12w时滑膜结节样增生，滑液混浊，有2例股骨内髁关节面出现了大的裂缝和溃疡，并且见到骨赘。统计学分析结果显示统计学分析结果显示4w时模型组与二磷酸盐组、对照组比较，已出现软骨退变（P<0.01），8、12w时退变进一步加重（P<0.01）。而12w退变明显比4W时严重，（P<0.01）。对照侧多为正常关节软骨表现，Mainkin评分0-1分。HE染色显示，模型组和二磷酸盐组关节软骨损伤Mankin评分在兔膝关节不稳4w时模型组与二磷酸盐组、对照组比较，已出现软骨退变（P<0.01），8、12w时退变进一步加重（P<0.01）。而12w退变明显比4w时严重，（P<0.01）。显示，股骨内外髁骨软骨交界区的血管侵犯在OA早期与对照组相比明显增加（P<0.01）,8w、12w和4w有明显差别（P<0.01），股骨外髁8w时明显增加（P<0.01），股骨内髁比股骨外髁在每个时间点有明显增多（P<0.01）。对股骨内外髁不同组之间的骨软骨连接区的血管侵犯的密度也进行了比较，结果显示，模型组与对照组有统计学意义（P<0.01），模型组与用药组明显差别(P<0.01）。结论膝关节不稳早期关节软骨开始退变，软骨下骨与关节软骨交界区血管增生。二磷酸盐对关节软骨有明显的保护作用，其作用机制可能与其抑制血管增生，抗骨吸收改善关节不稳早期软骨下骨的力学性能有关。关节软骨和软骨下骨是一个相互联系的统一体，软骨下骨在OA的发病中可能有着更为重要的作用。第四部分兔骨关节炎模型早期关节软骨及软骨下骨生化改变及二磷酸盐的干预效应目的观察兔膝关节不稳早期关节软骨基质金属蛋白酶-13（MMP-13）、软骨下骨基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和组织蛋白酶K(CK)的表达变化及二磷酸盐的抑制作用，进一步证明OA早期软骨下骨存在骨吸收，并探讨其机制及其二磷酸盐的作用途径。方法健康雄性新西兰大白兔60只，随机数字表法60只新西兰大白兔随机分成三组，模型组（n=24）,二磷酸盐组（n=24）,对照组（n=12）。采用兔关节不稳模型（切断前交叉韧带）右膝造模。二磷酸盐组每天皮下注射二磷酸盐（利塞磷酸钠，Risedronate sodium）0.01mg/kg体重，模型组和对照组给予等体积的生理盐水皮下注射。术后分别于4W、8W、12W各时相点分别空气栓塞处死兔子，模型组（n=8），二磷酸盐组（n=8）,对照组（n=4）。在各个时相点模型组和二磷酸盐组各取8个右膝关节，对照组取4个右膝关节的股骨内侧髁，用SP免疫组化染色方法分别检测各组在4W和12W时关节软骨MMP-13、软骨下骨MMP-9和CK表达变化，并进行统计学比较分析。结果兔膝关节不稳造模4W时各组都有MMP-13、MMP-9和CK阳性表达细胞。对照组和二磷酸盐组阳性细胞较少，模型组阳性细胞较多。对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-13阳性表达率分别为4.17%、10%和95%；对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-9阳性表达率分别为4%、12.5%和90%；CK阳性表达率分别为8.33%、12.5%和90%。与对照组比较，模型组有显著性差异(P<0.01)，而二磷酸盐组无显著性差异(P>0.05)。二磷酸盐能明显减少MMP-13、MMP-9和CK阳性表达；与模型组比较，有显著性差异(P<0.01)。兔膝关节不稳造模8W时各组都有MMP-13、MMP-9和CK阳性表达细胞。对照组和二磷酸盐组阳性细胞较少，模型组阳性细胞较多。对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-13阳性表达率分别为8.33%、12.5%和95%，对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-9阳性表达率分别为8.33%、12.5%和87.5%；CK阳性表达率分别为8.33%、12.5%和85%。。与对照组比较，模型组有显著性差异(P<0.01)，而二磷酸盐组无显著性差异(P>0.05)。二磷酸盐能明显减少MMP-13、MMP-9和CK阳性表达；与模型组比较，有显著性差异(P<0.01)。兔膝关节不稳造模12W时各组都有MMP-13、MMP-9和CK阳性表达细胞。对照组和二磷酸盐组阳性细胞较少，模型组阳性细胞较多。对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-13阳性表达率分别为8.0%、12.5%和77.5%，对照组、二磷酸盐组和模型组MMP-9阳性表达率分别为8.33%、15%和77.5%；CK阳性表达率分别为8.33%、12.5%和75%。。与对照组比较，模型组有显著性差异(P<0.01)，而二磷酸盐组无显著性差异(P>0.05)。二磷酸盐能明显减少MMP-13、MMP-9和CK阳性表达细胞；与模型组比较有显著性差异(P<0.01)。模型组MMP-9和CK阳性数目和阳性表达率在12W较4W时显著降低(P<0.05)。结论膝关节不稳早期软骨下骨骨吸收明显， MMP-9和CK明显增高是其原因之一。随着OA的进展，骨吸收作用逐渐减弱。二磷酸盐的抗骨吸收作用与其抑制破骨细胞产生的MMP-9和CK有关。同时MMP-13的结果也看出二磷酸盐作用的多样性。