骨巨細(xì)胞瘤組織周邊生物學(xué)行為研究

王臻，郭征，李松建，孟國(guó)林

基礎(chǔ)研究

骨巨細(xì)胞瘤組織周邊生物學(xué)行為研究

王臻，郭征，李松建，孟國(guó)林

目的研究骨巨細(xì)胞瘤（GCT）腫瘤組織與其周邊組織的關(guān)系，探討手術(shù)后復(fù)發(fā)及良性GCT遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移的病理學(xué)基礎(chǔ)。方法收集1998年至2005年第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院手術(shù)切除的12例良性GCT瘤段標(biāo)本，對(duì)GCT腫瘤組織及周邊組織進(jìn)行病理學(xué)研究。腫瘤部位：股骨遠(yuǎn)端6例、脛骨近端3例、脛骨遠(yuǎn)端1例、腓骨小頭1例、髕骨1例。放射影像學(xué)Campanacci’s分級(jí)Ⅰ級(jí)2例，位于腓骨小頭和髕骨；Ⅱ級(jí)2例；Ⅲ級(jí)8例，2例合并病理性骨折，3例病灶突入軟組織內(nèi)形成軟組織內(nèi)腫物。6例為復(fù)發(fā)的GCT。Enneking外科分期：ⅠA 5例、ⅠB 7例。光鏡下觀察GCT腫瘤與周圍組織（包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、軟骨、軟組織、周邊血管、瘤內(nèi)血管）多個(gè)邊界的關(guān)系。結(jié)果與皮質(zhì)骨交接處可見9例腫瘤組織侵蝕皮質(zhì)骨，以形成骨吸收陷窩的行為進(jìn)行侵蝕；2例腫瘤組織呈現(xiàn)為“指狀突起”的生長(zhǎng)行為，深入到周圍正常骨組織內(nèi)。與松質(zhì)骨交接處5例可見一層反應(yīng)性硬化骨或編織骨存在，2例病灶外正常松質(zhì)骨內(nèi)有跳躍病灶存在。與軟骨交接處腫瘤組織邊界較整齊，全部標(biāo)本的關(guān)節(jié)軟骨面完整。與軟組織交接處7例腫瘤組織突破骨性界限，4例可見兩層正常的纖維組織間夾有腫瘤組織；9例腫瘤組織周圍軟組織內(nèi)血管增多、擴(kuò)張、血管壁增厚。與周邊血管交接處1例腫瘤組織周圍完整的骨殼外擴(kuò)張的血管內(nèi)有腫瘤組織存在；與瘤內(nèi)血管交接處微動(dòng)脈較微靜脈厚，微靜脈壁薄，2例可見血管平滑肌被多核巨細(xì)胞侵襲而變薄、不完整甚至血管壁破潰，多核巨細(xì)胞進(jìn)入血管中。結(jié)論GCT腫瘤組織的邊緣生物學(xué)行為與術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，其特征性表現(xiàn)為手術(shù)治療方法的選擇提供了參考依據(jù)。

巨細(xì)胞瘤，骨；腫瘤轉(zhuǎn)移；腫瘤復(fù)發(fā)，局部；生物學(xué)行為

骨巨細(xì)胞瘤（giant cell tumors，GCT）是常見的原發(fā)性骨腫瘤，其特殊的細(xì)胞生物學(xué)行為和局部侵襲性生長(zhǎng)常導(dǎo)致局部復(fù)發(fā)。臨床研究表明：（1）GCT具有侵蝕皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及周圍軟組織的能力和潛在的轉(zhuǎn)移能力；（2）病灶內(nèi)刮除+局部輔助治療+植骨可明顯降低術(shù)后復(fù)發(fā)率，較好地保留關(guān)節(jié)功能，但仍有10%～25%的復(fù)發(fā)率[1-4]；整塊切除雖然能夠在一定程度上降低復(fù)發(fā)率，但卻破壞了關(guān)節(jié)的完整性，需進(jìn)行復(fù)雜的關(guān)節(jié)重建術(shù)，并發(fā)癥較多，且仍有一定的復(fù)發(fā)率[5-7]。對(duì)于GCT的復(fù)發(fā)原因，以往研究多集中在腫瘤細(xì)胞本身[8]，而對(duì)于GCT與其周邊組織關(guān)系的研究較少。GCT腫瘤組織與其周圍組織之間的關(guān)系應(yīng)該包括：腫瘤與皮質(zhì)骨、腫瘤與松質(zhì)骨、腫瘤與軟骨、腫瘤與軟組織、腫瘤與周邊血管、腫瘤與瘤內(nèi)血管等；這些對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究可以反映GCT的周邊生物學(xué)行為特征，然而在這一領(lǐng)域我們知道的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

本研究收集1998年至2005年我科切除的12例良性GCT完整的腫瘤節(jié)段，對(duì)其病灶本身及周邊組織進(jìn)行病理組織學(xué)觀察，目的是研究GCT周邊生物學(xué)行為，探討GCT手術(shù)后復(fù)發(fā)及良性GCT遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移的病理學(xué)基礎(chǔ)，以期為GCT外科治療方法的合理選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

12例良性GCT患者的瘤段經(jīng)手術(shù)切除獲得，其中男5例，女7例；年齡15～50歲，平均年齡33.7歲。腫瘤部位：股骨遠(yuǎn)端6例、脛骨近端3例、脛骨遠(yuǎn)端1例、腓骨小頭1例、髕骨1例。放射影像學(xué)Campanacci's分級(jí)[9]：Ⅰ級(jí)2例，位于腓骨小頭和髕骨；Ⅱ級(jí)2例；Ⅲ級(jí)8例，2例合并病理性骨折，3例病灶突入軟組織內(nèi)形成軟組織內(nèi)腫物。6例為復(fù)發(fā)的GCT。病理學(xué)表現(xiàn)：均為良性GCT。Enneking的外科分期：ⅠA5例、ⅠB 7例。

1.2 研究方法

1例GCT患者行截肢術(shù)，11例行瘤段切除術(shù)，術(shù)中在距離腫瘤上極或下極3～5 cm處截骨，關(guān)節(jié)端進(jìn)行離斷，腫瘤表面保留0.5～1.0 cm肉眼下觀察為正常的軟組織；將完整切除的瘤段從正中冠狀面剖開為2～3片，對(duì)每一個(gè)片狀標(biāo)本拍攝X線片，在X線片上按九宮格法分格編號(hào)，用于取材時(shí)記錄標(biāo)本所在部位（圖1，2）。在不同切面觀察病灶及病灶周邊的大體病理變化，并在不同切面分別于病變與皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、軟骨及軟組織交界處切取標(biāo)本，務(wù)必使所切標(biāo)本跨帶腫瘤組織和肉眼下正常組織。標(biāo)本用10%中性福爾馬林溶液固定，脫鈣，石蠟包埋，切片厚度4 μm。HE染色，光鏡下觀察GCT腫瘤組織與周圍組織（包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、軟骨、軟組織、周邊血管以及瘤內(nèi)血管）等多個(gè)邊界的關(guān)系。血管平滑肌肌動(dòng)蛋白α（smooth muscle actin α，SMAα）免疫組化染色采用鏈霉親和素-生物素-過(guò)氧化酶（strept-avidin biotin-peroxidase complex，SABC）法（兔抗人SMAα購(gòu)自Santa Cruze生物技術(shù)公司，SABC Kit購(gòu)自武漢博士德公司），按說(shuō)明書方法進(jìn)行染色，觀察腫瘤與血管交接處的生物學(xué)行為特征。

圖1 良性骨巨細(xì)胞瘤的大體標(biāo)本剖開圖 圖2良性骨巨細(xì)胞瘤大體片狀標(biāo)本在X線片上的九宮格圖 將完整切除的瘤段從正中冠狀面剖開為2～3片，對(duì)每一個(gè)片狀標(biāo)本拍攝X線片，在X線片上按九宮格法分格編號(hào)，用于取材時(shí)記錄標(biāo)本所在部位

2 結(jié)果

2.1 大體病理表現(xiàn)

腫瘤組織由灰白色、黃褐色到紅褐色不等，質(zhì)地軟而脆，常見出血、壞死或大小不等的空腔，內(nèi)含棕黃色或暗紅色液體。腫瘤與皮質(zhì)骨交接處可見皮質(zhì)骨內(nèi)壁有較多大小不等的凹陷，腫瘤組織與皮質(zhì)骨界限多不清楚，有些部位皮質(zhì)骨菲薄并且有微小的骨折。腫瘤與松質(zhì)骨交接處有兩種表現(xiàn)：（1）形成硬化的反應(yīng)骨和小的間隔，共4例；（2）腫瘤組織與骨小梁間無(wú)反應(yīng)帶，瘤組織直接與骨質(zhì)接觸，此類表現(xiàn)有8例。7例腫瘤組織侵及至關(guān)節(jié)軟骨的骨接合面，但關(guān)節(jié)軟骨面完整，腫瘤組織與軟骨界限清楚，接合松散，容易被分開。3例腫瘤組織向周圍軟組織生長(zhǎng)，有假性包膜形成，包膜外可見炎性反應(yīng)區(qū)。腫瘤病灶周圍軟組織內(nèi)血管增多、擴(kuò)張。

2.2 光鏡下病理表現(xiàn)

多核巨細(xì)胞均勻散布于大量圓形、橢圓形或梭形單核間質(zhì)細(xì)胞中，多核巨細(xì)胞核數(shù)從幾個(gè)到十幾個(gè)不等；單核間質(zhì)細(xì)胞核與多核巨細(xì)胞核相似，均未見細(xì)胞學(xué)惡性特征。

（1）腫瘤與皮質(zhì)骨交接處 9例腫瘤組織侵蝕皮質(zhì)骨，此處多核巨細(xì)胞核數(shù)少于10個(gè)，細(xì)胞體積小，與骨組織緊密貼敷，以形成骨吸收陷窩的行為進(jìn)行侵蝕（圖3），在陷窩中的腫瘤邊緣組織中多核巨細(xì)胞多見。2例腫瘤組織呈現(xiàn)為“指狀突起”的生長(zhǎng)行為，深入到周圍正常骨組織內(nèi)（圖4）。

圖3 骨巨細(xì)胞瘤多核巨細(xì)胞在皮質(zhì)骨以形成骨吸收陷窩的行為進(jìn)行侵蝕（HE染色，×200）圖4腫瘤組織呈現(xiàn)為“指狀突起”的生長(zhǎng)行為，深入到周圍正常骨組織內(nèi)（HE染色，×200）圖5正常松質(zhì)骨內(nèi)有跳躍病灶存在（HE染色，×200）圖6腫瘤組織突破骨性界限，在與軟組織交接處可見兩層正常的纖維組織間夾有腫瘤組織（HE染色，×200）圖7與腫瘤組織鄰近的軟組織中可見血管增多、擴(kuò)張、血管壁增厚（HE染色，×200）圖8骨巨細(xì)胞瘤腫瘤組織周圍完整的骨殼外擴(kuò)張的血管內(nèi)有腫瘤細(xì)胞存在，瘤組織與血管壁的大部分接觸緊密，形成較為固定的瘤栓，其中既有單核細(xì)胞，也有體積較小的多核巨細(xì)胞，分布在多根血管中（HE染色，×200）

（2）腫瘤與松質(zhì)骨交接處 5例可見一層反應(yīng)性硬化骨或編織骨存在，其中1例有“指狀突起”生長(zhǎng)行為，2例腫瘤組織外正常松質(zhì)骨內(nèi)有跳躍病灶存在（圖5）。

（3）腫瘤與軟骨交接處 腫瘤組織邊界較整齊，全部標(biāo)本關(guān)節(jié)軟骨面完整。交界處瘤組織內(nèi)可見較多紅細(xì)胞及含鐵血紅素，血管增多、擴(kuò)張不明顯。

（4）腫瘤與軟組織交接處 7例腫瘤組織突破骨性界限，4例可見兩層正常纖維組織間夾有腫瘤組織（圖6）。9例腫瘤組織的周圍軟組織內(nèi)血管增多、擴(kuò)張，血管壁增厚（圖7）。

（5）腫瘤與周邊血管交接處 1例腫瘤組織周圍完整的骨殼外擴(kuò)張的血管內(nèi)有腫瘤細(xì)胞存在，瘤組織與血管壁的大部分接觸緊密，形成較為固定的瘤栓，其中既有單核細(xì)胞，也有體積較小的多核巨細(xì)胞，分布在多根血管中（圖8）；2例可見血管平滑肌被多核巨細(xì)胞侵襲導(dǎo)致變薄、不完整甚至血管壁破潰，多核巨細(xì)胞進(jìn)入血管中（圖9）。

（6）腫瘤與瘤內(nèi)血管交接處 SMAα免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示，腫瘤內(nèi)周邊部位微血管密度高，微動(dòng)脈較微靜脈厚，微靜脈壁?。▓D10）。在腫瘤組織中還發(fā)現(xiàn)活躍的多核巨細(xì)胞在血管周邊的“吞噬”侵襲行為（圖11）。

圖9 多核巨細(xì)胞侵襲血管壁，進(jìn)入血管中（血管內(nèi)皮免疫組化染色，×200）圖10腫瘤內(nèi)周邊部位微血管密度高，微動(dòng)脈較為靜脈厚，微靜脈壁?。⊿MAα免疫組化染色，×200）圖11多核巨細(xì)胞在血管周邊的“吞噬”侵襲行為（HE染色，×200）

3 討論

在本研究中，對(duì)GCT周邊生物學(xué)行為的觀察范圍包括有腫瘤的骨、軟骨邊緣以及腫瘤之中血管壁與腫瘤的關(guān)系，同時(shí)也涉及到骨邊界外的軟組織和外周血管。這些部位都可以認(rèn)為是腫瘤的生物學(xué)邊緣，而GCT腫瘤組織的邊緣病理學(xué)行為是影響手術(shù)治療效果的重要因素[10]。

本研究結(jié)果顯示，腫瘤組織與軟骨交界處邊界較為清楚，結(jié)合松散，易于被徹底刮除；腫瘤組織也極少直接侵襲軟骨組織進(jìn)入關(guān)節(jié)腔。這也可能是術(shù)后復(fù)發(fā)較少始于此處的一個(gè)原因。與皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及軟組織交界處腫瘤不易被徹底刮除，尤其是與皮質(zhì)骨交界處，腫瘤組織呈指狀突起伸入皮質(zhì)骨內(nèi)，是囊內(nèi)切除的死角，局部輔助治療也難以徹底殺滅瘤組織，較易導(dǎo)致復(fù)發(fā)；多數(shù)腫瘤與松質(zhì)骨交界處可見一層反應(yīng)性硬化骨或編織骨存在，病灶于此處也可形成指狀突起；與松質(zhì)骨、軟組織交界處瘤組織可形成跳躍病灶，使囊內(nèi)切除術(shù)后松質(zhì)骨及軟組織內(nèi)復(fù)發(fā)病灶的出現(xiàn)成為可能。因此，術(shù)中一旦發(fā)現(xiàn)病灶已穿破皮質(zhì)骨，應(yīng)將此處的軟組織作擴(kuò)大切除。術(shù)前CT、MRI檢查可以較清楚地顯示原發(fā)病灶周邊的界限，骨性邊界是否完整，病變是否突破骨性邊界進(jìn)入軟組織內(nèi)；而對(duì)于松質(zhì)骨內(nèi)大的跳躍病灶，術(shù)前CT、MRI檢查也有診斷價(jià)值。因此，GCT患者術(shù)前的CT、MRI檢查對(duì)選擇囊內(nèi)切除抑或是邊界擴(kuò)大切除有重要的指導(dǎo)意義。

與皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨交界處多核巨細(xì)胞體積小、核數(shù)少，可在骨表面形成小凹陷，顯示出較多破骨細(xì)胞的活躍特征。瘤組織周邊與軟組織交界處的血管增多、擴(kuò)張、管壁增厚最為明顯；其次是與皮質(zhì)骨交界處和松質(zhì)骨交界處；與軟骨交界處血管增多、擴(kuò)張均不明顯，瘤組織內(nèi)可見較多紅細(xì)胞及含鐵血黃素，提示此處血運(yùn)較差，瘤組織增殖能力低下，可能是術(shù)后復(fù)發(fā)較少始于此處的另一個(gè)原因。而病灶內(nèi)或其周圍血管中有瘤組織存在，則說(shuō)明無(wú)論其組織學(xué)表現(xiàn)如何，GCT都不同程度地具有潛在轉(zhuǎn)移的病理學(xué)基礎(chǔ)[11]。

Shen等[12]對(duì)GCT進(jìn)行微血管電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：GCT周邊有豐富的新生毛細(xì)血管芽，組織學(xué)檢查周邊的惡性程度高；腫瘤中心部血管粗大，有盲端和無(wú)血管區(qū)，組織學(xué)檢查惡性程度較周邊低，可能與腫瘤中心區(qū)微循環(huán)不足造成的缺血有關(guān)。腫瘤的中間區(qū)是周邊和中心區(qū)的移行部位，其生物學(xué)特性介于二者之間。因此認(rèn)為GCT的周邊是腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)最活躍的部位。龐健等[13]對(duì)GCT微血管密度研究的結(jié)果證實(shí)，腫瘤周邊部組織更加能夠反映GCT腫瘤組織的生物學(xué)行為。本項(xiàng)研究對(duì)GCT進(jìn)行SMAα免疫組化染色，結(jié)果顯示，腫瘤周邊微血管密度及增殖指數(shù)均較中心高，提示周邊部瘤組織血管豐富，是細(xì)胞高增殖的病理學(xué)基礎(chǔ)；中心部增殖指數(shù)低，與該區(qū)域微血管密度低相一致。

本組12例標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)3例血管內(nèi)有腫瘤細(xì)胞存在（包括腫瘤內(nèi)和腫瘤外），而臨床報(bào)告良性GCT發(fā)生肺轉(zhuǎn)移的卻只占2%[14]，說(shuō)明血管內(nèi)存在腫瘤細(xì)胞并不是良性GCT轉(zhuǎn)移的充分條件，還受其他條件的制約；但腫瘤細(xì)胞的存在無(wú)疑是良性GCT轉(zhuǎn)移的必要條件和證據(jù)，是GCT遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移的病理基礎(chǔ)。我們還觀察到多核巨細(xì)胞侵襲性破壞微靜脈的血管壁，致使其破潰，之后多核巨細(xì)胞及單核基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入血管內(nèi)。該類多核巨細(xì)胞體積小，核數(shù)一般小于10個(gè)，具有較強(qiáng)的侵襲性，同時(shí)因體積小而利于入血管。我們因而推測(cè)良性GCT中多核巨細(xì)胞的功能狀態(tài)可能對(duì)GCT侵潤(rùn)微血管存在重要影響，其具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步的深入研究。

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（本文編輯 白朝暉）

Study on the oncobiological behavior at the peripheral tissues of bone giant cell tumor

WANG Zhen,GUO Zheng,LI Songjian,MENG Guolin.Orthopaedic Institute of PLA,Xijing Hospital of the Fourth Military Medical University,Xi'an,Shanxi 710032,China

Objective To explore the relations between giant cell tumor(GCT)tissues and their peripheral tissues,and to discuss the oncobiological basis of postoperative recurrence and remote metastasis of benign GCT which may provide information for the selection of GCT surgical therapy.Methods From 1998 to 2005,12 benign GCT specimen werecollected in Xijing HospitaloftheFourth Military MedicalUniversity. Oncopathology of the tumor focus and the peripheral tissues were analyzed.Tumor position:6 cases in distal femur,3 cases in proximal tibia,1 case in distal bibia,1 case in fibular capitulum and 1 case in patella.According to Campanacci's radiological image classification,2 cases at the fibular capitulum and patella were classified gradeⅠ,2 cases gradeⅡ,and 8 cases gradeⅢof which 2 cases were complicated with pathological fractures and tumors in 3 cases had invaded into soft tissues and formed neoplastic masses.Six cases were GCT recurrence.According to Enneking's surgical classification,5 cases were classⅠA and 7 cases wereⅠB. Borderlines among GCT tumors and their peripheral tissues(including cortical bone,cancellous bone,cartilage, soft tissues,peripheral vessels as well as vessels inside the tumor)were observed through light microscope. Results At the borderline between GCT and cortical bone,cortical bone erosion by GCT tissues could be found in 9 cases and cutting cones were formed.Tumor growth as digitationes invaded into normal bone tissues could be found in 2 cases.At the borderline between tumor and cancellous bone,reactive stiffened bone or woven bone could be found in 5 cases.There were 2 cases of skip tumor focuses in normal cancellous bone.To be connected to the cartilage,the borderlines of GCT tissue were well-arranged and the articular cartilage surfaces were in integrity.Tumor tissues had invaded osseous tissue limitation in 7 cases,and tumor tissues could be found between two layers of normal fibrous tissues at the borderline between tumor and soft tissues in 4 cases.The wall of blood vessels thickened,the vascular lumen expanded and the increased proliferation in 9 cases in the soft tissues around the tumor.In one case,GCT cells could be seen in expanded vessels outside the integrated bone shells surrounding the tumor.The wall of the arteriole was a little thicker than that of the veinule,and the wall of the veinule was thinner.Vascular smooth muscle was found invaded by mutil-nucleated cells in 2 cases made the wall of the veinule thinner,incomplete or even discontinued,and the muti-nucleated cells entered into the veinules.Conclusion Closely related to postoperative recurrence and metastasis,the distinctive representation of oncobiological behavior at the peripheral tissues of GCT can provide reference for the choice of surgical methods.

Giant cell tumor of bone;Neoplasm metastasis;Neoplasm recurrence,local;Biological behaviour

R738.1，R361

A

1674-666X(2012)01-0036-06

2011-10-19；

2011-11-09）