PMMA骨水泥-磷酸鈣骨水泥誘導膜成骨活性的比較研究.pdf

1、背景:
　　近年來，四肢大段骨缺損的修復重建在臨床治療中已經取得了長足發(fā)展，但仍然是困擾骨科醫(yī)生的最常見的難題之一，最理想的骨重建目標不僅實現(xiàn)骨缺損的愈合，同時需恢復患肢功能。目前治療四肢大段骨缺損的主要方法分別有自體松質骨移植，Ilizarov骨搬移技術以及帶血管腓骨移植技術，這些方法曾經在對于臨床上治療四肢骨缺損中做出了巨大的貢獻，至今仍是該領域的經典技術，但是目前這幾種骨重建技術仍然存在一定的局限性。自體松質骨移植一般僅適用

2、于重建4-6cm以內的骨缺損，否則移植骨可能被吸收而導致骨重建失敗，骨搬移技術治療周期比較長，長時間佩戴大體積的外固定架給患者日常生活帶來諸多不便，帶血管腓骨移植修復大段骨缺損具有一定優(yōu)勢，但是需要較高的設備和技術要求，還容易出現(xiàn)骨連接不正、骨不愈合、供骨區(qū)和受骨區(qū)同時失敗的風險和并發(fā)癥。2000年Masquelet等報道了膜誘導技術治療四肢節(jié)段性骨缺損，因為具有成功率高、并發(fā)癥少、技術要求低等優(yōu)勢逐步被越來越多的骨科醫(yī)師所認可，該技術

3、治療骨缺損主要通過兩期手術完成，一期首先對缺損周圍清創(chuàng)，去除感染、壞死的組織，局部填塞聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate PMMA)骨水泥誘導周圍形成一層具有生物活性的膜，稱為誘導膜，二期（6-8周后）在膜內填塞顆粒狀自體松質骨修復骨缺損。早期研究報道顯示該技術修復骨缺損成功率為88％-100％，能夠成功修復長達25cm的骨缺損。目前認為膜誘導技術修復四肢骨缺損成功率高的主要原因是骨水泥誘導形成的生物膜，它不

4、僅能維持移植骨的形態(tài)，防止移植骨被周圍組織吸收，同時能為移植骨成骨提供必須的血供及多種成骨生長因子，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（Bone morphogenetic protein-2，BMP-2）、血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)等。但目前誘導膜的結構和功能、生長因子含量以及隨時間變化情況尚不十分清楚。在本研究中，構建動物的骨缺損模型并成功誘導成膜后植入自體骨或滅活骨。通過影像學

5、手段和組織學技術觀察其成骨的差異。并且對比采用不同材料的骨水泥（PMMA骨水泥和磷酸鈣骨水泥）誘導成膜的成分和功能，以及對其成骨情況的差異性研究。
　　目的：
　　1、建立骨缺損誘導膜-骨重建動物模型，探討誘導膜對骨缺損修復重建的作用。
　　2、觀察誘導膜能否促進移植骨的成骨過程。3、比較PMMA骨水泥與磷酸鈣骨水泥誘導周圍形成膜的結構和成骨活性的差異。
　　方法：
　　第一部分
　　第三軍醫(yī)大學動物

6、實驗中心提供健康成年新西蘭大白兔24只，雌雄不限，體重（2.35±0.12）kg，在動物手術室無菌條件下將新西蘭大白兔雙側橈骨制造1.5cm骨缺損，同期植入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥2g，縫合手術切口，常規(guī)條件下飼養(yǎng)。在6周后，手術去除PMMA骨水泥，分組處理（6只/組）:a組:PMMA骨誘導膜保留+植入自體移植骨;b組:PMMA骨誘導膜保留+植入滅活自體骨;c組:PMMA骨誘導膜去除+植入自體移植骨;d組:PMMA骨誘導膜去除

7、+植入滅活自體骨。封閉兔子傷口處，患肢不做任何固定，常規(guī)飼養(yǎng)條件喂養(yǎng)。8、12周后通過放射學檢測和組織學檢測評估新生骨形成情況。
　　第二部分
　　32只健康成年新西蘭大白兔按照隨機數字表法分為PMMA組和磷酸鈣組，每組16只，雙側橈骨制造1.5cm骨缺損，分別植入PMMA和磷酸鈣骨水泥，4、6周后每組選取2只兔子取出骨水泥周圍包裹的誘導膜比較膜厚度及血管密度;第4周取出骨水泥并在膜內植入自體松質骨，植骨后8、12周分別通過

8、放射學和組織學評估新生骨形成的情況。
　　結果：
　　第一部分
　　1、在第一個實驗得到的骨缺損修復放射學評分結果。實驗兔放射學檢測結果示，骨重建術后第8周實驗組可見大量新生骨形成，與骨缺損兩端連接，骨折線部分存在，模型組和對照組未見明顯新生骨;第12周實驗組骨缺損完全愈合，骨折線消失，骨髓腔部分再通，模型組可見少許新生骨痂形成，連接欠佳，對照組骨缺損兩端呈硬化表現(xiàn)，未見新生骨形成和骨連接。
　　2、HE染色觀察

9、新生骨和血管情況。二期骨重建術后8周實驗組可見部分編織骨形成，以骨細胞和軟骨細胞多見，模型組與對照組僅見纖維連接，未見骨細胞和軟骨細胞;術后第12周實驗組可見編織骨已向板層骨轉化，模型組可見纖維軟骨連接，部分骨細胞和軟骨細胞，新生部分與骨缺損斷端分界明顯，對照組未見骨細胞和軟骨細胞，僅可見纖維連接。
　　第二部分
　　1、膜的比較結果。檢測結果顯示在第4、6周PMMA組膜的平均厚度為（1108±26）、（945±42）μm磷

10、酸鈣骨水泥組誘導成膜厚度為（945±34）、（778±22）μm(P＜0.05)。PMMA骨水泥誘導的膜血管密度分別為6、3個/μm2，而磷酸鈣骨水泥誘導形成的膜血管密度分別為2、2個/μm2。
　　2、ELISA檢測結果示在第4、6周PMMA誘導膜中BMP-2，VEGF含量明顯高于磷酸鈣骨水泥(P＜0.05)。
　　3、實驗兔骨缺損重建模型放射學檢測可見二期處理后第8、12周實驗組成骨優(yōu)于模型組和對照組(P＜0.01)，模

11、型組有少許骨痂形成，對照組無成骨;第8、12周組織學觀察實驗組可見骨細胞和軟骨細胞形成，成骨優(yōu)于模型組和對照組(P＜0.01)，對照組僅有纖維連接，未見骨細胞和軟骨細胞。
　　4、Masson染色觀察新生骨和血管情況。植骨后8周PMMA組可見編織骨形成，骨細胞和軟骨細胞多見，磷酸鈣組僅見纖維連接無骨細胞和軟骨細胞。植骨后12周PMMA組見編織骨向板層骨轉化，磷酸鈣組骨痂形成較少。統(tǒng)計學分析表明，第8、12周PMMA組骨缺損修復情況

12、明顯優(yōu)于磷酸鈣組(P＜0.05)。
　　5、①4、6周時PMMA骨水泥組誘導形成的膜厚度分別為（1108±26）、（945±42）μm，磷酸鈣骨水泥組誘導成膜厚度為（945±34）、（778±22）μm，兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。PMMA骨水泥誘導的膜血管密度為6個/μm2，而磷酸鈣骨水泥誘導形成的膜血管密度為2個/μm2。②放射學檢測可見植骨后第8、12周PMMA組成骨按Lane-Sandhu X線評分（2.84±

13、0.36、4.22±0.54）優(yōu)于磷酸鈣組（1.98±0.15、3.16±0.23），兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);③第8、12周組織學觀察PMMA組按Nilsson組織學評分標準進行評分（3.14±0.29、4.63±0.37），成骨優(yōu)于磷酸鈣組(2.10±0.18、3.59±0.21)，兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　結論：
　　1.骨誘導膜通過向骨缺損部位提供成骨相關細胞和高濃度的成骨因子從而促