鈦合金股骨頭內(nèi)撐器治療犬股骨頭壞死的實驗研究.pdf

1、目的:
　　本研究將一種鈦合金股骨頭內(nèi)撐器植入通過改良的液氮冷凍法建立的比格犬股骨頭壞死模型，通過影像學和組織學檢查觀察其修復過程，并測量股骨頭軟骨下骨的最大壓縮強度和平均彈性模量，為使用股骨頭內(nèi)撐器治療股骨頭壞死提供理論基礎。
　　方法:
　　1.比格犬股骨頭壞死模型的建立。26只健康成年比格犬(26髖)均采用改良的液氮冷凍法隨機側(cè)建立股骨頭壞死模型。采用髖關節(jié)后外側(cè)入路暴露髖關節(jié)后關節(jié)囊，“T”形切開關節(jié)囊，切斷股

2、骨頭圓韌帶，將股骨頭半脫位，先用無菌漏斗套住股骨頭，再用液氮澆灌冷凍股骨頭。術后2個月隨機選擇2只比格犬，行影像學檢查后處死動物，再行組織學檢查檢驗造模情況。
　　2.鈦合金股骨頭內(nèi)撐器治療比格犬股骨頭壞死的實驗研究。驗證造模成功后，將24只比格犬隨機分為A、B兩組（每組12只）。A組為壞死模型空白對照組;B組為髓芯減壓鈦合金股骨頭內(nèi)撐器植入組。兩組的對側(cè)均作為自身正常對照。分別于術后3、6個月時，每組隨機選擇6只比格犬行影像學、

3、組織學檢查及生物力學測定，并進行組內(nèi)及組間比較分析。實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計學分析采用兩樣本t檢驗。
　　結(jié)果:
　　1.造模術后2月行X線檢查示:模型側(cè)股骨頭骨質(zhì)密度不均勻，股骨頭外形欠規(guī)整，股骨頭內(nèi)可見囊性變，周圍骨質(zhì)可見硬化;MRI掃描結(jié)果顯示:股骨頭內(nèi)信號不均勻，T1WI上表現(xiàn)為點狀、細線狀、片狀中等信號灶，T2WI上表現(xiàn)為點狀、細線狀、片狀高信號灶，關節(jié)腔內(nèi)可見較多關節(jié)積液;組織學檢查中HE染色示模型側(cè)軟骨表面毛糙、變薄、變性

4、、部分脫落，軟骨下骨壞死區(qū)可見增生結(jié)締組織，骨小梁變細、稀疏、斷裂、排列紊亂，骨細胞變性死亡，部分骨小梁斷裂不連續(xù)，彌漫性的存在的空骨陷窩，髓腔內(nèi)造血細胞明顯減小，可見微小血管內(nèi)血栓形成。
　　2.內(nèi)撐器植入術后
　　1)內(nèi)撐器植入術后3個月:
　　(1)影像學觀察。X線檢查及CT掃描示:A組股骨頭輪廓不規(guī)則，關節(jié)面欠光滑，承重區(qū)扁平塌陷，骨質(zhì)密度不均勻，關節(jié)間隙稍變窄。B組股骨頭外形基本正常，骨質(zhì)密度欠均勻，股骨頭無

5、明顯塌陷，關節(jié)間隙無明顯變窄。
　　(2)生物力學檢測。A組、B組手術側(cè)和正常對側(cè)股骨頭軟骨下骨最大壓縮強度分別為:（49.38±2.37和91.30±2.21）、(81.78±2.36和91.16±2.32)Mpa;平均彈性模量分別為（78.86±2.24和153.42±3.36）、（139.90±3.49和151.96±3.75）MPa。A組、B組手術側(cè)股骨頭軟骨下骨的最大壓縮強度和平均彈性模量與正常對側(cè)比較，差異均有統(tǒng)計學意

6、義(P＜0.05);且A組與B組手術側(cè)進行比較，差異也有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(3) HE染色組織學檢查。A組和B組手術側(cè)和正常對側(cè)股骨頭空骨陷窩計數(shù)百分比分別為:（22.44±1.34和11.52±1.29）、(15.44±1.47和12.54±1.61)％。血管計數(shù)分別為:（21.20±1.79和43.40±3.05）、（33.00±2.55和46.20±3.35）。A組、B組手術側(cè)股骨頭空骨陷窩計數(shù)百分比、血管計

7、數(shù)與正常對側(cè)比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);且A組與B組手術側(cè)進行比較，差異也有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(4)免疫組化染色。BMP-2、bFGF的免疫組化染色陽性物質(zhì)均呈棕黃色;免疫組化染色的陽性物質(zhì)經(jīng)MIAS(Micro Imagery AnalysisSystem)圖像分析系統(tǒng)量化分析:A組、B組手術側(cè)與正常對側(cè)的BMP-2平均灰度值分別為:（189.90±12.90和100.34±6.56）、(134.8

8、0±11.00和105.16±6.43);bFGF平均灰度值分別為:（192.90±11.50和112.86±7.59）、（139.70±9.43和115.18±7.22）。A組和B組手術側(cè)BMP-2、bFGF的表達與正常對側(cè)比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，且A組與B組手術側(cè)進行比較，差異也有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　2)內(nèi)撐器治療術后6個月:
　　(1)影像學觀察。X線檢查及CT掃描示:A組股骨頭可見塌陷

9、較前明顯加重，股骨頭囊性變及骨質(zhì)硬化，關節(jié)間隙變窄，而B組股骨頭外形正常，骨質(zhì)密度較均勻，關節(jié)間隙正常。
　　(2)生物力學檢測。A組、B組手術側(cè)和正常對側(cè)股骨頭軟骨下骨最大壓縮強度分別為:（53.44±2.45和91.50±2.02）、(88.78±2.45和91.94±2.99)Mpa;平均彈性模量分別為:（84.66±3.03和154.30±3.46）、（153.74±3.20和155.98±3.55）MPa。A組手術側(cè)股骨

10、頭軟骨下骨最大壓縮強度和平均彈性模量與正常對側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，B組手術側(cè)與正常對側(cè)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(3) HE染色組織學檢查。A組、B組手術側(cè)和正常對側(cè)空骨陷窩計數(shù)百分比分別為:（19.58±1.41和12.42±1.40）、（12.46±1.51和11.48±1.54）％;血管計數(shù)分別為:（27.00±2.12和42.

11、40±3.78）、（43.00±3.54和44.80±3.56）。A組手術側(cè)空骨陷窩計數(shù)百分比和血管計數(shù)與正常對側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，B組手術側(cè)與正常對側(cè)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(4)免疫組化染色。A組、B組手術側(cè)與正常對側(cè)的BMP-2平均灰度值為:（161.90±12.10和98.22±6.33）、（110.04±8.60和102

12、.28±7.79）;bFGF平均灰度值分別為:（157.20±10.10和113.68±6.93）、（124.92±7.55和116.26±6.30）。A組手術側(cè)BMP-2、bFGF的表達與正常對側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);B組手術側(cè)與正常對側(cè)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側(cè)比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　結(jié)論:
　　1.本實驗采用的改良液氮冷凍法可以成功制作出股骨頭壞死

13、的動物模型。該造模方法實驗犬死亡率低，操作方便，可重復性高，創(chuàng)傷較小，不破壞髖關節(jié)的穩(wěn)定性。該動物模型可用于臨床上探索治療股骨頭壞死的實驗研究，同時也為我們后續(xù)的研究提供較為理想的動物模型。
　　2.應用鈦合金股骨頭內(nèi)撐器能有效恢復股骨頭的生物力學性能，促進壞死區(qū)骨修復，促進新生血管形成，防止股骨頭塌陷。在植入術后三個月時，內(nèi)撐器組各項指標均優(yōu)于壞死空白對照組，但比自身正常對側(cè)差;在術后六個月時，內(nèi)撐器組各項指標均優(yōu)于壞死對照組，