兔骨質(zhì)疏松模型的快速建立和硫酸鈣復(fù)合bBMP在椎體強(qiáng)化中的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、一、研究背景
　　骨質(zhì)疏松癥最常見(jiàn)的并發(fā)癥是椎體壓縮骨折，手術(shù)治療包括脊柱內(nèi)固定和椎體成形術(shù)或球囊擴(kuò)張椎體成形術(shù)。椎體成形術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)一種新的脊柱微創(chuàng)手術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在臨床上取得了很好的效果，在椎體的骨質(zhì)疏松性骨折及多種良、惡性椎體病變中得到廣泛的應(yīng)用?？梢钥焖倬徑馓弁?，糾正脊柱畸形，由于椎體成形術(shù)創(chuàng)傷小、效果好且療效快,已成為脊柱微創(chuàng)介入治療的又一重要方法。臨床上現(xiàn)在最常用的椎體成形術(shù)的材料為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

2、但PMMA充填材料具有許多缺點(diǎn)：由于PMMA自身具有過(guò)高的硬度，導(dǎo)致術(shù)后產(chǎn)生的應(yīng)力集中增加了鄰近椎體發(fā)生壓縮骨折的風(fēng)險(xiǎn)。PMMA的體外聚合溫度可達(dá)到100多度，術(shù)中的發(fā)熱反應(yīng)會(huì)引起相應(yīng)周?chē)M織及神經(jīng)的損傷和壞死；PMMA不能降解，不能融入周?chē)墓墙M織并最終被自身骨組織爬行替代，不能促進(jìn)周?chē)堑纳珊椭亟ǎ瑹o(wú)直接的骨沉積作用；另外PMMA單體還有潛在的全身系統(tǒng)過(guò)敏及毒性反應(yīng)。而且臨床越來(lái)越要求成形材料能夠攜帶有特殊治療作用的藥物，而PMM

3、A并不能滿(mǎn)足這些臨床治療的需要。如何探索一種具有良好生物相容性的成形材料，其在作為固定材料的同時(shí)又能成為攜帶具有特殊治療作用的藥物的載體，是本研究的目的。
　　二、研究目的
　　1.探索采用去勢(shì)法+甲強(qiáng)龍誘導(dǎo)法快速建立兔子骨質(zhì)疏松模型的方法：通過(guò)對(duì)去勢(shì)法+甲強(qiáng)龍誘導(dǎo)后兔骨質(zhì)疏松模型的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨骨結(jié)構(gòu)特性和生物力學(xué)特性的改變進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而探索出一種快速建立兔骨質(zhì)疏松模型的方法，為骨科領(lǐng)域的相關(guān)研究提供新模型。
　　2

4、.在已經(jīng)建立的骨質(zhì)疏松模型體內(nèi)，采用“二維平面-三維立體-生物力學(xué)”的全方位的評(píng)價(jià)手段，通過(guò)對(duì)模型的骨結(jié)構(gòu)參數(shù)、椎體骨密度以及生物力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)，評(píng)價(jià)硫酸鈣以及硫酸鈣復(fù)合BMP對(duì)骨質(zhì)疏松骨結(jié)構(gòu)的改善和強(qiáng)度提高的作用。
　　三、研究?jī)?nèi)容和方法
　　第一部分建立兔的骨質(zhì)疏松模型并進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)
　　將20只新西蘭大白兔采用隨機(jī)對(duì)照的方法分為：去勢(shì)（OVX）A組（n=4）、B組（n=8）和假手術(shù)組（Sham，n=8）。A組為

5、單純OVX組，B組為OVX+甲強(qiáng)龍肌注（4周）組。所有動(dòng)物術(shù)前和術(shù)后2月均采用雙能X線(xiàn)吸收骨密度儀測(cè)定腰椎骨密度。術(shù)后2個(gè)月：①采用DEXA對(duì)所有動(dòng)物的股骨干皮質(zhì)骨和股骨髁部松質(zhì)骨的骨密度進(jìn)行測(cè)量。②采用病理組織學(xué)切片的方法對(duì)骨的二維結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)。③采用micro-CT對(duì)骨的三維結(jié)構(gòu)改變進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。④采用生物力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨骨強(qiáng)度變化進(jìn)行分析評(píng)估。
　　第二部分硫酸鈣（calciumsulfa

6、teCSC）復(fù)合bBMP材料在椎體強(qiáng)化中的實(shí)驗(yàn)研究
　　采用隨機(jī)對(duì)照研究方案，將60只新西蘭大白兔隨機(jī)分為C1組、C2組、C3組、C4組（n=12）和假手術(shù)組（Sham，n=12）。C組按照實(shí)驗(yàn)一方法建立骨質(zhì)疏松模型，實(shí)驗(yàn)分為假手術(shù)對(duì)照組（Sham），骨質(zhì)疏松對(duì)照組（C1），注射PMMA組（C2），注射CSC組（C3），注射CSC/bBMP組（C4），通過(guò)模擬椎體成形術(shù)，分別在每只兔子L2、L4、L6椎體注射材料，每組均于術(shù)后24

7、小時(shí)，6周、12周各處死4只。①采用病理組織學(xué)切片的方法觀察和評(píng)價(jià)松質(zhì)骨骨小梁的二維結(jié)構(gòu)改變。②采用micro-CT進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)松質(zhì)骨骨小梁的三維結(jié)構(gòu)改變。③采用生物力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)分析和評(píng)估實(shí)驗(yàn)動(dòng)物松質(zhì)骨骨小梁的骨強(qiáng)度變化。通過(guò)“骨二維平面結(jié)構(gòu)-三維立體結(jié)構(gòu)-生物力學(xué)強(qiáng)度”的綜合手段，評(píng)價(jià)硫酸鈣和硫酸鈣復(fù)合bBMP材料對(duì)提高骨質(zhì)疏松椎體強(qiáng)度的作用。
　　四、研究結(jié)果
　　第一部分：Sham、OVX-A及OVX-B各組的腰椎B

8、MD測(cè)量值在術(shù)前分別為：（266.7±38.58）mg/cm2、（270.1±25.38）mg/cm2和（272.8±27.08）mg/cm2手術(shù)2個(gè)月后，Sham組、OVX-A組和OVX-B組的BMD分別為（281.8±39.22）mg/cm2、（248.9±26.14）mg/cm2和（199.9±30.76）mg/cm2。OVX-B組的BMD較術(shù)前平均下降為26.72％。組織學(xué)切片觀察發(fā)現(xiàn)，去勢(shì)2個(gè)月后，OVX-B組椎體及股骨松質(zhì)骨

9、骨小梁明顯稀疏、變細(xì)，局部存在骨小梁骨折及骨缺損;而Sham和OVX-A對(duì)照組松質(zhì)骨具有良好的類(lèi)圓形或橢圓形的完整骨小梁拱形結(jié)構(gòu)。顯微CT結(jié)果表明：OVX-B組的骨小梁結(jié)構(gòu)改變與Sham組及OVX-A組相比較有顯著差異，表現(xiàn)為骨小梁連續(xù)性顯著下降，骨小梁柱明顯變細(xì)，而OVX-A組與Sham組相比骨小梁三維結(jié)構(gòu)無(wú)顯著變化。生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，OVX-B組椎體的抗壓縮強(qiáng)度（6.8±2.02MPa）較Sham組（14.5±3.74MPa）和

10、OVX-A組（12.8±3.12MPa）均有顯著性降低，而OVX-A組與Sham組無(wú)顯著性差異。
　　第二部分：在組織病理學(xué)切片二維平面觀察中，術(shù)后6周和12周，CSC組和CSC/bBMP組骨小梁結(jié)構(gòu)形態(tài)的改善明顯優(yōu)于C1對(duì)照組。骨小梁的微骨折及缺損處顯示新生的骨修復(fù)和連接，骨小梁柱體變粗，形態(tài)比較規(guī)則，連續(xù)性顯著好于對(duì)照組。12周時(shí)骨小梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近Sham對(duì)照組。Micro-CT三維重建顯示，6周時(shí),CSC組和CSC/bBMP

11、組骨小梁組的骨小梁三維結(jié)構(gòu)參數(shù)明顯優(yōu)于C1對(duì)照組(P<0.05)，骨密度值也明顯優(yōu)于C1對(duì)照組(P<0.05)；12周時(shí)，已與Sham對(duì)照組無(wú)顯著性差別。生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在6周時(shí)，CSC組椎體的最大抗壓縮強(qiáng)度有增加，但與C1對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異，而CSC/bBMP組椎體抗壓縮強(qiáng)度在6周時(shí)顯著高于C1對(duì)照組；在12周時(shí)，CSC組和CSC/bBMP組椎體最大抗壓縮強(qiáng)度均較C1對(duì)照組有顯著性差異(P<0.05)，與Sham組及PMMA

12、組相比，未見(jiàn)顯著性差異(P>0.05)。
　　五、結(jié)論
　　1.通過(guò)去勢(shì)+甲強(qiáng)龍肌注的方法，可以在2個(gè)月內(nèi)快速建立兔的骨質(zhì)疏松模型。
　　2.兔骨質(zhì)疏松模型建成后，二維及三維圖像顯示椎體松質(zhì)骨內(nèi)骨小梁稀疏、變細(xì)、斷裂，可見(jiàn)明確的骨小梁微骨折及骨缺損，骨的三維結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p壞，從而伴隨相應(yīng)力學(xué)強(qiáng)度的降低。是一種理想實(shí)用的骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型。
　　3.CSC以及CSC為載體復(fù)合bBMP的椎體內(nèi)注射材料，均具有強(qiáng)大的成骨