仿生BCP組織工程骨塊重建股骨頭骨缺損區(qū)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、股骨頭缺血性壞死(Avascularnecrosisofthefemoralhead，ANFH)是骨科臨床上常見的一種難治性疾病，多見于中青年。盡管治療ANFH的方法很多，但仍有相當(dāng)一部分病例療效欠佳，股骨頭繼續(xù)塌陷，最終導(dǎo)致患髖功能喪失。隨著組織工程技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展和不斷進(jìn)步，以及生物力學(xué)研究的深入，為ANFH的治療帶來契機(jī)。本研究依據(jù)生物力學(xué)的研究成果，從組織工程角度出發(fā)，利用仿生技術(shù)制備骨組織工程支架，在體外構(gòu)建骨組織工程骨塊，同

2、時(shí)建立股骨頭骨缺損模型，將構(gòu)建的組織工程骨塊植入骨缺損內(nèi)，為組織工程技術(shù)重建股骨頭骨缺損進(jìn)行初步嘗試和探索性實(shí)驗(yàn)研究。 目的:一、觀察不同結(jié)構(gòu)的松質(zhì)骨塊填充股骨頭負(fù)重區(qū)骨缺損后對股骨近段生物力學(xué)性能的影響； 二、對犬股骨頭和ANFH松質(zhì)骨樣本的骨小梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建分析，了解其在不同區(qū)域內(nèi)的空間分布特征； 三、利用計(jì)算機(jī)三維凝膠疊層系統(tǒng)制備出小梁結(jié)構(gòu)具有一定取向性的仿生BCP支架，并對BCP支架進(jìn)行評測；

3、 四、篩選種子細(xì)胞，在體外構(gòu)建仿生BCP骨組織工程骨塊，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)確定組織工程骨塊其重建股骨頭骨缺損的可能性。 材料和方法:一、在股骨頭主要負(fù)重區(qū)制備定制大小(φ14mm×20mm、φ20mm×20mm、φ20mm×30mm)的骨缺損，模擬單腿站立相進(jìn)行離體生物力學(xué)測試，觀察骨缺損程度對股骨近段整體剛度和股骨頭頸結(jié)合部的應(yīng)變變化值的影響；在φ20mm×30mm骨缺損內(nèi)分別進(jìn)行異體股骨頭骨塊植入、異體股骨髁骨塊植入和松質(zhì)骨粒打壓

4、植入，觀察不同骨塊植入后對股骨近段力學(xué)性能的影響；通過有限元分析模擬的方法，重復(fù)上述過程，觀察不同骨缺損以及填充不同彈性模量的材料后對股骨頭內(nèi)的應(yīng)力分布的影響； 二、采用組織學(xué)切片的方法對犬股骨頭松質(zhì)骨樣本的骨小梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建和空間結(jié)構(gòu)分析；采用新近出現(xiàn)的Micro-CT對ANFH樣本進(jìn)行檢測，分區(qū)域?qū)ζ湫×航Y(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建和評測； 三、在犬股骨頭松質(zhì)骨樣本二維圖像的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)三維凝膠疊層系統(tǒng)制備出小梁結(jié)構(gòu)具

5、有一定取向性的仿生BCP支架，利用Micro-CT對仿生BCP支架的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行評測；通過細(xì)胞在支架表面的生長情況觀察BCP支架的細(xì)胞相容性； 四、選取MSCs作為仿生BCP支架的種子細(xì)胞，對其成骨功能進(jìn)行鑒定，在體外構(gòu)建仿生BCP骨組織工程骨塊；在犬股骨頭主要負(fù)重區(qū)制備股骨頭骨缺損，植入體外構(gòu)建的骨組織工程骨塊，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和壓凹試驗(yàn)觀察組織工程骨塊植入后的效果。 結(jié)論:一、對于股骨頭負(fù)重區(qū)的骨缺損，要想使股骨頭的內(nèi)部

6、應(yīng)力恢復(fù)至正常，必需對骨缺損進(jìn)行結(jié)構(gòu)性植骨，并盡快實(shí)現(xiàn)與周圍骨質(zhì)的整合，植入材料的彈性模量應(yīng)該與受區(qū)的彈性模量接近； 二、犬股骨頭松質(zhì)骨樣本的空間結(jié)構(gòu)隨著部位的不同而呈現(xiàn)不同特征，可能與局部的應(yīng)力分布有適應(yīng)關(guān)系；骨壞死樣本的骨小梁空間結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的區(qū)域性變化； 三、制備的多孔取向性仿生BCP支架具有與犬股骨頭松質(zhì)骨樣本類似的空間結(jié)構(gòu)和良好的細(xì)胞相容性，具有一定的初始力學(xué)強(qiáng)度，軸向彈性模量與松質(zhì)骨樣本接近； 四、仿