不同強度脈沖壓力刺激對骨缺損修復(fù)的影響.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,創(chuàng)傷的形式由過去的低能量損傷轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦母吣芰繐p傷,從而給骨折的治療帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。如何促進骨折的愈合,減少骨折延遲愈合和不愈合的發(fā)生率成為骨創(chuàng)傷領(lǐng)域研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)骨組織具有力學(xué)適應(yīng)性,適當(dāng)?shù)牧W(xué)刺激具有明顯的成骨效應(yīng),然其力學(xué)適應(yīng)性機制尚未完全明確,目前以骨陷窩-微管系統(tǒng)(lacunar-canalicular system LCS)組織液流動誘導(dǎo)的流體切應(yīng)力(fluid shear stress FSS)

2、的學(xué)說為大家廣泛接受。通過對人體運動系統(tǒng)的正常生理研究表明:骨骼肌泵作用可以提高骨毛細(xì)血管的靜水壓,從而增強LCS內(nèi)組織液的濾過作用而達到提高骨組織液流動誘導(dǎo)的FSS的目的。如何在骨折狀態(tài)下,使骨骼肌繼續(xù)發(fā)揮其肌肉泵的作用,從而達到促進骨折愈合的目的成為研究骨折物理治療的新思路。依據(jù)以上理論本課題組自行研究設(shè)計了體外脈沖壓力刺激裝置,并通過本研究證實該裝置能夠提高肢體局部平均動脈血壓水平,通過比較不同強度脈沖壓力刺激對兔橈骨骨缺損修復(fù)的

3、影響,為選取合適的壓力刺激提供實驗依據(jù)。本研究分為兩部分:
　　實驗一、不同強度脈沖壓力刺激效應(yīng)機制的研究
　　目的:驗證體外脈沖壓力刺激裝置對豬前肢局部平均動脈血壓的影響,從而間接推斷該裝置對LCS組織液流動的促進作用。方法:采用成年白豬6只,對豬橈動脈進行有創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測,直視下穿刺成功后,將穿刺針與有創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測系統(tǒng)的充液系統(tǒng)和電子系統(tǒng)相連,記錄靜息狀態(tài)下即對照組的有創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測的平均動脈壓和脈搏波波形。然后于前肢

4、近端分別給予5~7Kpa,8～10Kpa,11～13Kpa體外脈沖壓力刺激,待壓力穩(wěn)定后,每個壓力范圍持續(xù)給予5分鐘,每隔1分鐘記錄一次平均動脈壓和壓力波形。結(jié)果:隨著脈沖壓力刺激強度的增加,局部平均動脈血壓水平呈梯度提高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論:體外脈沖壓力刺激裝置對豬前肢局部平均動脈血壓水平具有明顯的影響,間接驗證了該裝置對LCS組織液流動的促進作用。
　　實驗二、不同強度脈沖壓力刺激對骨缺損修復(fù)的影響

5、　　目的:比較不同強度脈沖壓力刺激對兔橈骨缺損修復(fù)的影響,為選取合適的壓力刺激提供實驗依據(jù)。方法:取新西蘭大白兔64只,構(gòu)建5 mm橈骨缺損模型,隨機分為4組(n=16),對照組術(shù)后正常喂養(yǎng),不進行體外脈沖壓力刺激;實驗組于術(shù)后第4天分別給予不同強度的體外脈沖壓力刺激,每天1次,每次30 min,脈沖頻率為15 Hz,并按照壓力強度分為:5~7 Kpa組,8～10 Kpa組,11～13 Kpa組。術(shù)后2周、4周為取材點,每次各組取材8只

6、,術(shù)后2周、4周行X線攝片檢查,4周各組給予四環(huán)素-鈣黃綠素?zé)晒怆p標(biāo)檢查。取材后各組行標(biāo)本大體觀察、micro-CT分析、組織學(xué)觀察以評價缺損修復(fù)情況。結(jié)果:術(shù)后2周、4周標(biāo)本大體觀察:8～10 Kpa組橈骨缺損處新生骨痂較其他三組明顯偏多。術(shù)后2周X線片示:各組骨缺損區(qū)均清晰可見,對照組、5~7Kpa組、11～13Kpa組骨缺損區(qū)無或僅有點片狀高密度影,8～10 Kpa組骨缺損區(qū)可見較多團片狀高密度影;術(shù)后4周X線片示:各組骨缺損區(qū)均

7、被大量高密度影填充,8～10 Kpa組已基本形成完全骨性連接,其他3組骨缺損區(qū)仍可見較多低密度間隙。Lane-Sandhu X射線評分(表1)8～10 Kpa組最高,與其他三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。X線片Dicom原始數(shù)據(jù)分析顯示8～10Kpa組骨缺損區(qū)X線灰度值最高,與其他三組相比有顯著性差異(P<0.05)。micro-CT分析:術(shù)后2周各組骨缺損區(qū)均形成少量新生骨痂,8～10 Kpa組新生骨痂較其他三組明顯偏多;術(shù)

8、后4周時可見各組骨缺損區(qū)均被大量新生骨痂填充,8～10 Kpa組新生骨痂已將缺損區(qū)完全填充,其他三組兩斷端未形成完全性骨性連接。術(shù)后2周、4周時骨形態(tài)分析顯示:8～10 Kpa組新生骨痂BMD、Tb.N均明顯高于其他三組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),8～10Kpa組的Tb.Sp明顯低于其他三組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。Van Gieson染色:術(shù)后2周時,各組骨缺損區(qū)形成的主要是纖維性連接,8～10 Kpa組骨缺損區(qū)可見

9、較多新生小梁骨,周圍由較多軟骨組織和纖維組織填充;術(shù)后4周8～10 Kpa組骨缺損區(qū)已有大量新生小梁骨完全填充,骨缺損兩斷端已基本形成完全骨性連接,其他三組骨缺損區(qū)有較多新生小梁骨,骨缺損兩斷端未形成完全骨性連接。術(shù)后4周各組骨缺損標(biāo)本四環(huán)素-鈣黃綠素?zé)晒怆p標(biāo)計算骨生成速率,8～10 Kpa組骨缺損修復(fù)速率明顯快于其他三組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)后4周各組骨缺損區(qū)新生骨痂內(nèi)所含骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)免疫組化染色,8