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建立股骨頭壞死模型。采用髖關節(jié)后外側入路暴露髖關節(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。
　　結果:
　　1.造模術后2月行X線檢查示:模型側股骨頭骨質(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組手術側和正常對側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組手術側和正常對側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組手術側股骨頭空骨陷窩計數(shù)百分比、血管計

7、數(shù)與正常對側比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);且A組與B組手術側進行比較，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組手術側與正常對側的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BMP-2、bFGF的表達與正常對側比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，且A組與B組手術側進行比較，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組手術側和正常對側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比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，B組手術側與正常對側比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(3) HE染色組織學檢查。A組、B組手術側和正常對側空骨陷窩計數(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組手術側空骨陷窩計數(shù)百分比和血管計數(shù)與正常對側比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，B組手術側與正常對側比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(4)免疫組化染色。A組、B組手術側與正常對側的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BMP-2、bFGF的表達與正常對側比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);B組手術側與正常對側比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，而A組與B組手術側比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　結論:
　　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，