低劑量X射線照射促進(jìn)大鼠骨折骨痂礦化的研究.pdf

1、第一部分：低劑量X線照射（Low Dose Irradiation，LDI）骨折模型制作中骨折專用造模支架的研制及應(yīng)用 研究背景和目的：研究大鼠股骨骨折愈合的模型通常有兩種：開(kāi)放截骨模型和閉合折骨模型。開(kāi)放截骨模型具有截面光整，骨折角度和位置可控等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多。但該方法中易于損傷軟組織和骨膜、電動(dòng)工具對(duì)骨皮質(zhì)有熱損傷、沖洗帶走較多骨髓以及破壞骨折處血運(yùn)等不利因素，大大增加了骨折愈合的差異，不能再現(xiàn)骨折愈合（特別是重要的骨

2、痂形成期）的真實(shí)過(guò)程。目前國(guó)外廣泛采用的是閉合折骨模型，具有手術(shù)簡(jiǎn)便，骨折周?chē)M織破壞小等優(yōu)點(diǎn)，但需要專用造模支架。為此，我們參考相關(guān)文獻(xiàn)，改良并制作了專用造模支架，用于不同月齡的大鼠，探索標(biāo)準(zhǔn)股骨骨折閉合模型的制作方法。 方法：簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并制作骨折造模支架。對(duì)80個(gè)雄性Sprague—Dawley大鼠（2月齡和3月齡各40只）手術(shù)行逆行性克氏針固定股骨，然后使用造模支架制造股骨中段閉合骨折，通過(guò)X線攝片、組織學(xué)檢查了解骨折類型

3、、移位程度以及骨折的愈合情況。 結(jié)果：除2例術(shù)中不明原因死亡外，共78個(gè)右側(cè)股骨。骨刀撞擊大腿后無(wú)表皮裂傷例。攝片證實(shí)橫斷或短斜形無(wú)明顯移位骨折67例，骨折粉碎6例，長(zhǎng)斜形骨折1例，部位偏離中段4例。造模成功率為85.9%。骨折后第1周組織學(xué)切片見(jiàn)骨折為橫形，除骨折處外其余骨膜基本完整，軟組織破壞不明顯。第2周骨折兩端的骨膜下已出現(xiàn)膜內(nèi)化骨，骨折端較多纖維性骨痂和軟骨性骨痂并存；第3周骨折端軟骨性骨痂變少，纖維性骨痂少見(jiàn)，骨折

4、處有大量編織骨骨痂出現(xiàn)；第4周軟骨性骨痂已少見(jiàn)，小梁骨骨痂減少，皮質(zhì)骨出現(xiàn)較多吸收腔隙，并見(jiàn)板層骨；第8周時(shí)髓腔已再通，皮質(zhì)骨以板層骨為主；第12周則與正常骨無(wú)異。所有骨折無(wú)內(nèi)固定脫落及骨不連等現(xiàn)象。 結(jié)論：改良自制造模支架制作大鼠股骨骨折模型操作簡(jiǎn)便、成功率高、軟組織損傷小、能最大限度減少外在因素對(duì)骨折的影響。制作的模型呈現(xiàn)典型的骨折二期愈合過(guò)程，符合標(biāo)準(zhǔn)閉合骨折模型的要求。 第二部分：LDI促進(jìn)大鼠骨折骨痂礦化的研

5、究 研究背景和目的：大量研究顯示中高劑量X線照射抑制骨折愈合，但是對(duì)于低劑量照射后骨折修復(fù)的情況尚不清楚。最近有研究表明LDI可以促進(jìn)缺血肢體的恢復(fù)、加速創(chuàng)傷組織愈合。原因是LDI可以促進(jìn)有利于血管新生的基因的表達(dá)而加速例如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等的分泌，進(jìn)而刺激血管新生，加速組織修復(fù)。骨折愈合過(guò)程中骨痂處血管的新生和重建是骨折愈合的前提和關(guān)鍵，骨痂新生血管的增多能明顯促進(jìn)骨折愈合。因此，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用常規(guī)攝片、微焦點(diǎn)CT（μCT）、肢體

6、定量CT（pQCT）、激光共聚焦顯微鏡（CLSM）、組織學(xué)切片以及生物力學(xué)測(cè)試等對(duì)大鼠股骨中段閉合照射骨折模型在不同愈合時(shí)期分別進(jìn)行評(píng)測(cè)，以研究LDI對(duì)骨折愈合是否有益。 方法：大鼠隨機(jī)分為兩組低劑量照射組（實(shí)驗(yàn)組）和假照射組（對(duì)照組）。實(shí)驗(yàn)組采用醫(yī)用直線加速器對(duì)大鼠進(jìn)行總量為lGy的低劑量X線照射。對(duì)照組不予照射。然后馬上按照第一部分內(nèi)容制造單側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的股骨中段骨折模型。分別于術(shù)后2、3、4、8、12周各處死動(dòng)物。股骨標(biāo)本使用常

7、規(guī)攝片和μCT觀察骨痂橋接情況，pQCT定量分析骨礦含量及骨痂面積，CLSM測(cè)定骨痂礦化率，四點(diǎn)彎曲檢測(cè)骨痂的力學(xué)性能并對(duì)部分標(biāo)本作組織學(xué)分析。 結(jié)果：骨折后第2周，低劑量照射組的骨痂面積、骨礦化率、組織學(xué)評(píng)分及最大負(fù)荷均較對(duì)照組?。╬<0.05）；在第3周，則實(shí)驗(yàn)組的骨痂橋接評(píng)分值、骨礦含量、骨礦化率、組織學(xué)評(píng)分及三項(xiàng)力學(xué)測(cè)試參數(shù)均大于對(duì)照組（p<0.05）。4周后兩組的各種檢測(cè)結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。 結(jié)論：結(jié)果表明盡管L

8、DI在早期（2周內(nèi)）對(duì)骨痂形成有害，但是在隨后的硬骨痂形成期則對(duì)骨痂形成和礦化具有促進(jìn)作用。 第三部分：LDI促進(jìn)骨痂礦化的初步機(jī)理 研究背景和目的：第二部份研究顯示，LDI對(duì)硬骨痂形成期的骨痂形成和礦化有明顯的促進(jìn)作用，表現(xiàn)在骨痂橋接、骨礦含量、骨痂礦化率以及骨痂力學(xué)性能的增加。但機(jī)理尚不明了。由于骨折愈合好壞主要與血管新生和成骨前體細(xì)胞有關(guān)。本部份通過(guò)對(duì)照射骨折模型的周?chē)?xì)胞的檢測(cè)間接了解LDI對(duì)前體細(xì)胞的增殖能力

9、的影響，以及肢體血管固化造影三維重建了解骨痂微血管新生。 方法：按第一部分所述造模，造模后的即刻（0.1天）以及7、14、21、28、56、84天分別采血送檢血常規(guī)。然后對(duì)大鼠行腹主動(dòng)脈以遠(yuǎn)固化造影，使用μCT掃描骨痂，計(jì)算機(jī)重建三維血管網(wǎng)以及計(jì)算總血管體積、體積分?jǐn)?shù)和平均直徑等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。 結(jié)果：實(shí)驗(yàn)組（照射+手術(shù)）術(shù)后即刻所測(cè)白細(xì)胞及血小板數(shù)均明顯下降達(dá)67%和41%，對(duì)照組（手術(shù)但無(wú)照射）雖也下降約47%和23%，但

10、降幅比實(shí)驗(yàn)組?。≒<0.05）。兩組隨后均緩慢恢復(fù)，實(shí)驗(yàn)組白細(xì)胞在術(shù)后第14、21天增幅超過(guò)對(duì)照組；兩組血小板恢復(fù)較快，第14天時(shí)已正常。血管固化造影見(jiàn)兩組隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，血管總量及直徑均明顯上升，骨痂體積增大，骨折線部位界限逐漸模糊。造模后第1周，實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組血管體積總量和體積分?jǐn)?shù)值低，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。造模后第2周，實(shí)驗(yàn)組血管體積總量及血管體積分?jǐn)?shù)明顯高于對(duì)照組。造模后第3周兩組各參數(shù)無(wú)明顯差異。 結(jié)論：結(jié)果顯示低劑量全身照