低劑量X射線照射促進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：開放截骨模型和閉合折骨模型。開放截骨模型具有截面光整，骨折角度和位置可控等優(yōu)點，在國內(nèi)應(yīng)用較多。但該方法中易于損傷軟組織和骨膜、電動工具對骨皮質(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）的真實過程。目前國外廣泛采用的是閉合折骨模型，具有手術(shù)簡便，骨折周圍組織破壞小等優(yōu)點，但需要專用造模支架。為此，我們參考相關(guān)文獻，改良并制作了專用造模支架，用于不同月齡的大鼠，探索標準股骨骨折閉合模型的制作方法。 方法：簡化設(shè)計并制作骨折造模支架。對80個雄性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個右側(cè)股骨。骨刀撞擊大腿后無表皮裂傷例。攝片證實橫斷或短斜形無明顯移位骨折67例，骨折粉碎6例，長斜形骨折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，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，小梁骨骨痂減少，皮質(zhì)骨出現(xiàn)較多吸收腔隙，并見板層骨；第8周時髓腔已再通，皮質(zhì)骨以板層骨為主；第12周則與正常骨無異。所有骨折無內(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便、成功率高、軟組織損傷小、能最大限度減少外在因素對骨折的影響。制作的模型呈現(xiàn)典型的骨折二期愈合過程，符合標準閉合骨折模型的要求。 第二部分：LDI促進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可以促進有利于血管新生的基因的表達而加速例如血管內(nèi)皮生長因子等的分泌，進而刺激血管新生，加速組織修復(fù)。骨折愈合過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骨折愈合。因此，本實驗應(yīng)用常規(guī)攝片、微焦點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)測試等對大鼠股骨中段閉合照射骨折模型在不同愈合時期分別進行評測，以研究LDI對骨折愈合是否有益。 方法：大鼠隨機分為兩組低劑量照射組（實驗組）和假照射組（對照組）。實驗組采用醫(yī)用直線加速器對大鼠進行總量為lGy的低劑量X線照射。對照組不予照射。然后馬上按照第一部分內(nèi)容制造單側(cè)標準的股骨中段骨折模型。分別于術(shù)后2、3、4、8、12周各處死動物。股骨標本使用常

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測定骨痂礦化率，四點彎曲檢測骨痂的力學(xué)性能并對部分標本作組織學(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)評分及最大負荷均較對照組?。╬<0.05）；在第3周，則實驗組的骨痂橋接評分值、骨礦含量、骨礦化率、組織學(xué)評分及三項力學(xué)測試參數(shù)均大于對照組（p<0.05）。4周后兩組的各種檢測結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)差別。 結(jié)論：結(jié)果表明盡管L

8、DI在早期（2周內(nèi)）對骨痂形成有害，但是在隨后的硬骨痂形成期則對骨痂形成和礦化具有促進作用。 第三部分：LDI促進骨痂礦化的初步機理 研究背景和目的：第二部份研究顯示，LDI對硬骨痂形成期的骨痂形成和礦化有明顯的促進作用，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胞有關(guān)。本部份通過對照射骨折模型的周圍血細胞的檢測間接了解LDI對前體細胞的增殖能力

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)。然后對大鼠行腹主動脈以遠固化造影，使用μCT掃描骨痂，計算機重建三維血管網(wǎng)以及計算總血管體積、體積分數(shù)和平均直徑等各項數(shù)據(jù)。 結(jié)果：實驗組（照射+手術(shù)）術(shù)后即刻所測白細胞及血小板數(shù)均明顯下降達67%和41%，對照組（手術(shù)但無照射）雖也下降約47%和23%，但

10、降幅比實驗組?。≒<0.05）。兩組隨后均緩慢恢復(fù)，實驗組白細胞在術(shù)后第14、21天增幅超過對照組；兩組血小板恢復(fù)較快，第14天時已正常。血管固化造影見兩組隨著時間的增長，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，實驗組較對照組血管體積總量和體積分數(shù)值低，但無統(tǒng)計學(xué)差異。造模后第2周，實驗組血管體積總量及血管體積分數(shù)明顯高于對照組。造模后第3周兩組各參數(shù)無明顯差異。 結(jié)論：結(jié)果顯示低劑量全身照