EDTA-Na2脫鈣模擬椎體骨質(zhì)疏松體外模型的建立及其臨床意義.pdf

1、本文對(duì)EDTA-Na2脫鈣模擬椎體骨質(zhì)疏松體外模型的建立及其臨床意義進(jìn)行了探討。本研究分為三個(gè)部分：
　　 第一部分：EDTA-Na2脫鈣模擬椎體骨質(zhì)疏松體外模型的選擇。
　　 背景：隨著人口壽命的延長(zhǎng)及老齡化社會(huì)的到來(lái)，老年人骨質(zhì)疏松發(fā)病率較高，骨質(zhì)疏松嚴(yán)重影響老年人的生活質(zhì)量，其最嚴(yán)重的并發(fā)癥就是骨質(zhì)疏松性骨折，一旦患者經(jīng)歷了第一次骨質(zhì)疏松性骨折，繼發(fā)性骨折的危險(xiǎn)明顯加大。該病的防治已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題，那

2、么對(duì)骨質(zhì)疏松的研究也在逐步深入，骨質(zhì)疏松的模型也廣泛應(yīng)用。正確選擇和制備一個(gè)理想的骨質(zhì)疏松實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的模型，是開展骨質(zhì)疏松研究工作的基礎(chǔ)。目前建立骨質(zhì)疏松模型常用的方法分絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松模型和局部骨質(zhì)丟失模型，具體包括去勢(shì)、藥物(激素，維甲酸，羥基脲，同型半胱氨酸)、廢用、失重、甲狀旁腺切除術(shù)、增齡、低鈣、轉(zhuǎn)基因、基因敲除、酒精、放射、細(xì)胞等模型，但是常規(guī)建立模型的方法耗時(shí)較多，無(wú)法提供在初期大量使用動(dòng)物模型進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和測(cè)試的要求，同時(shí)在

3、動(dòng)物的購(gòu)買、飼養(yǎng)、藥物、手術(shù)費(fèi)用投入較大，而且動(dòng)物的數(shù)量有限，差異性，重復(fù)性差。快速有效的建立模型將為骨質(zhì)疏松癥的深入研究提供幫助。EDTA脫鈣方法是一種比較合適的方法，能夠制備出滿足骨質(zhì)疏松實(shí)驗(yàn)的大量動(dòng)物模型。相較于活體動(dòng)物模型其優(yōu)點(diǎn)：①快速、簡(jiǎn)便、費(fèi)用低；②可靠性好；③通過(guò)調(diào)整脫鈣的時(shí)間，還可以調(diào)控模型的骨質(zhì)疏松程度。而試驗(yàn)動(dòng)物的選擇也是關(guān)鍵，目前常用的有靈長(zhǎng)類、嚙齒目動(dòng)物、兔形目、食肉目、偶蹄目等，綿羊在形態(tài)計(jì)量學(xué)方面，做為脊柱動(dòng)

4、物模型與人類相比均具有良好的相似性和可比性。短期內(nèi)制備脫鈣骨質(zhì)疏松體外模型國(guó)內(nèi)張智海等曾有描述，其用椎弓根鉆孔EDTA-Na2脫鈣的方法達(dá)到骨質(zhì)疏松的目的，但沒有闡明骨密度隨時(shí)間的變化及椎弓根鉆孔對(duì)椎體骨密度的影響，本試驗(yàn)正是研究經(jīng)椎弓根鉆孔并EDTA-Na2脫鈣的綿羊椎骨體外骨質(zhì)疏松模型、脫鈣時(shí)間與骨密度的變化及椎弓根鉆孔對(duì)骨密度變化的影響。此種快速制備骨質(zhì)疏松模型的方法可以為骨質(zhì)疏松癥的科研及防治節(jié)省寶貴時(shí)間。
　　 目的：

5、觀察利用EDTA-Na2脫鈣后椎體骨密度的變化，以及打孔對(duì)椎體骨密度的影響，探討一種制作骨質(zhì)疏松模型的方法。
　　 方法：取70個(gè)新鮮綿羊腰1椎體，隨機(jī)分成10小組，每組7個(gè)標(biāo)本，1-5組全部經(jīng)椎弓根打孔，記A大組，6-10組不行椎弓根打孔，記為B大組，然后把標(biāo)本侵入0.4916mmol/L的EDTA-Na2脫鈣液體中，分別在0(未浸)、3、6、9、12天分別取出A大組與B大組各一小組行骨密度測(cè)試及每組取一個(gè)標(biāo)本大體剖開。觀察脫

6、鈣時(shí)間與A.B兩組骨密度變化及兩組間的差異。
　　 結(jié)果：A.B兩組隨著脫鈣時(shí)間的延長(zhǎng)，大體觀察可見各組標(biāo)本骨小梁逐漸變細(xì)、間隙增寬，骨密度檢測(cè)結(jié)果顯示逐漸減低的趨勢(shì)，并且各組脫鈣前后骨密度變化均有明顯的差異性。A與B大組間在骨密度的變化無(wú)明顯的差異(P>0.05)。
　　 結(jié)論：采用0.4916mmol/L EDTA-Na2脫鈣12天可模擬輕、中、重度骨質(zhì)疏松，經(jīng)椎弓根打孔對(duì)骨密度變化沒有影響，但鉆孔可能對(duì)制造易壓縮的

7、骨質(zhì)疏松骨折模型有實(shí)際意義。
　　 第二部分：EDTA-Na2脫鈣模擬椎體骨質(zhì)疏松體外模型的建立。
　　 背景：越來(lái)越多的人口患有骨質(zhì)疏松疾病，由骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的脊柱壓縮性骨折已嚴(yán)重危害老人的健康和嚴(yán)重影響老人的生活質(zhì)量，加重了社會(huì)和家庭的負(fù)擔(dān)。隨著對(duì)骨質(zhì)疏松研究的不斷深入，骨質(zhì)疏松模型的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且骨質(zhì)疏松性骨折手術(shù)器械的試制及藥品的研制，都需要在大量、可重復(fù)的動(dòng)物模型上進(jìn)行試驗(yàn)。而建立骨質(zhì)疏松的動(dòng)物模型受到諸多

8、限制，并且骨質(zhì)疏松的活體動(dòng)物模型，常用來(lái)研究骨質(zhì)疏松的病理生理機(jī)制及治療，所以目前迫切需要一種可短期內(nèi)制作的體外骨質(zhì)疏松模型的方法。我們正是建立這種經(jīng)EDTA-Na2脫鈣的綿羊椎骨體外骨質(zhì)疏松模型，并且是可以改變骨密度和骨強(qiáng)度的大量、可重復(fù)的骨質(zhì)疏松椎骨體外模型，而且標(biāo)本在脫鈣程度與脫鈣時(shí)間上都能得到較好的控制。骨質(zhì)疏松癥是以骨強(qiáng)度降低導(dǎo)致骨折危險(xiǎn)性增加的一種骨骼疾病，骨密度和骨質(zhì)量的好壞反應(yīng)了骨強(qiáng)度的高低。臨床用來(lái)檢測(cè)骨質(zhì)疏松的方法有

9、骨代謝生化標(biāo)志物檢測(cè)、骨礦密度(BMD)測(cè)量、定量超聲測(cè)定、骨強(qiáng)度分析、常規(guī)X線檢查、磁共振成像檢查、放射性核素骨顯像等。目前，骨質(zhì)疏松的診斷主要是依賴骨形態(tài)學(xué)測(cè)量和骨礦物密度(BMD)值的測(cè)定。而根據(jù)現(xiàn)有的條件，多種方法聯(lián)合應(yīng)用是必不可少的。本實(shí)驗(yàn)對(duì)體外骨質(zhì)疏松模型同時(shí)進(jìn)行了骨灰化測(cè)定。目的：利用乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA-Na2)體外脫鈣后的椎體模擬椎體骨質(zhì)疏松，對(duì)椎體骨質(zhì)疏松模型進(jìn)行DR、DEXA、Micro-CT、骨灰化等檢測(cè)

10、，觀察短期制造骨質(zhì)疏松模型的結(jié)果，探討一種短期制造骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折模型的方法。
　　 方法：取84個(gè)新鮮綿羊胸腰椎3聯(lián)體，隨機(jī)分成7組，記為A.B.C.D.E.F.G每組12個(gè)標(biāo)本，中間椎體鉆孔后，在室溫下將椎體浸入0.4916mmol/L的EDTA-Na2脫鈣液體中，分別在0(未浸)、3、6、9、12天每組各取一個(gè)標(biāo)本測(cè)骨密度，其中每組在脫鈣0、9天行X拍片(n=7)后大體剖開觀察，中間椎體Micro-CT檢查(n=7)

11、及骨灰化測(cè)定(n=7)。
　　 結(jié)果：隨著脫鈣時(shí)間的延長(zhǎng)，大體觀察可見各組標(biāo)本骨小梁逐漸變細(xì)、間隙增寬，骨密度檢測(cè)結(jié)果顯示逐漸減低的趨勢(shì)，并且各組脫鈣前后骨密度變化均有明顯的差異性。Micro-CT檢測(cè)脫鈣9天椎體的骨小梁表觀密度、骨體積分?jǐn)?shù)、骨小梁厚度、骨小梁數(shù)量、骨小梁分離度、結(jié)構(gòu)模型指數(shù)、各向異性的程度、歐拉數(shù)、骨小梁連結(jié)密度均有明顯的變化(p<0.05)，骨灰化測(cè)定脫鈣0、9天骨礦物質(zhì)含量有明顯的變化(p<0.05)。<

12、br>　　 結(jié)論：采用0.4916mmol/L EDTA-Na2脫鈣9-12天可模擬中、重度骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折，是一種快速、可行、重復(fù)性高的方法。
　　 第三部分：骨質(zhì)疏松體外模型的生物力學(xué)試驗(yàn)及臨床意義。
　　 背景：1885年，Pommer最早提出“骨質(zhì)疏松”這一名詞，意思是骨質(zhì)減少，可見布滿空隙的骨骼，1990年在丹麥舉行的第三屆骨質(zhì)疏松大會(huì)上明確提出其定義，之后在1993年的第四屆大會(huì)上得到完善，并為世界各

13、國(guó)所公認(rèn)，2001年，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生學(xué)院(NIH)提出，骨質(zhì)疏松癥是以骨強(qiáng)度降低導(dǎo)致骨折危險(xiǎn)性增加的一種骨骼疾病，骨密度和骨質(zhì)量的好壞反應(yīng)了骨強(qiáng)度的高低。1987年，法國(guó)學(xué)者Galibert和Deramond根據(jù)外科手術(shù)填塞骨水泥的經(jīng)驗(yàn)采用經(jīng)皮穿刺椎體后注射骨水泥治療血管瘤，此可謂將經(jīng)皮椎體成形術(shù)運(yùn)用于臨床的最初報(bào)道。1990年，Galibert和Deramond進(jìn)一步提出該技術(shù)可擴(kuò)大應(yīng)用于骨質(zhì)疏松性椎體骨折，這標(biāo)志著椎體成形術(shù)的突破性進(jìn)

14、展。此后該技術(shù)在脊柱外科領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
　　 目的：探討骨質(zhì)疏松及椎體成形術(shù)后綿羊胸腰段三聯(lián)椎體的生物力學(xué)特性變化，為臨床試驗(yàn)提供依據(jù)。
　　 方法：取0.4916mmol/L的EDTA-Na2脫鈣液體中的A.B.C.D.E.F.G組綿羊胸腰椎三聯(lián)體每組6個(gè)，共42個(gè)，分別在第0(未浸)、3、6、12天每組各取一個(gè)標(biāo)本，而在第9天每組取兩個(gè)標(biāo)本，以供試驗(yàn)使用。測(cè)量每個(gè)椎體的高度，計(jì)算壓縮50％所需形變量。以

15、最大壓力為壓縮強(qiáng)度，將各標(biāo)本上下椎體卡在壓縮模具上，然后置于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上，以5mm/min的加載速率進(jìn)行垂直加載，直到標(biāo)本屈服為止，測(cè)出最大抗壓力。記錄載荷和形變(高度)的變化，得到載荷一形變曲線，以最大載荷為壓縮強(qiáng)度，以載荷-形變曲線的斜率為壓縮剛度。在壓縮過(guò)程中不斷用注射器向標(biāo)本上注射0.9％氯化鈉溶液，保持椎體濕潤(rùn)。取第9天壓縮標(biāo)本行椎體成形術(shù)，分為PMMA組和活性骨水泥組，每組各7個(gè)標(biāo)本，在C形臂X線機(jī)監(jiān)視下，模擬臨床球囊擴(kuò)

16、張椎體后凸成形術(shù)操作。用3.5mm鉆頭作椎弓根鉆孔，直至椎體前中1/3交界處，置入導(dǎo)針后沿導(dǎo)針?lè)湃胍桓坠茚?，沿套管放入可擴(kuò)張球形氣囊，然后向氣囊內(nèi)充氣擴(kuò)張。球囊擴(kuò)張及復(fù)位滿意后將其復(fù)原后撤出。調(diào)配骨水泥，PMMA組使用zimmer骨水泥，活性骨水泥組使用CPC/PMMA復(fù)合組成的生物活性骨水泥。將調(diào)配好的骨水泥裝入注射器中，在團(tuán)狀期將骨水泥經(jīng)工作套管推入椎體內(nèi)空腔。根據(jù)球囊擴(kuò)張?bào)w積確定骨水泥注射量。各椎體拍攝正側(cè)位X線片，測(cè)量各椎體高

17、度、壓縮剛度及壓縮強(qiáng)度(方法同前)。觀察隨脫鈣時(shí)間延長(zhǎng)BMD與椎體壓縮強(qiáng)度和剛度的變化，以及三者之間的關(guān)系，椎體成形前后椎體壓縮強(qiáng)度和剛度的變化。
　　 結(jié)果：隨著脫鈣時(shí)間的延長(zhǎng)，各組的BMD、椎體壓縮強(qiáng)度和剛度逐漸降低，存在顯著性差異(P<0.005)；椎體成形術(shù)后各組的椎體壓縮強(qiáng)度明顯高于術(shù)前(P<0.05)；PMMA組的椎體壓縮剛度與術(shù)前無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，活性骨水泥組的剛度高于術(shù)前組和PMMA組(P<0.01)

18、。椎體BMD與椎體壓縮強(qiáng)度存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系(γ=0.976，P<0.01)。BMD的大小直接影響椎體承載能力的大小。椎體剛度反映椎體在軸向載荷下，抵抗變形能力的大小，與BMD亦成正相關(guān)關(guān)系(γ=0.922，P<0.01)。
　　 結(jié)論：⑴BMD可以反映椎體骨質(zhì)疏松的程度及椎體的生物力學(xué)性能，為臨床上預(yù)防骨質(zhì)疏松性骨折提供幫助。⑵活性骨水泥在椎體成形術(shù)后可以恢復(fù)椎體的生物力學(xué)強(qiáng)度，可達(dá)到正常椎體的生理需求。⑶EDTA快速脫鈣