人工關(guān)節(jié)無菌性松動動物模型的建立和二膦酸鹽復(fù)合HA涂層假體的抗假體周圍骨溶解作用.pdf

1、關(guān)節(jié)置換手術(shù)隨著人群的老齡化逐漸增加。隨之而來就出現(xiàn)了一個(gè)大問題，即越來越多的患者需要進(jìn)行至少一次的返修手術(shù)。翻修的首要原因除了感染就是假體無菌性松動。以UHMWPE顆粒為主，引起的假體周圍骨溶解是無菌性松動的首要原因。許多研究已經(jīng)指出非骨水泥假體的壽命很大程度上取決于生物學(xué)固定效果。假體的早期移動會增加假體無菌性松動的危險(xiǎn)。因此假體的初始穩(wěn)定性至關(guān)重要，迅速而持續(xù)的骨長入可以為假體提供良好的生物學(xué)固定，預(yù)防假體移動。同時(shí)，假體周圍新生

2、骨組織的密度越高，骨-假體界面抵抗磨屑顆粒引起的骨溶解作用越強(qiáng)。
　　HA涂層可以增強(qiáng)假體的穩(wěn)定性、骨-假體界面的結(jié)合強(qiáng)度和抗疲勞性能、骨礦化水平和骨長入速率。同時(shí)二膦酸鹽類藥物可以改善假體的生物學(xué)固定效果。最近很多實(shí)驗(yàn)關(guān)注將二膦酸鹽與假體結(jié)合，結(jié)果表明二膦酸鹽復(fù)合涂層可以刺激假體周圍新骨的形成和力學(xué)性能的改善。
　　目前需要研究的問題是：
　　1．缺少一種既符合人工關(guān)節(jié)假體無菌性松動病理特點(diǎn)又簡便有效的動物模型。

3、r>　　2．阿侖膦酸鈉復(fù)合HA涂層的非多孔鈦假體是否可以抑制UHMWPE顆粒誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解。
　　3．阿侖膦酸鈉在預(yù)防磨屑誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解過程中是否能夠影響成骨細(xì)胞的活性。
　　4．阿侖膦酸鈉的局部釋放是否具有于系統(tǒng)性治療效果。
　　5．阿侖膦酸鈉復(fù)合HA涂層假體是否能夠作為一種緩釋載體為假體固定提供支持。
　　因此，本實(shí)驗(yàn)通過UHMWPE顆粒誘導(dǎo)建立了新西蘭大白兔的人工關(guān)節(jié)無菌性松動動物模型。同時(shí)在此

4、模型基礎(chǔ)上，通過病理學(xué)、影像學(xué)、骨組織形態(tài)學(xué)、生物力學(xué)等方面的觀測，進(jìn)一步研究以上問題。
　　具體內(nèi)容如下：
　　1．X線測量
　　動物處死后即刻拍攝雙側(cè)脛骨正側(cè)位X線，觀察左側(cè)脛骨假體周圍骨溶解的影像學(xué)改變，并測量雙側(cè)脛骨髓腔峽部骨皮質(zhì)厚度。
　　2．病理學(xué)檢測
　　膝關(guān)節(jié)滑膜HE染色，分別用普通光鏡和偏振光鏡觀察滑膜結(jié)構(gòu)，包括是否增生肥厚、是否有炎細(xì)胞浸潤以及UHMWPE顆粒是否被滑膜組織包繞吞噬等。<

5、br>　　3．生物力學(xué)測量
　　通過假體拔出實(shí)驗(yàn)（pull-out test）描繪負(fù)荷-位移曲線，采集好負(fù)荷-位移曲線后計(jì)算極限抗剪強(qiáng)度、表觀抗剪強(qiáng)度和總能量吸收值。
　　4．骨組織形態(tài)學(xué)測量
　　進(jìn)行四環(huán)素?zé)晒怆p標(biāo)記，分別通過熒光切片和甲苯胺藍(lán)染色切片來計(jì)算骨組織形態(tài)學(xué)動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)。依照ASBMR命名法來計(jì)算以下參數(shù)：骨密度(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁數(shù)量(Tb.N)、類骨質(zhì)表面(OS/BS)、

6、類骨質(zhì)厚度(O.Th)以及骨形成速率(BFR/BS)、松質(zhì)骨骨礦沉積率(MAR)和皮質(zhì)骨骨礦沉積率(E-MAR)。
　　通過改良麗春紅三色切片來計(jì)算骨-假體接觸率和骨體積分?jǐn)?shù)兩項(xiàng)指標(biāo)。
　　通過VON KOSSA染色切片來計(jì)算骨皮質(zhì)處鈣鹽沉積島平均面積、鈣鹽沉積島數(shù)量和鈣鹽沉積島面積分?jǐn)?shù)（鈣鹽沉積島總面積/骨組織面積）。
　　5．掃描電鏡測量
　　分別在普通模式和背散射模式下觀測。左側(cè)脛骨標(biāo)本分別測量距離假體表面

7、200μm、200-500μm和500-800μm處的骨體積分?jǐn)?shù)，以及距離骨內(nèi)膜表面800μm處的骨體積分?jǐn)?shù)，右側(cè)測量距離骨內(nèi)膜表面800μm處的骨體積分?jǐn)?shù)并于普通模式下觀測標(biāo)本表面顯微形態(tài)。
　　6．Ash Weight
　　測定右側(cè)尺骨在灼燒前后的重量，標(biāo)本稱濕重（Ww），然后于密閉坩堝內(nèi)480℃燒24h，稱干重（Wa），計(jì)算干濕比（Wa/Ww），以此反映標(biāo)本內(nèi)鈣鹽含量。
　　7．DEXA
　　測量第2腰椎骨

8、密度值。
　　8．阿侖膦酸鈉體外釋放周期
　　繪制阿侖膦酸鈉體外釋放曲線，用來評估此新型復(fù)合涂層假體的藥物緩釋能力。
　　以上檢測結(jié)果均顯示阿侖膦酸鈉的局部應(yīng)用可以增加術(shù)側(cè)和對側(cè)的骨皮質(zhì)厚度，骨小梁參數(shù)，成骨細(xì)胞活性，骨礦化水平和骨密度，并能顯著增加術(shù)側(cè)骨皮質(zhì)厚度，假體生物力學(xué)固定強(qiáng)度，骨-假體接觸率，假體周圍骨體積分?jǐn)?shù)，骨礦化水平和假體周圍骨密度。
　　結(jié)論：
　　1．我們建立的新西蘭大白兔人工關(guān)節(jié)無菌性

9、松動動物模型無論從病理機(jī)制還是造模效果上都能為研究相關(guān)課題提供基礎(chǔ)，并且造模簡便可靠。
　　2．在體內(nèi)，阿侖膦酸鈉復(fù)合HA涂層的非多孔鈦假體可以明顯抑制UHMWPE顆粒誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解，甚至比在沒有磨屑顆粒的情況下單獨(dú)使用HA涂層假體取得的效果都要好。
　　3．在體內(nèi)，阿侖膦酸鈉在預(yù)防磨屑誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解過程中能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的活性。
　　4．阿侖膦酸鈉的局部釋放具有于系統(tǒng)性治療效果。
　　5．阿侖膦酸鈉