鈦合金股骨頭內撐器植入術和髓芯減壓植骨術治療股骨頭壞死的實驗研究.pdf

1、目的:通過改良液氮冷凍法建立比格犬股骨頭壞死動物模型，觀察造模后股骨頭影像學和組織學改變;同時將一種鈦合金股骨頭內撐器植入比格犬股骨頭壞死模型，并通過影像學、生物力學和組織學檢查觀察其對于比格犬股骨頭壞死修復的影響，探索一種新的治療股骨頭壞死的方法。
　　方法:實驗動物為28只健康成年比格犬（體重:15.09±0.14 Kg;年齡:24.17±0.26月;均數(shù)±標準差）。1.采用改良液氮冷凍法隨機側別建立比格犬單側股骨頭壞死模型，

2、采取髖關節(jié)后外側入路，“T”形切開關節(jié)囊，切斷股骨頭圓韌帶，髖關節(jié)半脫位，液氮經(jīng)無菌漏斗灌注冷凍股骨頭。分別于造模術后1、2月每次隨機抽取2只比格犬靜脈空氣栓塞處死，采用影像學及組織學方法觀察股骨頭壞死情況;2.將所剩余的經(jīng)過影像學、組織學證明股骨頭壞死造模成功的24只比格犬編號并隨機分兩組，每組12只實驗動物，造模側實施手術，健側作為自身對照。A組為髓芯減壓游離腓骨板移植組;B組為髓芯減壓鈦合金股骨頭內撐器植入組。分別于手術后3、6個

3、月每組隨機選取6只比格犬行影像學、生物力學和組織學檢查，并進行組內及組間比較分析。
　　結果:1.造模術后1月X線檢查模型側股骨頭負重區(qū)出現(xiàn)囊性變，MRI造模側股骨頭內信號不均勻，可見點片狀異常信號影，關節(jié)腔積液明顯增多，組織學檢查可見骨小梁稀疏變細，排列不規(guī)律，骨細胞變性壞死，可見較多空骨陷窩，骨髓造血組織明顯減少，髓腔內可見壞死組織碎片沉著;術后2月X線見造模側關節(jié)面失去圓潤的外形，關節(jié)面輕度塌陷，股骨頭內囊性變較前加重伴周圍

4、骨質硬化，關節(jié)間隙變窄，MRI掃描見股骨頭外形不規(guī)則，信號不均勻，可見異常信號影，關節(jié)腔較多積液，組織學鏡下觀察骨小梁稀疏變細較前加重，空骨陷窩較前增多，未見明顯血管結構。2.治療術后3月:(1)影像學檢查:X線及CT檢查見手術側股骨頭外形恢復，股骨頭外形密度正常，未見明顯囊性變，股骨頭無明顯塌陷，關節(jié)間隙未見明顯狹窄。A組植骨愈合良好，可見腓骨骨柱影，B組內撐器未見明顯松動。(2)宏觀生物力學檢查示A、B組手術側和正常側股骨頭軟骨下骨

5、最大壓縮強度分別為:(73.58±2.21和92.10±1.92)、(81.78±2.36和91.16±2.32)Mpa;平均彈性模量分別為(131.56±3.08和153.98±3.60)、(139.90±3.49和151.96±3.75)MPa。A、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側比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，A、B組比較差異亦有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);納米壓痕生物力學檢查:A、B組手術側和正

6、常側股骨頭軟骨下骨彈性模量分別為:(8.847±0.653和12.160±1.258)、(9.763±0.745和12.456±1.420)GPa;A、B組手術側和正常側股骨頭軟骨下骨硬度分別為:(0.277±0.023和0.355±0.011)、(0.302±0.031和0.359±0.015)GPa。A、B組手術側股骨頭軟骨下骨彈性模量、納米壓痕硬度比較差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，A、B組比較差異亦有統(tǒng)計學意義(P＜0.05

7、)。(3)組織學檢查:A、B組骨小梁結構排列欠規(guī)律，有骨細胞生成，可見部分空骨陷窩，骨髓未見明顯壞死組織碎片，可見血管結構。A、B組手術側和正常側股骨頭骨小梁面積分數(shù)百分比分別為:(35.40±1.66和39.51±1.32)％、(36.92±1.17和39.27±1.18)％。A、B組手術側和正常側血管面積分數(shù)百分比分別為:(16.15±1.09和19.51±0.98)、(17.42±1.89和19.41±1.21)％。A、B組骨小梁

8、面積分數(shù)百分比、血管面積分數(shù)百分比與正常側比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，A、B組比較差異亦有統(tǒng)計學差異(P＜0.05)。免疫組化A、B組手術側和正常側股骨頭VEGF平均灰度值分別為:(153.39±13.85和115.48±9.74)、(138.01±12.39和112.51±8.35);A、B組手術側和正常側BCL-2平均灰度值分別為:(142.13±12.87和105.46±6.48)、(129.06±12.77和103.6

9、1±5.26)。A、B組VEGF、BCL-2陽性表達均弱于正常側，其平均灰度值與正常側比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，A組VEGF、BCL-2陽性表達弱于B組，兩組之間平均灰度值差異比較亦有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。3.治療術后6月:(1)影像學檢查:X線及CT檢查A、B組手術側股骨頭外形正常，骨密度均勻，股骨頭無明顯塌陷，關節(jié)間隙正常，A組植骨愈合良好，仍可見腓骨骨柱影，較前融合腓骨板骨皮質邊界變模糊，B組內撐器較前無明顯改變

10、，固定牢固。(2)宏觀生物力學檢查示A、B組手術側和正常側股骨頭軟骨下骨最大壓縮強度分別為:(87.94±2.31和90.96±2.07)、(88.78±2.45和91.94±2.99)Mpa;平均彈性模量分別為(149.74±3.16和154.10±3.47)、(153.74±3.20和155.98±3.55) MPa。A、B組軟骨下骨最大壓縮強度和軟骨下骨平均彈性模量與正常側比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，A、B組之間比較差異

11、亦無統(tǒng)計學意義(P＞0.05);納米壓痕微觀生物力學檢查A、B組手術側和正常側股骨頭軟骨下骨彈性模量分別為:(11.378±0.935和12.568±0.880)、(11.730±0.750和12.346±0.625)GPa;A、B組手術側和正常側股骨頭軟骨下骨硬度分別為:(0.338±0.016和0.356±0.015)、(0.344±0.018和0.358±0.013)GPa。A、B組手術側股骨頭軟骨下骨彈性模量、納米壓痕硬度與正常

12、側比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，A、B組之間比較差異亦無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。(3)組織學檢查:A、B組手術側股骨頭骨小梁規(guī)則排列，可見較多骨細胞，血管組織豐富，少見空骨陷窩，基本為正常股骨頭組織學表現(xiàn)。A、B組手術側和正常側股骨頭骨小梁面積分數(shù)百分比及分別為:(37.78±1.56和39.33±1.92)％、(38.14±1.41和39.56±1.71)％;A、B組手術側和正常側血管面積分數(shù)百分比分別為:(18.54±1

13、.23和19.46±1.35)％、(18.70±1.31和19.54±1.25)％。A、B組骨小梁面積分數(shù)百分比、血管面積分數(shù)百分比與正常側比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，A、B組差異比較亦無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。免疫組化A、B組手術側和正常側股骨頭VEGF平均灰度值分別為:(130.34±15.82和口116.56±11.45)、(128.39±12.72和115.50±10.74);A、B組手術側和正常側BCL-2平均灰

14、度值分別為:(117.52±14.60和102.53±4.28)、(116.58±12.64和103.59±5.63)。A、B組VEGF、BCL-2陽性表達稍弱于正常側，平均灰度值與正常側比較差異亦無統(tǒng)計學意義(P＞0.05);A組VEGF、BCL-2陽性表達弱于B組，A、B組之間平均灰度值差異比較無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　結論:1.本實驗采用的改良液氮冷凍法能夠成功建立比格犬股骨頭壞死動物模型。該方法股骨頭壞死成功率高