低頻超聲預(yù)防聚乙烯誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解的作用的研究.pdf

1、雖然人工關(guān)節(jié)置換技術(shù)已經(jīng)取得了非常巨大的成效，但是它的遠期壽命仍然是困擾醫(yī)學(xué)界的一個難題。在目前使用的人工關(guān)節(jié)材料中，以聚乙烯顆粒為首的關(guān)節(jié)部件磨屑可以大量激活以破骨細胞為主的巨噬細胞系統(tǒng)從而在關(guān)節(jié)部件周圍造成大量的骨溶解。有研究表明，聚乙烯磨損顆粒所引發(fā)的局部炎性改變，已經(jīng)是引起初次全膝置換術(shù)后假體翻修的主要原因。為了解決這個問題，許多其他的材料也被嘗試著用于臨床以替代聚乙烯，如金屬、陶瓷等等。但是，這些材料又往往存在著自身的缺點。就

2、目前而言，聚乙烯襯墊仍然在臨床上被廣泛應(yīng)用。
　　 低頻脈沖超聲作為一種無創(chuàng)性的診療技術(shù)，穿透能力強，可憑借空化機械效應(yīng)對細胞、組織施加生理剪切應(yīng)力，具有促進成骨細胞分化、抑制破骨細胞激活以及加速骨折愈合進程的效果。臨床研究已經(jīng)證實，LIPUS可以促進局部骨折愈合。另外，也有研究報道，LIPUS還可以增加骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度。我們認為，在假體周圍骨溶解病理過程中，磨損顆粒會刺激破骨細胞的激活同時抑制成骨細胞的生長。
　　

3、 本實驗組長期從事低頻脈沖超聲以及假體周圍骨溶解預(yù)防與治療兩方面的研究，已有多篇SCI文章發(fā)表。本實驗分為四部分：一、成功構(gòu)建兔股骨遠端假體周圍聚乙烯顆粒誘導(dǎo)假體周圍骨溶解模型；二、證實低頻脈沖超聲在延緩?fù)霉晒沁h端假體周圍聚乙烯顆粒誘導(dǎo)假體周圍骨溶解過程中的作用；三、通過體外MC3T3成骨細胞培養(yǎng)，證實低頻脈沖超聲對成骨細胞的正向促進作用，并結(jié)合相關(guān)文獻，對其中可能存在機制進行深入討論。四、根據(jù)低頻脈沖超聲特點以及術(shù)后局部組織反應(yīng)情況，

4、提出低頻脈沖超聲可能增加術(shù)后急性期(1周內(nèi))局部炎癥副反應(yīng)以及超聲可能促進炎癥急性期氧自由基致聚乙烯假體氧化退變的假說。我們的研究表明，低頻脈沖超聲可以阻止或延緩?fù)霉晒沁h端假體周圍骨溶解進程；同時，我們結(jié)合理論分析，不建議在術(shù)后急性期(1周內(nèi))使用低頻脈沖超聲。
　　 第一部分：兔股骨遠端假體周圍骨溶解模型的構(gòu)建
　　 目的：
　　 建立與人假體周圍骨溶解病變過程類似、簡單，可靠的兔股骨遠端假體周圍骨溶解模型。<

5、br>　　 方法：
　　 我們通過經(jīng)髕側(cè)入路暴露髕股關(guān)節(jié)、鉆孔建立骨隧道并插入鋼條的方法，構(gòu)建新西蘭大白兔股骨遠端置換模型。同時，我們給予術(shù)中髓腔內(nèi)聚乙烯顆粒注射與術(shù)后關(guān)節(jié)腔聚乙烯顆粒注射的方法，構(gòu)建兔股骨遠端假體周圍骨溶解模型。實驗分成兩組，取16只新西蘭大白兔。隨機一側(cè)僅僅構(gòu)造假體置換模型(對照組)，另一側(cè)構(gòu)建假體周圍骨溶解模型(實驗組)。在術(shù)后3個月測定假體周圍剪切應(yīng)力、假體周圍骨密度以及假體周圍骨組織病理切片分析，通過

6、實驗組與對照組對比，來了解模型構(gòu)建是否成功。
　　 結(jié)果：
　　 3個月中有1只兔子因麻醉死亡，另有1只兔子出現(xiàn)感染。剩下14只兔子均存活至3個月后取樣時。實驗組的假體周圍骨密度(p=0.039)、剪切應(yīng)力(p=0.017)明顯低于對照組。病理切片形態(tài)學(xué)分析提示，實驗組金屬-骨組織切面纖維層厚度要厚于對照組(p=0.043，Z值=-2.023)，骨小梁形態(tài)差于對照組。
　　 結(jié)論：
　　 本研究所采用技術(shù)

7、方法可以有效構(gòu)建兔股骨遠端假體周圍骨溶解模型。
　　 第二部分：低頻脈沖超聲抑制兔股骨遠端骨溶解的研究
　　 目的：
　　 研究低頻脈沖超聲對于抑制兔股骨遠端假體周圍骨溶解進程的作用。
　　 方法：
　　 我們通過經(jīng)髕側(cè)入路暴露髕股關(guān)節(jié)、鉆孔建立骨隧道、插入鋼條同時注射聚乙烯顆粒的方法，構(gòu)建兔股骨遠端假體周圍骨溶解模型(同第一部分)。實驗分成兩組，取16只新西蘭大白兔。隨機選取一側(cè)給予術(shù)后低頻脈沖

8、超聲處理(1.5MHz，20分鐘/天)(實驗組)，持續(xù)3個月；另一側(cè)不給予低頻脈沖超聲處理(對照組)。在術(shù)后3個月測定假體周圍剪切應(yīng)力、假體周圍骨密度以及假體周圍骨組織病理切片分析，通過實驗組與對照組對比，來了解低頻脈沖超聲對于預(yù)防假體周圍骨溶解的作用。
　　 結(jié)果：
　　 3個月中有2只兔子因麻醉死亡，另有1只兔子出現(xiàn)感染。剩下13只兔子均存活至3個月后取樣時。實驗組的假體周圍骨密度(p=0.001)，剪切應(yīng)力(p=0

9、.013)明顯大于對照組。病理切片形態(tài)學(xué)分析提示，實驗組金屬-骨組織切面纖維層厚度要厚于對照組(p=0.043，Z值=-2.023)，骨小梁形態(tài)好于對照組。
　　 結(jié)論：
　　 低頻脈沖超聲可以預(yù)防或者延緩聚乙烯顆粒誘導(dǎo)的兔股骨遠端假體周圍骨溶解。
　　 第三部分：關(guān)于低頻脈沖超聲作用于體外培養(yǎng)Mc3T3成骨細胞的研究
　　 目的：
　　 研究低頻脈沖超聲對體外培養(yǎng)MC3T3成骨細胞的作用。

10、>　　 方法：
　　 我們將MC3T3成骨細胞體外培養(yǎng)。實驗分成兩組，一組給予低頻脈沖超聲處理(實驗組)；另一組不給予低頻脈沖超聲處理(對照組)。實驗組先培養(yǎng)24小時，后給予低頻脈沖超聲處理20分鐘，在培養(yǎng)24小時。最后兩組細胞一起測定MTT吸光度OD值、細胞平板計數(shù)以及ALP活性值。
　　 結(jié)果：
　　 實驗組MTTOD值(p=0.053)、細胞計數(shù)板計數(shù)(p=0.138)均稍高于對照組，但沒有統(tǒng)計學(xué)意義。實

11、驗組ALP活性值要明顯高于對照組(p<0.01)。
　　 結(jié)論：
　　 低頻脈沖超聲可以明顯促進體外培養(yǎng)MC3T3成骨細胞分化指標表達，但不能明顯促進細胞增殖。
　　 第四部分：關(guān)于低頻脈沖超聲(LIPUS)可能存在副作用的假說
　　 目的：
　　 探討低頻脈沖超聲可能存在的副作用。
　　 方法：
　　 通過復(fù)習(xí)文獻以及超聲機制分析，我們認為，低頻脈沖超聲的空泡效應(yīng)可能會增加局部細

12、胞膜通透性。而在骨創(chuàng)傷后急性期，局部炎癥因子釋放，可以誘導(dǎo)中性粒細胞大量趨化聚集并釋放破壞因子如氧自由基。低頻脈沖超聲的應(yīng)用，可能促使氧自由基大量涌入細胞內(nèi)起到破壞細胞的作用，從而影響細胞活性。另外，在假體置換術(shù)后急性期，低頻脈沖超聲還可能增強氧自由基對聚乙烯假體的氧化退變作用，導(dǎo)致聚乙烯襯墊的結(jié)構(gòu)牢度改變。
　　 結(jié)果&結(jié)論：
　　 我們認為，低頻脈沖超聲可能增強骨創(chuàng)傷后急性期內(nèi)局部氧自由基副作用；同時還可能增強氧自由