钛合金股骨头内撑器植入术和髓芯减压植骨术治疗股骨头坏死的实验研究

【摘要】目的：通过改良液氮冷冻法建立比格犬股骨头坏死动物模型,观察造模后股骨头影像学和组织学改变；同时将一种钛合金股骨头内撑器植入比格犬股骨头坏死模型,并通过影像学、生物力学和组织学检查观察其对于比格犬股骨头坏死修复的影响,探索一种新的治疗股骨头坏死的方法。方法：实验动物为28只健康成年比格犬(体重：15.09±0.14Kg；年龄：24.17±0.26月；均数±标准差)。1.采用改良液氮冷冻法随机侧别建立比格犬单侧股骨头坏死模型,采取髋关节后外侧入路,“T”形切开关节囊,切断股骨头圆韧带,髋关节半脱位,液氮经无菌漏斗灌注冷冻股骨头。分别于造模术后1、2月每次随机抽取2只比格犬静脉空气栓塞处死,采用影像学及组织学方法观察股骨头坏死情况；2.将所剩余的经过影像学、组织学证明股骨头坏死造模成功的24只比格犬编号并随机分两组,每组12只实验动物,造模侧实施手术,健侧作为自身对照。A组为髓芯减压游离腓骨板移植组；B组为髓芯减压钛合金股骨头内撑器植入组。分别于手术后3、6个月每组随机选取6只比格犬行影像学、生物力学和组织学检查,并进行组内及组间比较分析。结果：1.造模术后1月X线检查模型侧股骨头负重区出现囊性变,MRI造模侧股骨头内信号不均匀,可见点片状异常信号影,关节腔积液明显增多,组织学检查可见骨小梁稀疏变细,排列不规律,骨细胞变性坏死,可见较多空骨陷窝,骨髓造血组织明显减少,髓腔内可见坏死组织碎片沉着；术后2月X线见造模侧关节面失去圆润的外形,关节面轻度塌陷,股骨头内囊性变较前加重伴周围骨质硬化,关节间隙变窄,MRI扫描见股骨头外形不规则,信号不均匀,可见异常信号影,关节腔较多积液,组织学镜下观察骨小梁稀疏变细较前加重,空骨陷窝较前增多,未见明显血管结构。2.治疗术后3月：(1)影像学检查：X线及CT检查见手术侧股骨头外形恢复,股骨头外形密度正常,未见明显囊性变,股骨头无明显塌陷,关节间隙未见明显狭窄。A组植骨愈合良好,可见腓骨骨柱影,B组内撑器未见明显松动。(2)宏观生物力学检查示A、B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨最大压缩强度分别为：(73.58士2.21和92.10士1.92)、(81.78士2.36和91.16士2.32)Mpa；平均弹性模量分别为(131.56士3.08和153.98士3.60)、(139.90士3.49和151.96士3.75)MPa。A、B组手术侧股骨头软骨下骨的最大压缩强度和平均弹性模量与正常侧比较差异有统计学意义(P<0.05),A、B组比较差异亦有统计学意义(P<0.05)；纳米压痕生物力学检查：A、B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨弹性模量分别为：(8.847±0.653和12.160±1.258)、(9.763±0.745和12.456±1.420)GPa；A、B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨硬度分别为：(0.277±0.023和0.355±0.011)、(0.302±0.031和0.359±0.015)GPa。A、B组手术侧股骨头软骨下骨弹性模量、纳米压痕硬度比较差异具有统计学意义(P<0.05),A、B组比较差异亦有统计学意义(P<0.05)。(3)组织学检查：A、B组骨小梁结构排列欠规律,有骨细胞生成,可见部分空骨陷窝,骨髓未见明显坏死组织碎片,可见血管结构。A、B组手术侧和正常侧股骨头骨小梁面积分数百分比分别为：(35.40±1.66和39.51±1.32)%(36.92±1.17和39.27±1.18)%。A、B组手术侧和正常侧血管面积分数百分比分别为：(16.15±1.09和19.51±0.98)、(17.42±1.89和19.41±1.21)%。A、B组骨小梁面积分数百分比、血管面积分数百分比与正常侧比较差异有统计学意义(P<0.05),A、B组比较差异亦有统计学差异(P<0.05)。免疫组化A、B组手术侧和正常侧股骨头VEGF平均灰度值分别为：(153.39±13.85和115.48±9.74)、(138.01±12.39和112.51±8.35)；A、B组手术侧和正常侧BCL-2平均灰度值分别为：(142.13±12.87和105.46±6.48)、(129.06±12.77和103.61±5.26)。A、B组VEGF、BCL-2阳性表达均弱于正常侧,其平均灰度值与正常侧比较差异有统计学意义(P<0.05),A组VEGF、BCL-2阳性表达弱于B组,两组之间平均灰度值差异比较亦有统计学意义(P<0.05)。3.治疗术后6月：(1)影像学检查：X线及CT检查A、B组手术侧股骨头外形正常,骨密度均匀,股骨头无明显塌陷,关节间隙正常,A组植骨愈合良好,仍可见腓骨骨柱影,较前融合腓骨板骨皮质边界变模糊,B组内撑器较前无明显改变,固定牢固。(2)宏观生物力学检查示A、B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨最大压缩强度分别为：(87.94±2.31和90.96±2.07)、(88.78±2.45和91.94±2.99)Mpa；平均弹性模量分别为(149.74±3.16和154.10±3.47)、(153.74±3.20和155.98±3.55)MPa。A、B组软骨下骨最大压缩强度和软骨下骨平均弹性模量与正常侧比较差异无统计学意义(P>0.05),A、B组之间比较差异亦无统计学意义(P>0.05)；纳米压痕微观生物力学检查A、B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨弹性模量分别为：(11.378±0.935和12.568±0.880)、(11.730±0.750和12.346±0.625)GPa；A.B组手术侧和正常侧股骨头软骨下骨硬度分别为：(0.338±0.016和0.356±0.015)、(0.344±0.018和0.358±0.013)GPa。A、B组手术侧股骨头软骨下骨弹性模量、纳米压痕硬度与正常侧比较差异无统计学意义(P>0.05),A、B组之间比较差异亦无统计学意义(P>0.05)。(3)组织学检查：A、B组手术侧股骨头骨小梁规则排列,可见较多骨细胞,血管组织丰富,少见空骨陷窝,基本为正常股骨头组织学表现。A、B组手术侧和正常侧股骨头骨小梁面积分数百分比及分别为：(37.78±1.56和39.33±1.92)%、(38.14±1.41和39.56±1.71)%；A、B组手术侧和正常侧血管面积分数百分比分别为：(18.54±1.23和19.46±1.35)%、(18.70±1.31和19.54±1.25)%。A、B组骨小梁面积分数百分比、血管面积分数百分比与正常侧比较差异无统计学意义(P>0.05),A、B组差异比较亦无统计学差异(P>0.05)。免疫组化A、B组手术侧和正常侧股骨头VEGF平均灰度值分别为：(130.34±15.82和116.56±11.45)、(128.39±12.72和115.50±10.74)：A、B组手术侧和正常侧BCL-2平均灰度值分别为：(117.52±14.60和102.53±4.28)、(116.58±12.64和103.59±5.63)。A、B组VEGF、BCL-2阳性表达稍弱于正常侧,平均灰度值与正常侧比较差异亦无统计学意义(P>0.05)；A组VEGF、BCL-2阳性表达弱于B组,A、B组之间平均灰度值差异比较无统计学意义(P>0.05)。结论：1.本实验采用的改良液氮冷冻法能够成功建立比格犬股骨头坏死动物模型。该方法股骨头坏死成功率高,动物成活率高,手术并发症少,操作简单方便,可用于股骨头坏死的实验研究。2.髓芯减压钛合金股骨头内撑器植入术治疗比格犬股骨头坏死能有效恢复保持股骨头的生物力学性能,促进血管生成以利于坏死区骨修复,抑制骨细胞凋亡,防止股骨头塌陷。有望为股骨头坏死的保存自体股骨头治疗提供一种新的方法。
【作者】孙步华；
【导师】李康华；
【作者基本信息】中南大学，临床医学，2014，博士
【关键词】股骨头坏死；液氮冷冻；股骨头内撑器；游离腓骨板移植；纳米压痕；弹性模量；硬度；VEGF；Bcl-2；

【参考文献】
[1]黄丽娜.试论《左传》中纪事本末手法的运用[D].吉林大学,史学理论及史学史,2014,硕士.
[2]佘静涛,诸葛晴怡.图书馆种次号管理系统[J].计算机系统应用,2012,11:127-130.
[3]秦丽叶.孙中山民生主义思想及其对当代中国民生建设的价值[D].华中师范大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2013,硕士.
[4]张翠.无患子总皂苷制备工艺研究[D].江南大学,食品科学,2012,硕士.
[5]翟学丽.高校毕业生公共就业服务体系完善研究[D].华中师范大学,公共管理,2013,硕士.
[6]李腾.虚拟战场中路径规划及碰撞检测方法研究[D].南昌航空大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[7]白文明,左强,李保国.乌兰布和沙区紫花苜蓿根系吸水模型[J].植物生态学报,2001,04:431-437.
[8]尚利.小户型家具产品的模块化设计应用研究[D].广西师范大学,美术学,2013,硕士.
[9]黄寿锟.巯基微球协助含二硫键蛋白质体外复性研究[D].浙江大学,生物化工,2013,硕士.
[10]姜和健.梳型聚合物侧链芳香度和联接基长度对含蜡原油流变性能的影响[D].华东理工大学,化学工艺,2014,硕士.
[11]张力.基于广义费用的客运专线客运需求预测方法研究[D].北京交通大学,2010.
[12]鄂辉.基于数据仓库的SP代码自动编程工具的研发[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[13]邵春福,肖崇紫,王博彬,孟梦.最小安全间距约束下拥挤交通流速度-密度关系模型[J].交通运输工程学报,2015,01:92-99.
[14]吴江滨.最具潜力的新型“奇迹材料”——石墨烯[J].物理通报,2009,06:1.
[15]卢和煜.废钢铁回收加工业要大力发展[J].中国物资再生.1993(04)
[16]钱陆明.超级电容器电极用新型杂化碳材料的制备[D].南京理工大学,2013.
[17]赵君.海北小型监测站软件的设计与组网应用[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[18]武敏.分蘖葱头总黄酮纳米乳载药系统经皮靶向吸收研究[D].吉林大学,药物化学,2013,硕士.
[19]翁俊.隔振系统振动的传递特性分析及振动评价研究[D].哈尔滨工程大学,轮机工程,2012,硕士.
[20]姚娜.西藏班戈绒山羊高海拔环境适应性的遗传分析[D].中国农业科学院,动物遗传育种与繁殖,2014,博士.
[21]张璇.中欧贸易影响因素及作用机制分析[D].华中师范大学,世界经济,2013,硕士.
[22]胡小慧.重大突发事件后受灾主体人群的风险感知与偏好逆转研究[D].燕山大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[23]赵春燕.云环境下作业调度算法研究与实现[D].北京交通大学,2009.
[24]李璐.基于改进主成份分析的人脸识别算法研究[D].辽宁科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[25]张兆云,刘宏君.数字化变电站光纤差动保护同步新方法[J].电力系统自动化,2010,22:90-92.
[26]骆来香.上市公司内部控制信息披露影响因素研究[D].南京财经大学,会计学,2013,硕士.
[27]李依霜.重庆市农村金融体系问题及对策研究[D].复旦大学,政治经济学,2012,硕士.
[28]郑淑英.应对海平面上升灾难[J].瞭望.2007(43)
[29]常倩倩.方力钧绘画风格的解读[D].安徽大学,美术学,2013,硕士.
[30]刘俊.广甘高速公路杜家山隧道软弱围岩大变形机理分析及支护措施建议[D].成都理工大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[31]聂彩霞.乳癌组织中HER2蛋白的纯化与鉴定[D].吉林大学,免疫学,2013,硕士.
[32]刘驰昊.铁路桥梁圆端形桥墩与桩基础极限状态设计方法研究[D].北京交通大学,2014.
[33]徐晓红.采油菌剂菌种的分离及不同环境下的代谢行为[D].大连工业大学,微生物学,2010,硕士.
[34]梁亮.美国汉学家夏含夷的《周易》研究[D].华东师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[35]梅念,石东源,谢俊,段献忠.基于编码理论的电网故障诊断及监测信号校正[J].电力系统自动化,2007,12:68-72.
[36]王云洁.基本药物招标采购制度的缺陷分析[D].兰州大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[37]王晶.无线多媒体传感网感知模型及其覆盖控制机制研究[D].南京邮电大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[38]邹积林.论二战后东南亚锡工业的兴衰[D].云南师范大学,2001.
[39]董月娟.幼畜导弹系列[J].飞航导弹.1992(05)
[40]江宁.车辆排气系统消声器工作性能分析[D].吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[41]林娜.GaN自支撑衬底的原位自分离及Cu纳米丝透明欧姆电极研究[D].厦门大学,2014.
[42]李文维.不锈钢着色液老化及杂质离子影响规律研究[D].湖北大学,应用化学,2012,硕士.
[43]马俊.中频交变电流对人乳腺癌（MCF-7）抑制作用的初步探究[D].北京中医药大学,微生物与生化药学,2014,硕士.
[44]邵燕飞.试论倪维思的传教活动及其策略[D].北京外国语大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[45]崔馨月.多囊卵巢综合征不同亚型与中医体质相关性的研究[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.
[46]王海容.激光加载下的瞬态X射线衍射技术研究[D].重庆大学,光学工程,2014,硕士.
[47]黄镇宇,殷科,周志军,王智化,杨卫娟,周俊虎.尿素水溶液液滴的蒸发特性[J].化工进展,2014,04:817-823.
[48]王海燕.论法律移植与当代中国法制建设[D].辽宁师范大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2003,硕士.
[49]于益俊.数据仓库技术在金财工程中的研究和实现[D].南京航空航天大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[50]王元华.低频行波磁场作用下结晶器内气泡分布与液面波动行为的物理模拟研究[D].东北大学,钢铁冶金,2011,硕士.