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【目的】探讨制备组织工程骨(BCBB/BMP/bFGF/MSCs)和微波灭活兔股骨头坏死模型的技术参数,模拟临床上开窗减压植骨术治疗股骨头坏死的过程,采用该组织工程骨移植修复兔股骨头坏死,评价微波灭活制备股骨头坏死模型的可行性及组织工程骨对其修复效果,为进一步研究提供实验依据。【方法】本研究分为两个部分。第一部分,微波灭活兔股骨头坏死模型的建立。成年新西兰大白兔84只,用微波天线插入兔股骨头内对股骨头灭活,根据微波灭活的不同温度和时间随机分为3组。各组分别于术后6个时间点采用X线摄片、MRI扫描和组织学观察股骨头组织的坏死和修复情况,确定微波灭活建立兔股骨头坏死模型的最佳温度和时间。第二部分,组织工程骨修复兔股骨头坏死模型的实验研究。成年新西兰大白兔32只,建立兔双侧股骨头坏死模型(方法同第一部分,微波加热55℃、10min),8w时按造模时的手术入路,刮除股骨头50%左右松质骨,将32只兔64侧股骨头随机分为4组,每组16侧股骨头。A组植入组织工程骨(BCBB/BMP/bFGF/MSCs);B组:植入双相陶瓷生物活性骨(BCBB/BMP/bFGF);C组:植入自体松质骨;D组:空白对照,不植入材料。分别于术后2w、4w、8w和12w取材,每个时间点每组取材4侧股骨头,进行大体标本观察、X线摄片、组织学、CD34免疫组化染色等。所有数据采用SPSS 11.5统计软件包进行分析处理,采用单因素方差分析,以a=0.05作为差异有显著性的标准。观察骨修复情况和再血管化情况,评价组织工程骨BCBB/BMP/bFGF/MSCs对股骨头坏死的修复潜能。【结果】实验结果显示:第一部分术后2周MRI扫描显示所有兔股骨头都有信号改变;50℃、10min只能够导致兔股骨头发生局部坏死,而且能够自行修复。55℃、10min灭活组于4周、8周时x线摄片可见低密度改变和囊性变,组织学检查显示此时坏死与修复同时进行,至术后12周x线摄片有69%兔股骨头塌陷变形。60℃、10min灭活组术后4周即有股骨头塌陷,12周时21侧塌陷,塌陷率达94%。第二部分(1)股骨头大体及解剖观察。A组(BCBB/BMP/bFGF/MSCs组):2w时开始纤维结缔组织生长活跃,12w时植骨区与宿主骨界限不清。B组(BCBB/BMP/bFGF组):2w时开始纤维结缔组织生长活跃。C组(自体松质骨组):12w时骨移植区与宿主骨界限不清。D组(空白对照组):8w和12w各有1侧股骨头塌陷。(2)X线摄片。A组和B组2w时骨移植区呈高密度影。C组2w时骨移植区密度与宿主骨相当。D组2w时骨移植区呈低密度影。X线评分:12周时,A组、B组、C组优于D组(p<0.05),A组、B组、C组间无统计学差异(p>0.05)。(3)组织学观察。A组(BCBB/BMP/bFGF/MSCs组)4w时成骨祖细胞和成骨细胞较多,未见炎症细胞浸润,8w时大量新骨形成,12w时BCBB吸收不全,股骨头软骨层软骨细胞丰富,软骨基质均匀。B组(BCBB/BMP/bFGF组)8w时大量新骨形成,12w时BCBB吸收不全。C组(自体松质骨组)8w时移植物已完全吸收,12w时骨改建已基本完成。新骨形成面积比较:A组、C组间无统计学差异(p>0.05),12w时C组优于B组且具有统计学差异(19<0.05)。D组(空白对照组)12w时缺损区只有少量类骨组织形成。(4)血管计数和血管面积。2w、4w和8w时血管计数和血管面积显示,A组、B组较多,吻合成网,C组次之,D组血管数和血管面积最少。A组、B组间比较无统计学意义(p>0.05);但A组、B组与C组、D组比较具有统计学意义(p<0.05)。表明bFGF发挥其再血管化作用。【结论】(1)该研究首次采用微波灭活建立兔股骨头坏死模型,55℃、10min微波灭活是制作兔股骨头坏死模型的适宜温度和时间。该造模方法具有动物死亡低,坏死成功率高,灭活温度和时间容易精确控制,可重复性大,操作简便等优点。该方法适合模拟临床上开窗减压植入治疗早期股骨头坏死的实验研究。(2)组织工程化骨(BCBB/BMP/bFGF/MSCs)移植修复兔股骨头坏死模型,生物相容性较好;BMP能够诱导未分化MSCs向软骨母细胞和骨母细胞分化,促进新骨形成;bFGF对已分化的MSCs具有促增殖作用,同时能够刺激毛细血管向移植物内长入,为骨组织修复提供营养,促进骨修复;组织工程骨(BCBB/BMP/bFGF/MSCs)对兔股骨头坏死的修复效果优于双相陶瓷生物活性骨(BCBB/BMP/bFGF),与自体松质骨移植相当。组织工程骨有望为临床上成人股骨头坏死的保留股骨头治疗提供一种有效的途径。