PMMA骨水泥-磷酸鈣骨水泥誘導(dǎo)膜成骨活性的比較研究.pdf

1、背景:
　　近年來，四肢大段骨缺損的修復(fù)重建在臨床治療中已經(jīng)取得了長足發(fā)展，但仍然是困擾骨科醫(yī)生的最常見的難題之一，最理想的骨重建目標(biāo)不僅實現(xiàn)骨缺損的愈合，同時需恢復(fù)患肢功能。目前治療四肢大段骨缺損的主要方法分別有自體松質(zhì)骨移植，Ilizarov骨搬移技術(shù)以及帶血管腓骨移植技術(shù)，這些方法曾經(jīng)在對于臨床上治療四肢骨缺損中做出了巨大的貢獻(xiàn)，至今仍是該領(lǐng)域的經(jīng)典技術(shù)，但是目前這幾種骨重建技術(shù)仍然存在一定的局限性。自體松質(zhì)骨移植一般僅適用

2、于重建4-6cm以內(nèi)的骨缺損，否則移植骨可能被吸收而導(dǎo)致骨重建失敗，骨搬移技術(shù)治療周期比較長，長時間佩戴大體積的外固定架給患者日常生活帶來諸多不便，帶血管腓骨移植修復(fù)大段骨缺損具有一定優(yōu)勢，但是需要較高的設(shè)備和技術(shù)要求，還容易出現(xiàn)骨連接不正、骨不愈合、供骨區(qū)和受骨區(qū)同時失敗的風(fēng)險和并發(fā)癥。2000年Masquelet等報道了膜誘導(dǎo)技術(shù)治療四肢節(jié)段性骨缺損，因為具有成功率高、并發(fā)癥少、技術(shù)要求低等優(yōu)勢逐步被越來越多的骨科醫(yī)師所認(rèn)可，該技術(shù)

3、治療骨缺損主要通過兩期手術(shù)完成，一期首先對缺損周圍清創(chuàng)，去除感染、壞死的組織，局部填塞聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate PMMA)骨水泥誘導(dǎo)周圍形成一層具有生物活性的膜，稱為誘導(dǎo)膜，二期（6-8周后）在膜內(nèi)填塞顆粒狀自體松質(zhì)骨修復(fù)骨缺損。早期研究報道顯示該技術(shù)修復(fù)骨缺損成功率為88％-100％，能夠成功修復(fù)長達(dá)25cm的骨缺損。目前認(rèn)為膜誘導(dǎo)技術(shù)修復(fù)四肢骨缺損成功率高的主要原因是骨水泥誘導(dǎo)形成的生物膜，它不

4、僅能維持移植骨的形態(tài)，防止移植骨被周圍組織吸收，同時能為移植骨成骨提供必須的血供及多種成骨生長因子，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（Bone morphogenetic protein-2，BMP-2）、血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)等。但目前誘導(dǎo)膜的結(jié)構(gòu)和功能、生長因子含量以及隨時間變化情況尚不十分清楚。在本研究中，構(gòu)建動物的骨缺損模型并成功誘導(dǎo)成膜后植入自體骨或滅活骨。通過影像學(xué)

5、手段和組織學(xué)技術(shù)觀察其成骨的差異。并且對比采用不同材料的骨水泥（PMMA骨水泥和磷酸鈣骨水泥）誘導(dǎo)成膜的成分和功能，以及對其成骨情況的差異性研究。
　　目的：
　　1、建立骨缺損誘導(dǎo)膜-骨重建動物模型，探討誘導(dǎo)膜對骨缺損修復(fù)重建的作用。
　　2、觀察誘導(dǎo)膜能否促進(jìn)移植骨的成骨過程。3、比較PMMA骨水泥與磷酸鈣骨水泥誘導(dǎo)周圍形成膜的結(jié)構(gòu)和成骨活性的差異。
　　方法：
　　第一部分
　　第三軍醫(yī)大學(xué)動物

6、實驗中心提供健康成年新西蘭大白兔24只，雌雄不限，體重（2.35±0.12）kg，在動物手術(shù)室無菌條件下將新西蘭大白兔雙側(cè)橈骨制造1.5cm骨缺損，同期植入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥2g，縫合手術(shù)切口，常規(guī)條件下飼養(yǎng)。在6周后，手術(shù)去除PMMA骨水泥，分組處理（6只/組）:a組:PMMA骨誘導(dǎo)膜保留+植入自體移植骨;b組:PMMA骨誘導(dǎo)膜保留+植入滅活自體骨;c組:PMMA骨誘導(dǎo)膜去除+植入自體移植骨;d組:PMMA骨誘導(dǎo)膜去除

7、+植入滅活自體骨。封閉兔子傷口處，患肢不做任何固定，常規(guī)飼養(yǎng)條件喂養(yǎng)。8、12周后通過放射學(xué)檢測和組織學(xué)檢測評估新生骨形成情況。
　　第二部分
　　32只健康成年新西蘭大白兔按照隨機數(shù)字表法分為PMMA組和磷酸鈣組，每組16只，雙側(cè)橈骨制造1.5cm骨缺損，分別植入PMMA和磷酸鈣骨水泥，4、6周后每組選取2只兔子取出骨水泥周圍包裹的誘導(dǎo)膜比較膜厚度及血管密度;第4周取出骨水泥并在膜內(nèi)植入自體松質(zhì)骨，植骨后8、12周分別通過

8、放射學(xué)和組織學(xué)評估新生骨形成的情況。
　　結(jié)果：
　　第一部分
　　1、在第一個實驗得到的骨缺損修復(fù)放射學(xué)評分結(jié)果。實驗兔放射學(xué)檢測結(jié)果示，骨重建術(shù)后第8周實驗組可見大量新生骨形成，與骨缺損兩端連接，骨折線部分存在，模型組和對照組未見明顯新生骨;第12周實驗組骨缺損完全愈合，骨折線消失，骨髓腔部分再通，模型組可見少許新生骨痂形成，連接欠佳，對照組骨缺損兩端呈硬化表現(xiàn)，未見新生骨形成和骨連接。
　　2、HE染色觀察

9、新生骨和血管情況。二期骨重建術(shù)后8周實驗組可見部分編織骨形成，以骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞多見，模型組與對照組僅見纖維連接，未見骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞;術(shù)后第12周實驗組可見編織骨已向板層骨轉(zhuǎn)化，模型組可見纖維軟骨連接，部分骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，新生部分與骨缺損斷端分界明顯，對照組未見骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，僅可見纖維連接。
　　第二部分
　　1、膜的比較結(jié)果。檢測結(jié)果顯示在第4、6周PMMA組膜的平均厚度為（1108±26）、（945±42）μm磷

10、酸鈣骨水泥組誘導(dǎo)成膜厚度為（945±34）、（778±22）μm(P＜0.05)。PMMA骨水泥誘導(dǎo)的膜血管密度分別為6、3個/μm2，而磷酸鈣骨水泥誘導(dǎo)形成的膜血管密度分別為2、2個/μm2。
　　2、ELISA檢測結(jié)果示在第4、6周PMMA誘導(dǎo)膜中BMP-2，VEGF含量明顯高于磷酸鈣骨水泥(P＜0.05)。
　　3、實驗兔骨缺損重建模型放射學(xué)檢測可見二期處理后第8、12周實驗組成骨優(yōu)于模型組和對照組(P＜0.01)，模

11、型組有少許骨痂形成，對照組無成骨;第8、12周組織學(xué)觀察實驗組可見骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞形成，成骨優(yōu)于模型組和對照組(P＜0.01)，對照組僅有纖維連接，未見骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。
　　4、Masson染色觀察新生骨和血管情況。植骨后8周PMMA組可見編織骨形成，骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞多見，磷酸鈣組僅見纖維連接無骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。植骨后12周PMMA組見編織骨向板層骨轉(zhuǎn)化，磷酸鈣組骨痂形成較少。統(tǒng)計學(xué)分析表明，第8、12周PMMA組骨缺損修復(fù)情況

12、明顯優(yōu)于磷酸鈣組(P＜0.05)。
　　5、①4、6周時PMMA骨水泥組誘導(dǎo)形成的膜厚度分別為（1108±26）、（945±42）μm，磷酸鈣骨水泥組誘導(dǎo)成膜厚度為（945±34）、（778±22）μm，兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。PMMA骨水泥誘導(dǎo)的膜血管密度為6個/μm2，而磷酸鈣骨水泥誘導(dǎo)形成的膜血管密度為2個/μm2。②放射學(xué)檢測可見植骨后第8、12周PMMA組成骨按Lane-Sandhu X線評分（2.84±

13、0.36、4.22±0.54）優(yōu)于磷酸鈣組（1.98±0.15、3.16±0.23），兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);③第8、12周組織學(xué)觀察PMMA組按Nilsson組織學(xué)評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分（3.14±0.29、4.63±0.37），成骨優(yōu)于磷酸鈣組(2.10±0.18、3.59±0.21)，兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。
　　結(jié)論：
　　1.骨誘導(dǎo)膜通過向骨缺損部位提供成骨相關(guān)細(xì)胞和高濃度的成骨因子從而促