兔骨質(zhì)疏松模型的快速建立和硫酸鈣復(fù)合bBMP在椎體強化中的實驗研究.pdf

1、一、研究背景
　　骨質(zhì)疏松癥最常見的并發(fā)癥是椎體壓縮骨折，手術(shù)治療包括脊柱內(nèi)固定和椎體成形術(shù)或球囊擴張椎體成形術(shù)。椎體成形術(shù)是近年來發(fā)展起來一種新的脊柱微創(chuàng)手術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在臨床上取得了很好的效果，在椎體的骨質(zhì)疏松性骨折及多種良、惡性椎體病變中得到廣泛的應(yīng)用?？梢钥焖倬徑馓弁?，糾正脊柱畸形，由于椎體成形術(shù)創(chuàng)傷小、效果好且療效快,已成為脊柱微創(chuàng)介入治療的又一重要方法。臨床上現(xiàn)在最常用的椎體成形術(shù)的材料為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

2、但PMMA充填材料具有許多缺點：由于PMMA自身具有過高的硬度，導(dǎo)致術(shù)后產(chǎn)生的應(yīng)力集中增加了鄰近椎體發(fā)生壓縮骨折的風(fēng)險。PMMA的體外聚合溫度可達(dá)到100多度，術(shù)中的發(fā)熱反應(yīng)會引起相應(yīng)周圍組織及神經(jīng)的損傷和壞死；PMMA不能降解，不能融入周圍的骨組織并最終被自身骨組織爬行替代，不能促進(jìn)周圍骨的生成和重建，無直接的骨沉積作用；另外PMMA單體還有潛在的全身系統(tǒng)過敏及毒性反應(yīng)。而且臨床越來越要求成形材料能夠攜帶有特殊治療作用的藥物，而PMM

3、A并不能滿足這些臨床治療的需要。如何探索一種具有良好生物相容性的成形材料，其在作為固定材料的同時又能成為攜帶具有特殊治療作用的藥物的載體，是本研究的目的。
　　二、研究目的
　　1.探索采用去勢法+甲強龍誘導(dǎo)法快速建立兔子骨質(zhì)疏松模型的方法：通過對去勢法+甲強龍誘導(dǎo)后兔骨質(zhì)疏松模型的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨骨結(jié)構(gòu)特性和生物力學(xué)特性的改變進(jìn)行評價，從而探索出一種快速建立兔骨質(zhì)疏松模型的方法，為骨科領(lǐng)域的相關(guān)研究提供新模型。
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4、.在已經(jīng)建立的骨質(zhì)疏松模型體內(nèi)，采用“二維平面-三維立體-生物力學(xué)”的全方位的評價手段，通過對模型的骨結(jié)構(gòu)參數(shù)、椎體骨密度以及生物力學(xué)參數(shù)的檢測，評價硫酸鈣以及硫酸鈣復(fù)合BMP對骨質(zhì)疏松骨結(jié)構(gòu)的改善和強度提高的作用。
　　三、研究內(nèi)容和方法
　　第一部分建立兔的骨質(zhì)疏松模型并進(jìn)行分析和評價
　　將20只新西蘭大白兔采用隨機對照的方法分為：去勢（OVX）A組（n=4）、B組（n=8）和假手術(shù)組（Sham，n=8）。A組為

5、單純OVX組，B組為OVX+甲強龍肌注（4周）組。所有動物術(shù)前和術(shù)后2月均采用雙能X線吸收骨密度儀測定腰椎骨密度。術(shù)后2個月：①采用DEXA對所有動物的股骨干皮質(zhì)骨和股骨髁部松質(zhì)骨的骨密度進(jìn)行測量。②采用病理組織學(xué)切片的方法對骨的二維結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察和評價。③采用micro-CT對骨的三維結(jié)構(gòu)改變進(jìn)行分析和評價。④采用生物力學(xué)強度試驗，對試驗動物的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨骨強度變化進(jìn)行分析評估。
　　第二部分硫酸鈣（calciumsulfa

6、teCSC）復(fù)合bBMP材料在椎體強化中的實驗研究
　　采用隨機對照研究方案，將60只新西蘭大白兔隨機分為C1組、C2組、C3組、C4組（n=12）和假手術(shù)組（Sham，n=12）。C組按照實驗一方法建立骨質(zhì)疏松模型，實驗分為假手術(shù)對照組（Sham），骨質(zhì)疏松對照組（C1），注射PMMA組（C2），注射CSC組（C3），注射CSC/bBMP組（C4），通過模擬椎體成形術(shù)，分別在每只兔子L2、L4、L6椎體注射材料，每組均于術(shù)后24

7、小時，6周、12周各處死4只。①采用病理組織學(xué)切片的方法觀察和評價松質(zhì)骨骨小梁的二維結(jié)構(gòu)改變。②采用micro-CT進(jìn)行分析和評價松質(zhì)骨骨小梁的三維結(jié)構(gòu)改變。③采用生物力學(xué)強度試驗分析和評估實驗動物松質(zhì)骨骨小梁的骨強度變化。通過“骨二維平面結(jié)構(gòu)-三維立體結(jié)構(gòu)-生物力學(xué)強度”的綜合手段，評價硫酸鈣和硫酸鈣復(fù)合bBMP材料對提高骨質(zhì)疏松椎體強度的作用。
　　四、研究結(jié)果
　　第一部分：Sham、OVX-A及OVX-B各組的腰椎B

8、MD測量值在術(shù)前分別為：（266.7±38.58）mg/cm2、（270.1±25.38）mg/cm2和（272.8±27.08）mg/cm2手術(shù)2個月后，Sham組、OVX-A組和OVX-B組的BMD分別為（281.8±39.22）mg/cm2、（248.9±26.14）mg/cm2和（199.9±30.76）mg/cm2。OVX-B組的BMD較術(shù)前平均下降為26.72％。組織學(xué)切片觀察發(fā)現(xiàn)，去勢2個月后，OVX-B組椎體及股骨松質(zhì)骨

9、骨小梁明顯稀疏、變細(xì)，局部存在骨小梁骨折及骨缺損;而Sham和OVX-A對照組松質(zhì)骨具有良好的類圓形或橢圓形的完整骨小梁拱形結(jié)構(gòu)。顯微CT結(jié)果表明：OVX-B組的骨小梁結(jié)構(gòu)改變與Sham組及OVX-A組相比較有顯著差異，表現(xiàn)為骨小梁連續(xù)性顯著下降，骨小梁柱明顯變細(xì)，而OVX-A組與Sham組相比骨小梁三維結(jié)構(gòu)無顯著變化。生物力學(xué)實驗結(jié)果顯示，OVX-B組椎體的抗壓縮強度（6.8±2.02MPa）較Sham組（14.5±3.74MPa）和

10、OVX-A組（12.8±3.12MPa）均有顯著性降低，而OVX-A組與Sham組無顯著性差異。
　　第二部分：在組織病理學(xué)切片二維平面觀察中，術(shù)后6周和12周，CSC組和CSC/bBMP組骨小梁結(jié)構(gòu)形態(tài)的改善明顯優(yōu)于C1對照組。骨小梁的微骨折及缺損處顯示新生的骨修復(fù)和連接，骨小梁柱體變粗，形態(tài)比較規(guī)則，連續(xù)性顯著好于對照組。12周時骨小梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近Sham對照組。Micro-CT三維重建顯示，6周時,CSC組和CSC/bBMP

11、組骨小梁組的骨小梁三維結(jié)構(gòu)參數(shù)明顯優(yōu)于C1對照組(P<0.05)，骨密度值也明顯優(yōu)于C1對照組(P<0.05)；12周時，已與Sham對照組無顯著性差別。生物力學(xué)實驗結(jié)果表明，在6周時，CSC組椎體的最大抗壓縮強度有增加，但與C1對照組相比無顯著性差異，而CSC/bBMP組椎體抗壓縮強度在6周時顯著高于C1對照組；在12周時，CSC組和CSC/bBMP組椎體最大抗壓縮強度均較C1對照組有顯著性差異(P<0.05)，與Sham組及PMMA

12、組相比，未見顯著性差異(P>0.05)。
　　五、結(jié)論
　　1.通過去勢+甲強龍肌注的方法，可以在2個月內(nèi)快速建立兔的骨質(zhì)疏松模型。
　　2.兔骨質(zhì)疏松模型建成后，二維及三維圖像顯示椎體松質(zhì)骨內(nèi)骨小梁稀疏、變細(xì)、斷裂，可見明確的骨小梁微骨折及骨缺損，骨的三維結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p壞，從而伴隨相應(yīng)力學(xué)強度的降低。是一種理想實用的骨質(zhì)疏松動物模型。
　　3.CSC以及CSC為載體復(fù)合bBMP的椎體內(nèi)注射材料，均具有強大的成骨