不對稱力脊柱側凸模型椎體終板微結構的實驗研究.pdf

1、特發(fā)性脊柱側凸(Idiopathic Scoliosis,IS)是青少年最常見的脊柱畸形之一,其發(fā)病原因目前尚未明確,研究顯示人體直立狀態(tài)下脊柱承受的不對稱力是側凸發(fā)展的重要因素之一。椎體終板由椎體的骨骺骨化形成,其對椎體的生長及椎間盤的營養(yǎng)都起著重要的作用,脊柱側凸畸形導致終板承受不正常的應力,研究此病理情況下終板結構的改變有利于進一步揭示脊柱側凸畸形進展的機制。
　　 建立脊柱側凸動物模型是探索IS發(fā)病機制及研究新的側凸治療

2、方法的重要手段,經(jīng)過半個多世紀的探索,多種脊柱側凸模型已成功建立,極大的推動了脊柱側凸相關病理學研究及外科治療的進展,特別是脊柱不對稱栓系模型,由于建模方法可靠,可重復性強,目前已成為側凸研究首選的模型之一,但由于其側凸的進展主要依靠動物的生長潛力,當嚴重側凸形成后動物已接近成熟,對研究新的側凸治療方法的應用價值不大,所以也有一定的缺陷。對目前的栓系建模方法進行改良,加速側凸的進展速度,不但可提供更理想側凸研究對象,其建模方式還可能進一

3、步發(fā)展成為新的脊柱側凸的外科治療方法,具有重要的臨床意義。
　　 研究目的：
　　 對大鼠椎體骨性終板及內(nèi)部孔道結構進行3D重建,并分析成年大鼠椎體骨性終板結構特點及隨鼠齡變化的情況;使用鎳鈦合金彈簧建立新型大鼠不對稱力脊柱側凸模型,觀察不對稱力對脊柱生長的調節(jié)作用;使用MicroCT(Micro-computed tomography)對大鼠不對稱力脊柱側凸模型椎體終板結構的變化進行觀察,進一步揭示脊柱側凸的進展機制。

4、
　　 研究方法：
　　 使用MicroCT對3月齡、9月齡、16月齡SD大鼠(各15只)腰椎進行掃描,對正常椎體終板骨性結構及內(nèi)部孔道結構進行3D重建并計算骨體積分數(shù)。
　　 另選取5周齡雌性SD大鼠55只,手術將鈦釘由大鼠L2、L5右側橫突根部置入椎體,并連結鎳鈦彈簧建立腰椎不對稱力側凸模型。55只實驗大鼠隨機分為兩組:A組(n=15),術后7周(鼠齡12周)大鼠達體成熟時行手術取出鎳鈦彈簧,使用MicroC

5、T對側凸頂點處終板進行掃描分析,mimics軟件對終板骨性結構及內(nèi)部孔道結構進行3D重建,并從組織學對頂椎間盤及椎體終板進行觀察;B組(n=40)按術后取出彈簧的時間再分為5組:初次術后1周(B1組)、2周(B2組)、3周(B3組)、4周(B4組)、5周(B5組)行手術取出鎳鈦彈簧。所有實驗大鼠隨訪觀察7周至大鼠達體成熟,并定期行正側位X線檢查,評估側凸畸形的變化情況。
　　 研究結果：
　　 正常SD大鼠腰椎骨性終板是

6、一層具有孔道的骨性結構,其內(nèi)部孔道形成一環(huán)形的管網(wǎng)結構,腹側椎體終板BV/TV顯著小于背側椎體終板(腹側:79.9±7.3％,背側:90.6±6.2％,P＜0.05),且椎體終板BV/TV隨鼠齡增長顯著增大。
　　 A組中所有實驗大鼠均出現(xiàn)了逐漸進展凸向左側的結構性側凸畸形,7周后大鼠脊柱腰段側凸Cobb角由術后即刻平均25.7±2.4°進展至平均61.5±5.4°,L3及L4椎體均向栓系側發(fā)生楔形變。MicroCT平掃重建數(shù)據(jù)

7、顯示凹側椎體終板較凸側明顯變薄,其內(nèi)部孔道結構稀疏,骨體積分數(shù)(BV/TV)明顯增加。B組大鼠施加不對稱力后側凸畸形逐漸進展,手術去除彈簧后側凸角度逐漸減小,其中B1-B3組大鼠去除彈簧后(性成熟前去除彈簧)側凸逐漸減小,直至性成熟后(初次手術4周后)側凸達到穩(wěn)定;B4-B5組大鼠去除彈簧后(性成熟后去除彈簧)側凸僅在術后1周出現(xiàn)減小,而后即達到穩(wěn)定。隨訪7周至大鼠達體成熟后,除B1組大鼠平均冠狀面Cobb角為7.8±1.3。外,其它各

8、組大鼠均保留＞10°的脊柱側凸畸形。各組大鼠彈簧去除術后即刻行X線檢查,顯示側凸的角度減小,說明本實驗大鼠模型形成的側凸畸形并非僵硬性脊柱側凸,其側凸柔韌性隨彈簧栓系時間的延長而降低。
　　 研究結論：
　　 大鼠腰椎骨性終板內(nèi)的孔道結構分布并非雜亂無章,而是由若干環(huán)形管道、交通支及腹背側的主干管道組成的環(huán)形管網(wǎng),此孔道結構為其內(nèi)部走行的血管提供了通道,其在椎體終板內(nèi)的體積比例隨鼠齡的增長而減小。
　　 本實驗成