不對稱力脊柱側(cè)凸模型椎體終板微結(jié)構(gòu)的實驗研究.pdf

1、特發(fā)性脊柱側(cè)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(cè)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(cè)凸畸形導致終板承受不正常的應(yīng)力,研究此病理情況下終板結(jié)構(gòu)的改變有利于進一步揭示脊柱側(cè)凸畸形進展的機制。
　　 建立脊柱側(cè)凸動物模型是探索IS發(fā)病機制及研究新的側(cè)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(cè)凸模型已成功建立,極大的推動了脊柱側(cè)凸相關(guān)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(cè)凸研究首選的模型之一,但由于其側(cè)凸的進展主要依靠動物的生長潛力,當嚴重側(cè)凸形成后動物已接近成熟,對研究新的側(cè)凸治療方法的應(yīng)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(cè)凸的進展速度,不但可提供更理想側(cè)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(cè)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(jié)構(gòu)進行3D重建,并分析成年大鼠椎體骨性終板結(jié)構(gòu)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(cè)凸模型,觀察不對稱力對脊柱生長的調(diào)節(jié)作用;使用MicroCT(Micro-computed tomography)對大鼠不對稱力脊柱側(cè)凸模型椎體終板結(jié)構(gòu)的變化進行觀察,進一步揭示脊柱側(cè)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(jié)構(gòu)及內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)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(shù)將鈦釘由大鼠L2、L5右側(cè)橫突根部置入椎體,并連結(jié)鎳鈦彈簧建立腰椎不對稱力側(cè)凸模型。55只實驗大鼠隨機分為兩組:A組(n=15),術(shù)后7周(鼠齡12周)大鼠達體成熟時行手術(shù)取出鎳鈦彈簧,使用MicroC

5、T對側(cè)凸頂點處終板進行掃描分析,mimics軟件對終板骨性結(jié)構(gòu)及內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)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(shù)后取出彈簧的時間再分為5組:初次術(shù)后1周(B1組)、2周(B2組)、3周(B3組)、4周(B4組)、5周(B5組)行手術(shù)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(cè)位X線檢查,評估側(cè)凸畸形的變化情況。
　　 研究結(jié)果：
　　 正常SD大鼠腰椎骨性終板是

6、一層具有孔道的骨性結(jié)構(gòu),其內(nèi)部孔道形成一環(huán)形的管網(wǎng)結(jié)構(gòu),腹側(cè)椎體終板BV/TV顯著小于背側(cè)椎體終板(腹側(cè):79.9±7.3％,背側(cè):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(cè)的結(jié)構(gòu)性側(cè)凸畸形,7周后大鼠脊柱腰段側(cè)凸Cobb角由術(shù)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(cè)發(fā)生楔形變。MicroCT平掃重建數(shù)據(jù)

7、顯示凹側(cè)椎體終板較凸側(cè)明顯變薄,其內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)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(cè)凸畸形逐漸進展,手術(shù)去除彈簧后側(cè)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(cè)凸逐漸減小,直至性成熟后(初次手術(shù)4周后)側(cè)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(cè)凸僅在術(shù)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(cè)凸畸形。各組大鼠彈簧去除術(shù)后即刻行X線檢查,顯示側(cè)凸的角度減小,說明本實驗大鼠模型形成的側(cè)凸畸形并非僵硬性脊柱側(cè)凸,其側(cè)凸柔韌性隨彈簧栓系時間的延長而降低。
　　 研究結(jié)論：
　　 大鼠腰椎骨性終板內(nèi)的孔道結(jié)構(gòu)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(cè)的主干管道組成的環(huán)形管網(wǎng),此孔道結(jié)構(gòu)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