低頻超聲預(yù)防聚乙烯誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解的作用的研究.pdf

1、雖然人工關(guān)節(jié)置換技術(shù)已經(jīng)取得了非常巨大的成效，但是它的遠(yuǎn)期壽命仍然是困擾醫(yī)學(xué)界的一個(gè)難題。在目前使用的人工關(guān)節(jié)材料中，以聚乙烯顆粒為首的關(guān)節(jié)部件磨屑可以大量激活以破骨細(xì)胞為主的巨噬細(xì)胞系統(tǒng)從而在關(guān)節(jié)部件周圍造成大量的骨溶解。有研究表明，聚乙烯磨損顆粒所引發(fā)的局部炎性改變，已經(jīng)是引起初次全膝置換術(shù)后假體翻修的主要原因。為了解決這個(gè)問題，許多其他的材料也被嘗試著用于臨床以替代聚乙烯，如金屬、陶瓷等等。但是，這些材料又往往存在著自身的缺點(diǎn)。就

2、目前而言，聚乙烯襯墊仍然在臨床上被廣泛應(yīng)用。
　　 低頻脈沖超聲作為一種無創(chuàng)性的診療技術(shù)，穿透能力強(qiáng)，可憑借空化機(jī)械效應(yīng)對(duì)細(xì)胞、組織施加生理剪切應(yīng)力，具有促進(jìn)成骨細(xì)胞分化、抑制破骨細(xì)胞激活以及加速骨折愈合進(jìn)程的效果。臨床研究已經(jīng)證實(shí)，LIPUS可以促進(jìn)局部骨折愈合。另外，也有研究報(bào)道，LIPUS還可以增加骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度。我們認(rèn)為，在假體周圍骨溶解病理過程中，磨損顆粒會(huì)刺激破骨細(xì)胞的激活同時(shí)抑制成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)。
　　

3、 本實(shí)驗(yàn)組長(zhǎng)期從事低頻脈沖超聲以及假體周圍骨溶解預(yù)防與治療兩方面的研究，已有多篇SCI文章發(fā)表。本實(shí)驗(yàn)分為四部分：一、成功構(gòu)建兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍聚乙烯顆粒誘導(dǎo)假體周圍骨溶解模型；二、證實(shí)低頻脈沖超聲在延緩?fù)霉晒沁h(yuǎn)端假體周圍聚乙烯顆粒誘導(dǎo)假體周圍骨溶解過程中的作用；三、通過體外MC3T3成骨細(xì)胞培養(yǎng)，證實(shí)低頻脈沖超聲對(duì)成骨細(xì)胞的正向促進(jìn)作用，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)其中可能存在機(jī)制進(jìn)行深入討論。四、根據(jù)低頻脈沖超聲特點(diǎn)以及術(shù)后局部組織反應(yīng)情況，

4、提出低頻脈沖超聲可能增加術(shù)后急性期(1周內(nèi))局部炎癥副反應(yīng)以及超聲可能促進(jìn)炎癥急性期氧自由基致聚乙烯假體氧化退變的假說。我們的研究表明，低頻脈沖超聲可以阻止或延緩?fù)霉晒沁h(yuǎn)端假體周圍骨溶解進(jìn)程；同時(shí)，我們結(jié)合理論分析，不建議在術(shù)后急性期(1周內(nèi))使用低頻脈沖超聲。
　　 第一部分：兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解模型的構(gòu)建
　　 目的：
　　 建立與人假體周圍骨溶解病變過程類似、簡(jiǎn)單，可靠的兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解模型。<

5、br>　　 方法：
　　 我們通過經(jīng)髕側(cè)入路暴露髕股關(guān)節(jié)、鉆孔建立骨隧道并插入鋼條的方法，構(gòu)建新西蘭大白兔股骨遠(yuǎn)端置換模型。同時(shí)，我們給予術(shù)中髓腔內(nèi)聚乙烯顆粒注射與術(shù)后關(guān)節(jié)腔聚乙烯顆粒注射的方法，構(gòu)建兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解模型。實(shí)驗(yàn)分成兩組，取16只新西蘭大白兔。隨機(jī)一側(cè)僅僅構(gòu)造假體置換模型(對(duì)照組)，另一側(cè)構(gòu)建假體周圍骨溶解模型(實(shí)驗(yàn)組)。在術(shù)后3個(gè)月測(cè)定假體周圍剪切應(yīng)力、假體周圍骨密度以及假體周圍骨組織病理切片分析，通過

6、實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)比，來了解模型構(gòu)建是否成功。
　　 結(jié)果：
　　 3個(gè)月中有1只兔子因麻醉死亡，另有1只兔子出現(xiàn)感染。剩下14只兔子均存活至3個(gè)月后取樣時(shí)。實(shí)驗(yàn)組的假體周圍骨密度(p=0.039)、剪切應(yīng)力(p=0.017)明顯低于對(duì)照組。病理切片形態(tài)學(xué)分析提示，實(shí)驗(yàn)組金屬-骨組織切面纖維層厚度要厚于對(duì)照組(p=0.043，Z值=-2.023)，骨小梁形態(tài)差于對(duì)照組。
　　 結(jié)論：
　　 本研究所采用技術(shù)

7、方法可以有效構(gòu)建兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解模型。
　　 第二部分：低頻脈沖超聲抑制兔股骨遠(yuǎn)端骨溶解的研究
　　 目的：
　　 研究低頻脈沖超聲對(duì)于抑制兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解進(jìn)程的作用。
　　 方法：
　　 我們通過經(jīng)髕側(cè)入路暴露髕股關(guān)節(jié)、鉆孔建立骨隧道、插入鋼條同時(shí)注射聚乙烯顆粒的方法，構(gòu)建兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解模型(同第一部分)。實(shí)驗(yàn)分成兩組，取16只新西蘭大白兔。隨機(jī)選取一側(cè)給予術(shù)后低頻脈沖

8、超聲處理(1.5MHz，20分鐘/天)(實(shí)驗(yàn)組)，持續(xù)3個(gè)月；另一側(cè)不給予低頻脈沖超聲處理(對(duì)照組)。在術(shù)后3個(gè)月測(cè)定假體周圍剪切應(yīng)力、假體周圍骨密度以及假體周圍骨組織病理切片分析，通過實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)比，來了解低頻脈沖超聲對(duì)于預(yù)防假體周圍骨溶解的作用。
　　 結(jié)果：
　　 3個(gè)月中有2只兔子因麻醉死亡，另有1只兔子出現(xiàn)感染。剩下13只兔子均存活至3個(gè)月后取樣時(shí)。實(shí)驗(yàn)組的假體周圍骨密度(p=0.001)，剪切應(yīng)力(p=0

9、.013)明顯大于對(duì)照組。病理切片形態(tài)學(xué)分析提示，實(shí)驗(yàn)組金屬-骨組織切面纖維層厚度要厚于對(duì)照組(p=0.043，Z值=-2.023)，骨小梁形態(tài)好于對(duì)照組。
　　 結(jié)論：
　　 低頻脈沖超聲可以預(yù)防或者延緩聚乙烯顆粒誘導(dǎo)的兔股骨遠(yuǎn)端假體周圍骨溶解。
　　 第三部分：關(guān)于低頻脈沖超聲作用于體外培養(yǎng)Mc3T3成骨細(xì)胞的研究
　　 目的：
　　 研究低頻脈沖超聲對(duì)體外培養(yǎng)MC3T3成骨細(xì)胞的作用。

10、>　　 方法：
　　 我們將MC3T3成骨細(xì)胞體外培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)分成兩組，一組給予低頻脈沖超聲處理(實(shí)驗(yàn)組)；另一組不給予低頻脈沖超聲處理(對(duì)照組)。實(shí)驗(yàn)組先培養(yǎng)24小時(shí)，后給予低頻脈沖超聲處理20分鐘，在培養(yǎng)24小時(shí)。最后兩組細(xì)胞一起測(cè)定MTT吸光度OD值、細(xì)胞平板計(jì)數(shù)以及ALP活性值。
　　 結(jié)果：
　　 實(shí)驗(yàn)組MTTOD值(p=0.053)、細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)(p=0.138)均稍高于對(duì)照組，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)

11、驗(yàn)組ALP活性值要明顯高于對(duì)照組(p<0.01)。
　　 結(jié)論：
　　 低頻脈沖超聲可以明顯促進(jìn)體外培養(yǎng)MC3T3成骨細(xì)胞分化指標(biāo)表達(dá)，但不能明顯促進(jìn)細(xì)胞增殖。
　　 第四部分：關(guān)于低頻脈沖超聲(LIPUS)可能存在副作用的假說
　　 目的：
　　 探討低頻脈沖超聲可能存在的副作用。
　　 方法：
　　 通過復(fù)習(xí)文獻(xiàn)以及超聲機(jī)制分析，我們認(rèn)為，低頻脈沖超聲的空泡效應(yīng)可能會(huì)增加局部細(xì)

12、胞膜通透性。而在骨創(chuàng)傷后急性期，局部炎癥因子釋放，可以誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞大量趨化聚集并釋放破壞因子如氧自由基。低頻脈沖超聲的應(yīng)用，可能促使氧自由基大量涌入細(xì)胞內(nèi)起到破壞細(xì)胞的作用，從而影響細(xì)胞活性。另外，在假體置換術(shù)后急性期，低頻脈沖超聲還可能增強(qiáng)氧自由基對(duì)聚乙烯假體的氧化退變作用，導(dǎo)致聚乙烯襯墊的結(jié)構(gòu)牢度改變。
　　 結(jié)果&結(jié)論：
　　 我們認(rèn)為，低頻脈沖超聲可能增強(qiáng)骨創(chuàng)傷后急性期內(nèi)局部氧自由基副作用；同時(shí)還可能增強(qiáng)氧自由