复合人工骨修复股骨头骨缺损的影像学研究

目的　研究用复合人工骨治疗股骨头坏死的效果。方法　建立双侧股骨头内骨缺损模型 ,并分为 4组 :bBMP 胶原 珊瑚复合人工骨组 (5侧 )、肌骨瓣组 (5侧 )、单纯珊瑚组 (4侧 )、对照组 (1 4侧 ,为以上各组的对侧 )。造模及植入后定时行X线、核素骨显像、MRI及CT检查。结果　①核素骨显像示 :6周及 1 2周 ,Ⅰ组股骨头核素摄取量静态相头 /干比升高 ,但血流相及血池相不升高。②MRI:1 0周示Ⅰ组骨缺损内多量新生骨形成 ,Ⅳ组骨缺损内囊腔中为脂肪性信号 ,周围为低信号的硬化带。③拍片及CT示 :1 4～ 1 6周 ,Ⅰ组骨缺损大多完全闭合 ,珊瑚已吸收 ,其余各组骨缺损部分残留 ,Ⅳ组骨缺损囊壁硬化带形成。结论　该复合人工骨有较强的传导成骨及诱导成骨作用 ,是修复股骨头骨缺损的良好移植材料 ,但它不能改善缺血坏死股骨头的血供。     

经皮注射骨形态发生蛋白复合PVP载体修复股骨头骨缺损的实验研究

目的　研究经皮注射骨形态发生蛋白 (BMP)复合可溶性载体聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)是否能促进股骨头骨缺损的修复 ,探讨治疗股骨头骨缺损的新方法。方法　将 2 0只成年兔犬股骨头部制成骨缺损模型 ,实验分四组 ,注射BMP与PVP复合组 ,单纯注射BMP组 ,自然修复组和正常组。通过X线片、组织病理学、碱性磷酸酶、新生骨钙磷含量测定和生物力学等手段检测其成骨性能。结果　注射BMP PVP组术后 1 2周全部发生骨性愈合 ,而单纯注射BMP及自然修复组无 1例发生骨性愈合。结论　经皮注射BMP PVP复合物具有促进骨修复的作用 ,有可能成为治疗骨缺损的一种方法。     

破骨细胞介导的股骨头坏死骨髓水肿疼痛及塌陷机制

目的 探讨股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head, ONFH)出现骨髓水肿(bone marrow edema, BME)时疼痛及塌陷的病理机制。方法 选取在广州中医药大学第一附属医院因ONFH行人工全髋关节置换的ARCOⅢ期病例,收集股骨头标本、临床及影像学资料。根据术前1周MR资料将股骨头标本分为BME组和non-BME组。苏木精-伊红(HE)和天狼星红染色观察股骨头标本骨组织形态结构变化;Western blotting和q-PCR检测不同区域骨组织中CTSK、RANKL、Netrin-1的半定量表达。结果 (1)影像学及临床资料结果表明,BME组患者VAS评分明显高于对照组。(2)HE染色发现,两组坏死区骨质结构絮乱,存在大量空骨陷窝;BME组肉芽组织明显,硬化区(修复区)可见大量梭形成纤维细胞及炎性细胞集聚。(3)天狼星红染色发现,BME组坏死区及硬化区存在大量胶原纤维。(4)Western blotting和q-PCR结果提示,BME组患者骨组织的坏死区、硬化区和正常区Netrin-1蛋白和基因的表达均高于non-BME组(P<...     

自制磷酸钙骨水泥人工骨修复骨缺损的实验研究

目的　观察自制水泥型羟基磷灰石 (CPC)人工骨修复兔桡骨大段骨缺损的成骨效果。方法　将自制的CPC人工骨植入新西兰兔桡骨大段骨缺损模型中 ,术后 4、8、12、16周取材 ,采用HE染色和Masson三色染色分析评价骨缺损修复效果。结果　CPC植入后 4周有新生软骨形成及未成熟的骨组织 ,可见大量的软骨细胞、成骨细胞、胶原组织及较多的小血管。 8～ 16周新骨继续生成 ,人工骨逐渐改建为成熟的板层骨、骨小梁和髓腔结构。结论　自制CPC人工骨有良好的生物相容性和成骨效果 ,可能是一种较理想的骨移植替代材料     

髓腔内恒定低压直流电刺激修复家兔桡骨缺损的实验研究

目的　探讨髄腔内恒定低压直流电刺激对家兔桡骨缺损的修复作用及其临床应用价值。方法　将去抗原牛松质骨(DBX)植入家兔桡骨节段性骨/骨膜缺损模型中,随机分为两组:A组(实验组):给予骨缺损区髄腔内恒定低压直流电持续刺激;B组(对照组):不作任何处理。分别于2、5、9周取材,测定血清钙离子浓度和碱性磷酸酶(ALP)含量,行X线拍片、组织形态学及电镜观察。结果　实验组同术前和对照组相比:血清钙离子浓度及ALP含量升高,有显著性差异(P<0.01);成骨细胞及微血管增生活跃; 9 周新生骨桥接缺损,有骨改建进行;骨超微结构基本正常。结论　髄腔内恒定低压直流电刺激能明显促进骨缺损愈合与修复,有良好的临床应用前景。     

应用磁热疗法治疗膝骨关节炎的疗效观察及机制

目的 结合传统热疗理念与磁感应技术,原创性用磁热疗法治疗膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)并探索其机制,以建立具有现代医学特色的KOA治疗新方法。方法 建立大鼠原发性KOA模型,并构建以涡旋磁氧化铁纳米环为平台的高效磁热疗介质,在低强度磁场条件下对KOA病灶部位进行精准控温加热,通过痛觉、膝关节组织病理学、膝关节形态和MicroCT显微骨结构变化等临床指标检测及血清炎症因子含量测定等,观察磁热治疗KOA的疗效及机制。结果 经磁热治疗后大鼠的机械痛阈值相比模型组提高了约48.9%,关节囊和滑膜组织充血、水肿及软骨表面磨损程度较模型组均明显减轻,Mankin及OARSI评分分别降低了约33%和20%,MicroCT结果显示软骨下骨的硬化程度有所改善,血清中炎症因子含量降低。结论 利用涡旋磁氧化铁纳米环设计并构建高效磁热疗纳米制剂,应用于KOA的治疗有确切疗效,其机制与抑制炎症因子有关。     

Legg-Perthes病关节软骨功能状态改变及其影响

目的　评价Legg Perthes病早期关节软骨功能状态及其对该病发展的影响。 方法　选择健康杂种幼犬 2 0只 ,雌雄不限 ,采用自身对照方法 ,任选一侧髋为实验侧 ,另一侧作为对照。应用TH胶股骨颈内注射法制作Legg Perthes病动物模型 ,于注胶后 8周、1 2周时幼犬分批处死取材 ,观察组织学变化 ,行软骨基质及软骨下骨蛋白多糖 (Proteoglycan ,PG)和碱性磷酸酶 (Al kalinephosphatase ,AKP)测定。 结果　随着实验时间延长 ,关节软骨病变与骨骺坏死病变逐渐加重 ,实验侧关节软骨增厚 ,早期即可观察到软骨细胞分布较稀散 ,软骨深层空缺软骨陷窝明显增多 ,软骨基质及软骨下骨PG含量显著下降 ,软骨下骨AKP活性明显降低。结论　Legg Perthes病时关节软骨功能早期已有明显障碍 ,其与股骨头骨骺坏死病变可相互促进 ,互相影响     

大鼠增龄过程中骨质疏松与椎间盘退变的相关性分析

目的研究大鼠增龄过程中骨质疏松症和椎间盘退变的相关性。方法50只健康纯种SD大鼠,喂养22个月,建立老龄大鼠模型,进行股骨、胫骨、腰椎等组织学观察,并评价椎间盘退变的相关指标(椎间盘软骨Ⅱ型和Ⅹ型胶原表达、软骨终板血管芽相对面积、软骨终板钙化层/非钙化层厚度)与骨质疏松的相关指标(骨皮质厚度指数、骨小梁相对面积、骨密度、骨最大应力和应变)的相关性。结果骨质疏松相关指标骨皮质厚度指数、骨小梁相对面积、股骨密度、椎体骨密度与椎间盘退变指标终板血管芽相对面积、非钙化/钙化层比值、Ⅱ型胶原定量之间存在中度到强度的负相关,而与Ⅹ型胶原表达存在中度到强度的正相关,其中椎体骨密度与软骨终板的Ⅹ型胶原相关性最强。骨生物力学指标最大变形和最大负荷与椎间盘退变的各个指标无相关性。结论骨质疏松和椎间盘退变呈负相关,这种相关并不能完全归因于环境因素;而骨生物力学最大变形、最大负荷和椎间盘退变无相关性。     

两种注射型载体材料负载骨形态发生蛋白对兔前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的影响

目的 探讨注射型纤维蛋白胶(FG)、注射型磷酸钙骨水泥(CPC)负载骨形态发生蛋白(bBMP)对前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的影响.方法 利用新西兰白兔(n=50)双侧趾长伸肌肌腱重建前交叉韧带(ACL),其中一侧骨隧道与移植肌腱之间的间隙注入复合性材料作为实验组,包括FG-bBMP组(n=25)及CPC-bBMP组(n=25),另一侧作为对照组.分别于术后2、6、12周取材,进行Micro-CT扫描、组织学染色及生物力学检测观察腱-骨之间的愈合状况.结果 影像学结果显示,术后6周,FG-bBMP组骨密度BMD值高于CPC-bBMP组,但术后12周时,CPC-bBMP组腱-骨间BMD值最高.组织学结果显示,术后2周,FG-bBMP组腱-骨间较CPC-bBMP组可见更多的软骨细胞及新生骨;术后6周,FG-bBMP组腱-骨间软骨细胞已逐渐钙化成骨,而CPC-bBMP组腱-骨界面则呈现新生骨组织向肌腱方向长入;术后12周,CPC-bBMP组腱-骨间隙被更多的新生骨和新生软骨填充,而FG-bBMP组新生骨已明显成熟.对照组术后腱-骨间一直被纤维样结缔组织连接.生物力学结果同样证实,FG-bBMP组和CPC-bBMP组的最大牵拉力均显著高于对照组(P<0.05).结论 FG-bBMP和CPC-bBMP复合物均能促进腱-骨间的愈合,但FG-bBMP组腱-骨间新生骨生成具有爆发效应,而CPC-bBMP组腱-骨间新生骨生成则呈现缓慢上升的趋势.     

小鼠骨关节炎模型中胫骨软骨下骨微结构的Micro-CT分析

目的应用显微CT(Micro-CT)技术观察和分析小鼠骨关节炎模型中软骨下骨微结构的变化,为进一步了解软骨下骨在骨关节炎疾病发展中的作用提供一定的实验基础。方法野生型小鼠12只,随机均分为内侧半月板-胫骨韧带切断术组(DMM组)和对照组(假手术组)。术后8周,取两组动物术侧全膝关节置于Micro-CT仪器中进行扫描,应用三维重建处理和分析软件对内侧胫骨平台软骨下骨全部及其外、中、内1/3三个亚区域的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp)和组织骨密度(TMD)进行检测,并行膝关节的病理组织学染色。结果与对照组比较,DMM实验组小鼠在Micro-CT成像和组织学染色上均出现软骨下骨骨小梁增宽、致密、排列紊乱不均匀等表现,关节内侧缘可见骨赘形成;在全部亚区域的Tb.Th、外1/3亚区域的BV/TV与TMD、中1/3亚区域的BV/TV、Tb.Th与TMD、内1/3亚区域的Tb.Th均升高,而在全部亚区域的Tb.N、外1/3亚区域的Tb.Sp、中1/3亚区域的Tb.N与Tb.Sp、内1/3亚区域的BV/TV与Tb.N均降低。结论对小鼠DMM骨关节炎模型的胫骨软骨下骨多个亚区域进行微结构的Micro-CT测量分析可获得小鼠模型更加全面的数据资料。     

松质骨加bBMP治疗Legg-Perthes病实验研究

目的　评价自体松质骨加bBMP移植对实验性Legg Perthes病动物股骨头的修复作用。方法　用TH胶股骨颈内注射法将 1 2只幼犬共 2 4髋制作Legg Perthes病模型 ,3个月后动物随机平均分为自然修复组A ,自体松质骨移植组B和松质骨加bBMP植入组C ,术后 4、8周观察不同方法的治疗效果。结果　A组所有股骨头变扁 ,骨质生长不良。B组股骨头高度明显低于术前 ,股骨头内修复范围有限。C组股骨头高度手术前后无明显变化 ,骨质生长良好 ,修复较完全。结论　松质骨加bBMP能促进幼犬股骨头修复 ,防止塌陷发生 ,是Legg Pethes病治疗的好方法。     

仿生骨植入钛网管固定修复兔骨缺损

目的探讨MHA-bBMP仿生骨作为替代骨对有限接触式钛网管固定下兔股骨干缺损模型的修复作用。方法48只新西兰大白兔随机分组,实验组:MHA-bBMP仿生骨+钛网管;对照组:自体髂骨移植+钛网管。于股骨干中段截除10 mm,建立兔股骨干缺损模型,将MHA-bBMP仿生骨/自体髂骨植入骨缺损处加有限接触式钛网管固定修复骨缺损。观察兔一般情况,检测血碱性磷酸酶,进行X线片、病理组织、电镜等观察。结果钛网管组织相容性好,固定稳定有效,两组均修复了骨缺损。两组血碱性磷酸酶、X线片表现、病理组织、电镜检查的数据经统计分析无显著性差异。结论有限接触式钛网管对植入物和骨缺损断端起到可靠的固定作用;MHA-bBMP仿生骨与自体髂骨植入相比较,诱导成骨活性相当。     

股骨头内松质骨移植观察

目的　了解股骨头内松质骨移植后的病理变化 ,为股骨头坏死治疗提供理论基础。方法　 80只日本白兔分实验组 (股骨头内骨质刮除 ,自体松质骨移植 )和对照组 (股骨颈骨折后原位内固定 ) ,进行病理组织学、X线和血管造影观察。结果　松质骨移植后股骨头可完全修复 ,且较对照组效果好。结论　髓腔血供可修复股骨头 ,故提供血管修复的环境很重要 ,而股骨头坏死治疗中血管植入可能只起加快修复作用     

长期应用糖皮质激素对大鼠股骨头骨组织MMPs/TIMPs系统的影响

目的观察长期应用糖皮质激素对大鼠股骨头骨组织中基质金属蛋白酶(MMPs)/基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)系统的影响,探讨长期应用糖皮质激素导致股骨头坏死的相关机制。方法健康SD大鼠40只,雌雄各半,随机分为低、中、高剂量激素组和对照组,每组10只。低、中、高剂量组动物分别给予肌肉注射醋酸泼尼松龙7、12.5、25mg/kg体重,每周2次;对照组给予相同体积生理盐水肌注。4周后取左侧股骨头骨组织石蜡包埋,HE染色,鉴定股骨头坏死情况;取右侧股骨头骨组织提取总RNA,采用实时定量聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测MMP-2、MMP-9、TIMP-1、TIMP-2mRNA表达水平。结果高、中、低剂量激素组和对照组动物初期股骨头坏死发生率分别为83.33%(5/6)、66.67%(6/9)、30%(3/10)、0(0/10);各激素组与对照组比较,MMP-2、MMP-9mRNA表达增高,与激素用量呈正相关,其中,中、高剂量激素组与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05);TIMP-1、TIMP-2mRNA表达水平降低,且与激素用量呈负相关,差异有统计学意义(P<0.05)。结论长期应用糖皮质激素致股骨头坏死的效应可能与其调控MMPs/TIMPs系统表达有关。     

吻合血管腓骨移植治疗股骨头缺血坏死

临床观察吻合血管腓骨移植治疗成人股骨头缺血坏死520例，其中有创伤史229例，服用激素药物史者228例，有酗酒史者34例，原因不明者29例。术后315例获得1～15年随访，结果提示，优良率为86．6％。手术切开说关节囊，在彻底清除股骨头内骨坏死囊变组织的同时，植入新鲜自体松质骨并在股骨头颈部前外侧植入吻合血管的腓骨。该手术增加了股骨头部血液供给，充分减轻了股骨头内压力，加之腓骨为坚质骨，来后不易吸收，对股骨头颈部起到了支撑作用，防止了股骨头进一步塌陷。     

阿魏酸钠对兔激素性股骨头坏死早期的干预作用及对骨细胞凋亡的影响

目的探讨药物阿魏酸钠对于激素性股骨头坏死早期的干预作用及其对细胞凋亡的影响。方法利用改良的马血清加甲强龙的方法成功制备兔激素性股骨头坏死早期的动物模型。80只动物随机分为对照组、模型组和治疗组3组。分别选取激素注射后2、4、8、12周4个时间点,每组随机处死6只动物进行股骨头大体观察、HE染色、TUNEL凋亡染色、透射电镜观察,分析每组各时间点相关指标的变化情况以及各组之间的差异。结果大体观察、HE染色和透射电镜观察发现,早期股骨头坏死动物模型建立成功;治疗组与模型组相比,股骨头坏死表现明显减轻、细胞凋亡数目明显减少,两组差异有统计学意义(P<0.05)。结论阿魏酸钠可以有效地减轻骨细胞凋亡,延缓或降低股骨头坏死的发生。     

Automatic outer surface extraction of femoral head in CT images

Computer-aided hip surgery planning and implant design applications require accurate segmentation of femoral head and proximal acetabulum. An accurate outer surface extraction of femoral head using marching cubes algorithm remains challenging due to deformed shapes and extremely narrow inter-bone regions. In this paper, we present an automatic and fast approach for segmentation of femoral head and proximal acetabulum which leads to accurate and compact representation of femoral head using marching cubes algorithm. At first, valley-emphasized images are constructed from original images so that valleys stand out in high relief. Otsu’s multiple thresholding technique is applied to seperate the images into bone and non-bone classes. Region growing method and threedimensional (3D) morphological operations are performed to fill holes in the bone. In the reclassification process, the bone regions are further segmented, and the boundaries of the bone regions are further refined based on Bayes decision rule. Finally, marching cubes algorithm is applied to reconstruct a 3D model and extract the outer surface of femoral head and proximal acetabulum. Experimental results show that this method is an accurate segmentation technique for femoral head and proximal acetabulum and it can be applied as a tool in medical practice.