髓芯減壓結(jié)合aFGF并髂骨混合物植入治療犬股骨頭壞死的效果

吳建偉，張?zhí)煲唬畤?guó)峰，米盼盼，王增立，喬金環(huán)

(中國(guó)石油中心醫(yī)院骨科，河北 廊坊 065000)

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髓芯減壓結(jié)合aFGF并髂骨混合物植入治療犬股骨頭壞死的效果

吳建偉，張?zhí)煲唬畤?guó)峰，米盼盼，王增立，喬金環(huán)

(中國(guó)石油中心醫(yī)院骨科，河北 廊坊 065000)

目的 探討髓芯減壓結(jié)合酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(aFGF)并髂骨混合物植入治療犬股骨頭壞死的效果。方法 將13只成年健康雜種犬分為5組，A、B、C、D組用液氮冷凍法制備單側(cè)股骨頭壞死模型，然后A組(3只)采用髓芯減壓結(jié)合aFGF并髂骨混合物植入進(jìn)行治療，B組(3只)采用髓芯減壓后髂骨植入進(jìn)行治療，C組(3只)采用單純髓芯減壓進(jìn)行治療，D組(3只)作為造模后對(duì)照，E組(1只)作為空白對(duì)照。各組分別于術(shù)后4、8、12周行髖部MR檢查，A～D組并在相應(yīng)時(shí)間處死1只動(dòng)物進(jìn)行病理檢查。結(jié)果 A、B、C、D組造模均成功，4周時(shí)A組即有明顯血管和新骨生成，程度明顯強(qiáng)于其他各組。8周時(shí)A組修復(fù)基本完成，12周時(shí)B組修復(fù)基本完成，C組修復(fù)緩慢。結(jié)論 髓芯減壓結(jié)合aFGF并髂骨混合物植入能促進(jìn)犬股骨頭壞死的修復(fù)。

成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子1；減壓術(shù),外科；股骨頭壞死；治療結(jié)果

股骨頭壞死目前已成為常見(jiàn)的骨科頑疾，嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量。而年輕病人在病變的早中期采取積極治療措施則可以盡量延緩人工關(guān)節(jié)的使用[1]。近年來(lái)隨著組織工程研究的深入，酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(aFGF)對(duì)血管再生、促進(jìn)新骨形成方面的積極作用被人們重視[2]。而在早期的股骨頭壞死治療中，髓芯減壓術(shù)有著創(chuàng)傷小、療效相對(duì)滿意的優(yōu)點(diǎn)[3]。本研究旨在觀察用髓芯減壓結(jié)合aFGF與自體髂骨混合物植入方法治療犬股骨頭壞死的效果，以期為臨床治療股骨頭壞死提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1動(dòng)物及分組

選用健康成年犬13只，雌雄不限，12～18月齡，體質(zhì)量15～18 kg，由河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。將其隨機(jī)分為5組，髓芯減壓并aFGF及自體髂骨混合物植入組(A組,3只)，髓芯減壓并自體髂骨植入組(B組,3只)，單純髓芯減壓組(C組,3只)，造模后對(duì)照組(D組,3只)，空白對(duì)照組(E組,1只)。實(shí)驗(yàn)全程接受中國(guó)石油中心醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)監(jiān)督。

1.2材料

aFGF為重組型，凍干粉劑，用時(shí)配成溶液,由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所提供。

1.3股骨頭壞死模型的建立

實(shí)驗(yàn)前犬肌肉注射硫酸阿托品0.04 mg/kg，應(yīng)用鹽酸塞抗嗪Ⅱ 0.01 mg/kg肌肉注射麻醉。前肢建立靜脈通道，犬口中放置繃帶卷以保持張口位并防止舌后墜。取側(cè)臥位，消毒鋪巾后以大轉(zhuǎn)子為中心從前上向后下做長(zhǎng)約5 cm切口，分開(kāi)皮下及肌肉組織，切開(kāi)關(guān)節(jié)囊暴露股骨頭。紗布保護(hù)周?chē)浗M織，自制塑料漏斗覆蓋股骨頭表面，倒入液氮維持約1 min。生理鹽水復(fù)溫后逐層縫合。A、B、C、D組動(dòng)物均采取左側(cè)造模，右側(cè)作自身對(duì)照。術(shù)后連續(xù)3 d肌肉注射青霉素100萬(wàn)單位。

1.4髓芯減壓下aFGF并髂骨混合物植入

經(jīng)MRI檢查證實(shí)股骨頭壞死造模成功后(造模術(shù)后2周)，以犬股骨大轉(zhuǎn)子處為中點(diǎn)行縱形切口長(zhǎng)約2 cm，依次切開(kāi)皮下組織及筋膜，暴露大轉(zhuǎn)子，在小型X線機(jī)輔助下自大轉(zhuǎn)子向股骨頭鉆入導(dǎo)針至股骨頭軟骨下骨，用直徑5.0 mm空心鉆沿導(dǎo)針鉆入股骨頭直至軟骨下2.0～4.0 mm處，取同側(cè)髂后上棘松質(zhì)骨，剪成長(zhǎng)條狀，A組將aFGF 30 μg滴到預(yù)制髂骨上，然后將骨塊填入隧道并夯實(shí)。B組直接將髂骨回植入隧道內(nèi)。C組則單純采用髓芯減壓，不填充髂骨。D組造模后不做處置，對(duì)照觀察。E組作為空白對(duì)照。

1.5術(shù)后處理及評(píng)價(jià)指標(biāo)

各組于髓芯減壓術(shù)后4、8、12周行MRI檢查，A～D組并在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處死1只動(dòng)物并取實(shí)驗(yàn)側(cè)股骨頭進(jìn)行病理檢查。飼養(yǎng)期間觀察動(dòng)物的活動(dòng)狀態(tài)并由專(zhuān)人負(fù)責(zé)帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)犬每天行走2 km。

2 結(jié) 果

2.1大體觀察

全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后均成活，無(wú)感染發(fā)生。術(shù)后2 d均可正常活動(dòng)。

2.2MRI檢查

液氮冷凍造模術(shù)后2周,MRI檢查提示A、B、C、D組動(dòng)物左側(cè)股骨頭內(nèi)密度不均勻，但股骨頭外形輪廓尚可，T2加權(quán)像股骨頭下出現(xiàn)片狀高信號(hào)區(qū)，經(jīng)關(guān)節(jié)外科高年資主治醫(yī)師閱片證實(shí)為早期股骨頭壞死。髓芯減壓術(shù)后4周，A組T1加權(quán)像患側(cè)股骨頭信號(hào)減低，頭外形良好，減壓孔模糊，有新生骨表現(xiàn)；T2加權(quán)像提示隧道內(nèi)信號(hào)略增高，與周?chē)琴|(zhì)界限模糊。B組T1加權(quán)像有低信號(hào)影，T2加權(quán)像減壓孔內(nèi)有高信號(hào)影，有與周?chē)墙M織融合趨勢(shì)，但較A組生長(zhǎng)緩慢。C組T1與T2加權(quán)像見(jiàn)股骨頭內(nèi)呈明顯雙線征，減壓孔明顯，內(nèi)有少量絮狀組織，周?chē)猩倭抗侨芙獗憩F(xiàn)。D組T1加權(quán)像股骨頭外形正常，靠邊沿處有一彎曲的低密度帶，其內(nèi)有一高信號(hào)區(qū)，T2加權(quán)像低信號(hào)內(nèi)側(cè)又出現(xiàn)一高信號(hào)區(qū)。E組股骨頭內(nèi)信號(hào)均勻，外形正常。8周時(shí)，A組T1、T2加權(quán)像股骨頭內(nèi)無(wú)明顯異常信號(hào)影，減壓孔不明顯；B組減壓孔模糊，T2加權(quán)像偶見(jiàn)模糊的點(diǎn)狀高信號(hào)影；C組股骨頭外形尚好，減壓孔仍存在，T2加權(quán)像見(jiàn)孔內(nèi)高信號(hào)絮狀影，股骨頭下見(jiàn)片狀高信號(hào)影；D組見(jiàn)股骨頭已塌陷，T2加權(quán)像股骨頭下可見(jiàn)大片高信號(hào)影，呈典型的Ficat Ⅲ期表現(xiàn)。12周時(shí)，A組可見(jiàn)股骨頭外形良好，股骨頭內(nèi)密度均勻，減壓孔消失，與E組比較無(wú)明顯異常;B組股骨頭外形良好，減壓孔模糊，邊緣不清，密度均勻;C組股骨頭外形尚可，減壓孔影仍可見(jiàn)，T2加權(quán)像股骨頭下區(qū)有片狀高信號(hào)影;D組股骨頭已明顯塌陷，T2加權(quán)像股骨頭內(nèi)密度不均，異常信號(hào)影區(qū)域增大，呈地圖狀影像。

2.3病理檢查

A～D組均分別于4、8、12周處死1只動(dòng)物，取左側(cè)股骨頭行病理檢查。4周時(shí)，A組可見(jiàn)較多的新生的纖維母細(xì)胞，減壓孔周?chē)梢?jiàn)較多的新生毛細(xì)血管生成，周?chē)梢?jiàn)較多炎細(xì)胞浸潤(rùn)，減壓孔內(nèi)有較多纖維性骨痂形成。B組有少量纖維母細(xì)胞生成，較多炎細(xì)胞浸潤(rùn)，少量纖維性骨痂連接。C組可見(jiàn)骨組織灶狀壞死，部分細(xì)胞核出現(xiàn)固縮、崩解，有少量炎細(xì)胞浸潤(rùn)，聚集于壞死區(qū)周?chē)瑴p壓孔內(nèi)少量纖維組織生成。D組可見(jiàn)片狀壞死骨組織，壞死區(qū)周?chē)梢?jiàn)部分細(xì)胞萎縮，核出現(xiàn)溶解。8周時(shí)，A組毛細(xì)血管數(shù)量較前稍減少，纖維組織增生明顯；減壓區(qū)可見(jiàn)成骨細(xì)胞大量增生，股骨頭下可見(jiàn)少量透明軟骨形成。B組亦有較多成骨細(xì)胞出現(xiàn)，但相對(duì)較分散，新生組織內(nèi)血管再生較A組稍差。C組骨組織呈現(xiàn)明顯萎縮，減壓孔附近有部分成骨細(xì)胞增生，減壓孔內(nèi)可見(jiàn)軟組織長(zhǎng)入。D組壞死區(qū)域增大，破骨細(xì)胞活躍。12周時(shí)，A組纖維結(jié)締組織增生更明顯，可見(jiàn)大量新生骨充滿減壓區(qū)，骨質(zhì)周?chē)糠肘}鹽沉積，新生骨組織充滿并修復(fù)骨壞死區(qū)。B組與A組相似，但鈣鹽沉積較A組少。C組仍可見(jiàn)點(diǎn)狀壞死灶，骨細(xì)胞體積增大，相鄰細(xì)胞距離增大，見(jiàn)少量成骨細(xì)胞增生。D組骨小梁變細(xì)、疏松、萎縮，骨細(xì)胞大片壞死，破骨細(xì)胞仍存在，有囊性變形成。

3 討 論

股骨頭壞死的發(fā)生、發(fā)展與修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，目前認(rèn)為多種細(xì)胞因子參與修復(fù)過(guò)程[4]。股骨頭壞死的保頭治療應(yīng)當(dāng)以重建血運(yùn)為根本出發(fā)點(diǎn)，髓芯減壓術(shù)主要通過(guò)降低骨內(nèi)壓力，刺激血管再生，因其創(chuàng)傷較小，病人容易接受，且即使失敗也不影響二次治療，目前已成為研究熱點(diǎn)。而自體髂骨的植入又為其提供了力學(xué)支撐和血管生長(zhǎng)環(huán)境，相較其他人工材料，有更好的組織相容性和新生骨誘導(dǎo)能力[5]。但在髓芯減壓下盡量增強(qiáng)壞死區(qū)的修復(fù)能力一直是人們追求的目標(biāo)，組織工程化和非組織工程化方法的應(yīng)用都取得了一定療效，但都存在一定的限制性。aFGF對(duì)血管再生的作用逐漸被人們認(rèn)識(shí)后，相關(guān)研究也取得了不斷進(jìn)步，人們?cè)缫炎C明其具有誘導(dǎo)成骨的能力[6]，而隨著生化科技的發(fā)展，人們已經(jīng)可以制作重組aFGF并應(yīng)用于多領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)研究，尤其是用來(lái)修復(fù)燒傷創(chuàng)面取得巨大成功[7]。對(duì)aFGF的作用機(jī)制和多細(xì)胞因子混合作用效果的研究已取得重大成果[8]。但該因子與髂骨聯(lián)用結(jié)合髓芯減壓治療早期股骨頭壞死尚缺乏報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)主要探討aFGF與髂骨混合物植入能否在髓芯減壓的基礎(chǔ)上提高血管再生能力，進(jìn)而提高骨修復(fù)能力，探討多種處理方法聯(lián)合應(yīng)用加快修復(fù)股骨頭壞死的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，4周時(shí)A組即有良好修復(fù)能力，血管再生潛力很大;而B(niǎo)組也有新生骨出現(xiàn)，但其速度明顯落后于前者。單純髓芯減壓因其失去內(nèi)部骨支撐，4周時(shí)僅有軟組織長(zhǎng)入，修復(fù)緩慢。8周時(shí)A組幾乎完成修復(fù)，大量新生血管長(zhǎng)入，影像學(xué)和組織學(xué)表現(xiàn)均比其他各組好。B組雖然修復(fù)較好，但時(shí)間仍落后于A組，直至12周時(shí)才達(dá)到臨床滿意效果。

總之，髓芯減壓結(jié)合aFGF并髂骨混合物植入能促進(jìn)犬股骨頭壞死的修復(fù)。

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(本文編輯 厲建強(qiáng))

CORE DECOMPRESSION COMBINED WITH AFGF AND MIXTURE OF ILIAC BONE FOR OSTEONECROSIS OF FEMORAL HEAD: AN EPERIMENTAL STUDY IN DOGS

WUJianwei,ZHANGTianyi,FANGuofeng,MIPanpan,WANGZengli,QIAOJinhuan

(Department of Orthopedics, CNPC Central Hospital, Langfang 065000, China)

ObjectiveTo investigate the effect of core decompression combined with acidic fibroblast growth factor (aFGF) and iliac bone mixture on osteonecrosis of femoral head of dogs.MethodsThirteen healthy adult dogs were divided into five groups as A, B, C, D and E. A model of unilateral femoral head necrosis was created using liquid nitrogen freezing method in the dogs of groups A, B, C, and D. The dogs (n=3) in group A were treated with core decompression combined with acidic fibroblast growth factor (aFGF) and iliac bone mixture, those in group B (n=3) with core decompression and bone implantation, those in group C (n=3) with core decompression only, those in group D (n=3) served as model control, and group E (n=1) served as blank control. An MR examination of the hip was done 4,8 and 12 weeks after operation, and one dog was sacrificed on the corresponding day for histological examination.ResultsA model of unilateral femoral head necrosis was successfully built in groups A, B, C, and D. In four weeks after surgery, obvious angiogenesis and new bone formation were stronger in group A than the other groups. In eight weeks, the restoration was basically completed in group A, in 12 weeks the completion was noted in group B, and in group C, the rehab was slow.ConclusionCore decompression combined with acidic fibroblast growth factor and iliac bone mixture implantation can promote the rehabilitation of osteonecrosis of femoral head in dogs.

fibroblast growth factor 1; decompression, surgical; femur head necrosis; treatment outcome

2014-06-23;

2014-09-20

吳建偉(1980-)，男，主治醫(yī)師。

R681.8

A

1008-0341(2015)02-0204-03