可注射性磷酸鈣骨水泥對兔腱骨愈合的促進效果分析

林奇生 王一民 江正康 邱宇輝 魏杰 覃超

可注射性磷酸鈣骨水泥對兔腱骨愈合的促進效果分析

林奇生 王一民 江正康 邱宇輝 魏杰 覃超

目的探究可注射性磷酸鈣骨水泥對兔腱骨愈合的促進效果。方法30只新西蘭大耳兔作為研究對象, 采用數字表法隨機分為A組、B組、C組, 各10只。均采用懸吊式固定重建前交叉韌帶,取同側半腱肌肌腱作為自體移植物, A組常規手術不做特殊處理, B組在股骨腱骨隧道中注入磷酸鈣骨水泥, C組則注入摻鍶磷酸鈣骨水泥。術后常規飼養, 分別于術后2、4、6、8、10周時每組各處死大耳兔2只進行生物力學測定。結果三組實驗兔在術后均養護良好, 飲食狀況正常, 未出現術后切口感染及膝關節積液等情況, 在處死前無死亡, 均納入研究。處死后移植肌腱關節內部分無松弛, 無變性壞死,可見滑膜包裹。三組術后2～8周組內、組間腱骨界面抗拉脫強度比較差異均有統計學意義(P＜0.05), 呈升高趨勢。術后2、4周時B組、C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組(P＜0.05), 術后6、8周時C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組、B組(P＜0.05), 術后10周時大部分韌帶實質部斷裂因此未做生物力學數據統計。結論可注射性磷酸鈣骨水泥能夠促進兔腱骨愈合, 改善腱骨界面抗拉脫強度, 摻鍶磷酸鈣骨水泥的效果更優。

前交叉韌帶損傷；磷酸鈣骨水泥；腱-骨愈合

膝關節前交叉韌帶損傷是臨床常見疾病, 目前肌腱移植重建是治療此類疾病的主要方案, 雖然該方案能夠有效促進腱-骨愈合, 但過程緩慢, 術后腱骨界面抗拉脫強度較低,易出現移植物松弛、拔出導致治療失敗等問題［1］。骨水泥是一種外源性的骨缺損填充材料, 目前在椎體損傷等疾病的治療上應用較多［2］, 但在膝關節前交叉韌帶損傷方面的應用尚未見報道。因此本文就兩種不同的可注射性磷酸鈣骨水泥對兔腱骨愈合的促進效果進行了研究分析, 現報告如下。

1 材料與方法

1.1 動物來源選擇30只新西蘭大耳兔作為研究對象, 由廣東省實驗動物中心提供, 雌雄不限, 體重1.4～2.5 kg, 取回后適應性喂養1周, 采用數字表法隨機分為A組、B組、C組,各10只。

1.2 儀器與材料注射型磷酸鈣由四川大學生物材料工程中心提供, 5%摻鍶磷酸鈣由西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室提供, 以上兩種填充物均在使用前8 min內攪拌均勻, 呈牙膏狀后待用。萬能材料力學試驗機由德國Zwick/Roell公司提供, 組織切片機、顯微鏡及圖像采集設備由深圳市牛啟生物技術有限公司提供, 組織固定及染色試劑等由深圳市牛啟生物技術有限公司提供。

1.3 模型建立三組實驗兔均耳緣靜脈注射5 ml/kg的20%氨基甲酸乙酯麻醉, 常規備皮消毒, 屈膝90°, 取髕腱內側縱行切口, 分離出半腱肌腱。保留肌腱遠端止點, 自腱和肌腹交界處以上靠近端切斷, 剔除肌性部分, 近端用3個0的滌綸縫線縫編作為牽引線備用。沿髕腱內側切開至關節腔, 脫位髕骨, 切除前交叉韌帶。查前抽屜試驗(ADT)及Lachman試驗陽性。行膝關節前交叉韌帶重建：用1.5 mm鉆頭自脛骨結節內側骨面向前交叉韌帶脛骨止點鉆取脛骨骨道, 通過脛骨骨道于髁間窩外側壁后部近前交叉韌帶股骨止點處鉆取股骨骨道。鋼絲引導牽引線, 將半腱肌腱穿過脛骨和股骨骨道, 于屈膝30°位拉緊, 分別用2枚螺絲釘將肌腱牢固固定于脛骨、股骨骨面上。A組：股骨腱骨道壁側不作特殊處理；B組：將磷酸鈣粉末及液體充分混合后注射到股骨腱骨道壁外側部分, 壓緊；C組：將5%摻鍶磷酸鈣粉末及液體充分混合后注射到股骨腱骨道外側壁部分, 壓緊。三組查ADT及Lachman試驗陰性后沖洗, 逐層縫合切口。術后籠養, 常規喂食, 自由活動, 每天青霉素20萬單位肌內注射, 連續3 d。每3天用碘伏消毒1次切口直至愈合。參與實驗的30只兔術后全部存活, 手術切口無感染, 全部進入結果分析。

1.4 觀察指標分別于術后2、4、6、8、10周時各處死每組大耳兔2只進行生物力學測定。生物力學測定方法：將處死動物標本保留股骨遠端、重建的前交叉韌帶和脛骨近端,剔除其他附著軟組織及關節周圍韌帶, 置于-80℃深低溫冰箱保存, 集中進行生物力學測試。檢測時在室溫下復溫, 解剖出周圍軟組織后切除后交叉韌帶, 只有重建的前交叉韌帶連接脛骨、股骨端。在室溫(20±2)℃, 濕度為65%的條件下,采用Zwick/Roell測試儀測量拉出力。

1.5 統計學方法采用SPSS23.0統計學軟件對數據進行處理。計量資料以均數±標準差表示, 采用t檢驗；多組計量資料采用方差檢驗。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗結果三組實驗兔在術后均養護良好, 飲食狀況正常, 未出現術后切口感染及膝關節積液等情況, 在處死前無死亡, 均納入研究。處死后移植肌腱關節內部分無松弛,無變性壞死, 可見滑膜包裹。

2.2 生物力學測定結果三組術后2～8周組內、組間腱骨界面抗拉脫強度比較差異均有統計學意義(P＜0.05), 呈升高趨勢。術后2、4周時B組、C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組(P＜0.05), 術后6、8周時C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組、B組(P＜0.05), 術后10周時大部分韌帶實質部斷裂因此未做生物力學數據統計。見表1。

表1 術后2、4、6、8周時腱骨界面抗拉脫強度對比

表1 術后2、4、6、8周時腱骨界面抗拉脫強度對比

注：三組對比, P＜0.05

組別 只數 術后2周 術后4周 術后6周 術后8周 F P A組 10 56.7±5.9 61.8±6.2 65.9±7.9 78.5±8.6 6.314 <0.05 B組 10 76.8±6.4 89.8±10.3 99.5±11.4 117.9±12.0 11.437 <0.05 C組 10 79.2±6.5 92.7±11.1 115.9±12.6 136.8±11.7 14.901 <0.05 F 5.003 5.922 9.351 10.300 P<0.05 <0.05 <0.05 <0.05

3 討論

膝關節前交叉韌帶損傷目前主要采用肌腱移植重建治療, 但術后愈合進度緩慢, 腱骨界面抗拉脫強度較低, 易出現松脫、斷裂等情況是影響療效的主要原因。近年來關于促進腱骨愈合的研究逐漸增多, 如生理與機械刺激、腱-骨間隙填充骨髓間充質細胞和干細胞等［3,4］, 但這些研究主要停留在前期階段, 尚無法直接用于臨床治療。骨水泥填充是目前已經較為成熟的一種骨缺損輔助治療手段, 在多種骨缺損疾病上均有較好應用。磷酸鈣作為生物活性材料具有骨傳導性,廣泛應用于臨床骨缺損的替代和填充, 研究發現磷酸鈣具有類似自然骨的特定化學組成與三維多孔和粗糙不平的超微結構, 易于吸附內源性骨生長因子, 進而誘導長入其內的間充質細胞向磷酸鈣鹽趨化、遷移, 間充質細胞在體內生長因子的啟動下可以分化為骨母細胞、成骨細胞, 并進一步成骨［5-7］。

從本次研究數據來看, 術后2、4周時B組、C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組(P＜0.05), 術后6、8周時C組腱骨界面抗拉脫強度顯著高于A組、B組(P＜0.05), 這說明磷酸鈣骨水泥填充可有效促進腱骨愈合, 增強腱骨界面的抗拉脫強度, 減少術后并發癥的發生, 且5%摻鍶磷酸鈣骨水泥的效果要優于磷酸鈣骨水泥, 可進一步的提升抗拉脫強度。分析原因其作用機理可能為肌腱移植物與隧道壁的愈合更加充分、肌腱與隧道頂端更早產生新生骨連接、以及近端懸吊新生骨產生的懸吊作用。但由于本次研究樣本量較小, 且觀察時間較短, 尚需進一步深入研究。

綜上所述, 可注射性磷酸鈣骨水泥能夠促進兔腱骨愈合,改善腱骨界面抗拉脫強度, 摻鍶磷酸鈣骨水泥的效果更優。

［1］ 朱愛國, 張烽, 曹涌, 等.硫酸鈣骨水泥增強椎弓根螺釘的生物力學分析.江蘇醫藥, 2015(12):1448-1449.

［2］ 張皓軒.載辛伐他汀PLGA微球/磷酸鈣組織工程骨的生物相容性和成骨活性的研究.山東大學, 2016.

［3］ 衡立松, 朱養均, 張軍, 等.內固定聯合可注射式磷酸鈣骨水泥治療老年肱骨近端骨折.中國骨與關節損傷雜志, 2016,31(7):760-761.

［4］ 衡立松, 張軍, 朱養均, 等.可注射式磷酸鈣骨水泥在肱骨近端骨折中應用觀察.陜西醫學雜志, 2016, 45(7):832-833.

［5］ 潘瑋敏, 劉民, 張明軍.新型注射型雜合生物材料促進前交叉韌帶重建術后腱-骨界面愈合實驗研究.中國運動醫學雜志,2014, 33(12):1166-1173.

［6］ 張明軍, 劉艷, 潘瑋敏.兩種生物材料對前交叉韌帶重建術后腱-骨界面愈合影響的研究.西安體育學院學報, 2014(3):338-343.

［7］ 潘瑋敏, 胡蘊玉, 魏義勇, 等.應用重組合異種骨促進前交叉韌帶重建術后腱-骨愈合的研究.中國矯形外科雜志, 2009,17(16):1250-1253.

10.14164/j.cnki.cn11-5581/r.2017.18.110

2017-05-19］

深圳市科技計劃項目(項目編號：201303156)

518033 深圳市第四人民醫院(廣東醫學院附屬福田醫院)創傷骨科