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..pdf

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1、两种注射型载体材料负载骨形态发生蛋白对兔前交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叉韧带重建术后腱骨愈合的影响 11-01-05 15:11:00 作者：潘玮敏，胡蕴玉编辑：studa20【摘要】【摘要】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 FGbBMP 组(n=25)及CPCbBMP 组(n=25)，另一侧作为对照组。分别于术后

2、2、6、12 周取材，进行 MicroCT 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，FGbBMP 组骨密度 BMD 值高于 CPCbBMP组，但术后 12 周时，CPCbBMP 组腱骨间 BMD 值最高。组织学结果显示，术后 2 周，FGbBMP 组腱骨间较 CPCbBMP 组可见更多的软骨细胞及新生骨;术后 6 周，FGbBMP 组腱骨间软骨细胞已逐渐钙化成骨，而 CPCbBMP组腱骨界面则呈现新生骨组织向肌腱方向长入;术后 12 周，CPCbBMP 组腱骨间隙被更多的新生骨和新生软骨填充，而 FGbBMP 组新生骨已明显成熟。对照组术后腱骨

3、间一直被纤维样结缔组织连接。生物力学结果同样证实，FGbBMP 组和 CPCbBMP 组的最大牵拉力均显著高于对照组(P0.05)。结论 FGbBMP 和 CPCbBMP 复合物均能促进腱骨间的愈合，但 FGbBMP组腱骨间新生骨生成具有爆发效应，而 CPCbBMP 组腱骨间新生骨生成则呈现缓慢上升的趋势。【关键词】【关键词】注射型纤维蛋白胶;注射型磷酸钙骨水泥;骨形态发生蛋白;前交叉韧带重建;腱骨愈合ABSTRACT:Objective To investigate the effect of two kinds ofinjected biomaterial combined with bo

4、ne morphological protein(BMP)on tendontobone healing after anterior cruciate ligamentreconstruction(ACL)in rabbits.Methods ACL reconstruction wasperformed bilaterally in 50 skeletally mature rabbits using longdigital extensor tendon grafts.Injected fibrin glue(FG)or injectedcalcium phosphate cements

5、(CPC)combined with BMP were implanted intothe treated knee of each rabbit,with the contralateral knees ascontrols.Every three rabbits were killed at 2,6 and 12 weekspostoperatively for routine histological studies.The samples wereprocessed through Micro CT and subsequent HE and toludine bluestaining

6、.The remaining 16 rabbits were sacrificed at 6 and 12 weeks.Their femurtendon grafttibia complexes were harvested forsubsequent mechanical testing.Results Imageological results showedthat 6 weeks after operation,bone mineral density(BMD)values in FGbBMP group were higher than those in CPCbBMP group.

7、However,12weeks after operation,BMD values in CPCbBMP group were thehighest in the three groups.Histological findings of the interfacebetween the tendon and bone differed in the three groups.Two weeksafter operation,more chondrocytelike cells that were fairlydisorganized were noted between the tendo

8、n and bone in FGbBMPgroup.Six weeks after operation,mature bone formation around thetendon was observed in FGbBMP group while more immature boneingrew toward implanted tendon in CPCbBMPgroup;at 12 weeks,morechondrocyte cells and new bone formation were seen in CPCbBMPgroup while a small quantity of

9、mature bone was around tendon in FGbBMP group.In biomechanical evaluation,the maximum pulloutload of the tendon from the bone tunnel was significantly higher inthe two treatment groups than in the control group 6 and 12 weeksafter operation(P0.05).Conclusion FGbBMP and CPCbBMP can allaugment the ten

10、dontobone healing after ACL reconstruction in arabbit model,but FGbBMP has a burst effect in enhancing thehealing,and the CPCbBMP gradually increases the new boneformation during the whole healing process.KEY WORDS:injected fibrin glue;injected calcium phosphatecement;bone morphological protein;ante

11、rior cruciate ligamentreconstruction;tendontobone healing 伴随手术操作向微创方面发展，可注射型骨移植材料受到关注。此类材料通过注射就可完成植入，降低了手术难度，减少了手术的创伤。本实验选取两种不同的注射型材料复合骨形态发生蛋白(bone morphological protein,BMP)构建注射型生物材料，应用于兔前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)重建手术，在体观察它们对移植肌腱与骨隧道之间愈合的影响。1 1 材料与方法材料与方法1.1 材料 注射型纤维蛋白胶(FG)购自广州倍绣生物技术有限公司

12、;注射型磷酸钙骨水泥(CPC)购自上海瑞邦生物材料有限公司;牛骨形态发生蛋白(bovineBMP,bBMP)消毒后的干燥粉末由第四军医大学西京医院全军骨科研究所综合骨库提供。1.2 实验动物及分组 新西兰大白兔 50 只(第四军医大学动物实验中心提供)，雌性，体重(2.70.2)kg。双侧分别行趾长伸肌肌腱重建 ACL 悬吊固定模型。其中一侧分别行 FG、CPC 复合材料治疗作为实验组，另一侧不施加任何材料作为对照。实验动物分别于术后 2、6、12 周处死。1.3 ACL 重建动物模型的建立 实验兔使用 846 复合麻醉剂 0.20.4mL/kg体重肌注后，仰位固定消毒。切开单侧膝关节和内侧支

13、持带，向外侧脱位髌骨，充分暴露前交叉韧带并完全切除。分离并切取趾长伸肌肌腱，剔除肌性部分后，两端使用不可吸收缝线编织缝后留长约 10cm 作为牵引线。在胫骨侧，自胫骨隆突向 ACL 胫骨原止点打一条直径 2.5mm 的骨隧道;通过该骨道再向上、向外、向后至髁间窝外侧壁后部，靠近股骨原 ACL 止点向股骨外髁外侧打一条直径相同的骨隧道。用 18G 针头引导牵引线分别通过胫骨及股骨隧道，先在股骨隧道缝合，反复打结以嵌压于股骨隧道皮质外，于屈膝位 30拉紧，然后自关节腔内的两个骨道口将混合好的复合材料用双腔推注器注入骨隧道与移植肌腱之间的间隙。每个骨隧道注入复合性材料 0.5mL(2mg bBMP/

14、0.5mL FG;2mgbBMP/0.5mL CPC)，再在胫骨侧缝合、收紧，在胫骨隧道外口反复打结嵌压于胫骨隧道皮质外。对照组骨隧道内不注射材料。随后逐层关闭切口，消毒。术后不附加外固定，自由笼养。1.4 显微 CT(MicroCT)检测 取材标本在行组织学检测之前，置于三维显微 CT(eXplore Locus SP，GE，USA)内进行扫描,观察腱骨结合部新生骨组织的骨密度(BMD)(mg/ccm)。扫描条件为 largetube_14m_150min_ss。1.5 组织学检测 术后 2、6、12 周分别处死实验兔，取胫骨和股骨标本置于 100mL/L 甲醛缓冲液中固定、脱钙、石蜡包埋，

15、平行于骨髓道方向纵行切片，行 HE、甲苯胺蓝染色，光镜下(Leica LA,Germany)观察骨隧道与移植肌腱结合部的交界组织。1.6 生物力学检测 术后 6、12 周分别处死 8 只实验兔，于膝关节处离断股骨和胫骨，得到完整的膝关节标本。除保留重建的前交叉韧带外，去除标本上的所有组织连接，将胫骨及股骨端分别固定于 AGS 型(Shimadzu Corporation,JAPAN)生物力学检测仪特定夹具两端，以 50mm/min 的垂直拉力进行牵拉试验至肌腱从骨隧道中脱出，此时的牵拉力为腱骨结合面所能承受的最大牵拉力(N)。1.7 统计学分析 使用 SPSS11.0 统计学软件进行数据处理。

16、所有数据采用平均值标准差表示，统计方法选用单因素方差分析。P0.05 认为差异具有统计学意义。2 2 结结 果果2.1 MicroCT 结果 如表 1 所示，FGbBMP 及 CPCbBMP 均能促进腱骨间骨的生长。术后 6 周，FGbBMP 组和 CPCbBMP 组的腱骨间 BMD 均明显高于对照组(P0.05);术后 12 周，CPCbBMP 组腱骨间的 BMD 值最高，但两个实验组与对照组均无统计学差异(P0.05)。2.2 组织学结果 如图 1、2 所示，术后 2 周，FGbBMP 组腱骨间较CPCbBMP 组可见更多的软骨细胞及新生骨，肌腱与新生骨之间由疏松组织连接。CPCbBMP

17、组大多数腱骨界面充满 CPC 残余颗粒及疏松纤维组织，还有新生的骨组织;对照组腱骨界面有明显间隙，二者之间被含有血管的纤维结缔组织填充。表 1 3 组术后不同时间腱骨间 BMD 值的比较术后 6 周，FGbBMP 组骨隧道与肌腱结合面间可见大量软骨细胞并逐渐钙化成骨，新生骨组织与软骨细胞混杂;CPCbBMP 组腱骨界面被类似于Sharpey 样纤维的胶原连接，新生骨组织呈现向肌腱方向长入，新骨形成量明显低于 FGbBMP 组;对照组腱骨界面仍然被纤维结缔组织填充。术后 12 周，FGbBMP 组腱骨间间隙更为狭窄，二者之间主要被类似于Sharpey 样纤维的胶原连接，新生骨组织成熟;CPCbBMP 组腱骨间间隙也变得狭窄，被更多的新生骨和新生软骨填充，腱骨间呈连续性新生骨连接，新生骨与肌腱移植物之间仍主要由 Sharpey 样纤维连接;对照组腱骨间间隙变狭窄，有部分显示 Sharpey 样纤维连接其中。2.3 生物力学结果 如表 2 所示，术后 6 周，FGbBMP 及 CPCbBMP 两组标本的最大牵拉力值均明显大于对照组(P0.05)，其中 CPCbBMP 组数值最大;术后 12 周，FGbBMP 及 CPCbBMP 两组所测值也均大于对照组，但无显著性差异。表 2 3 组最大牵拉力(N)的测量结果