髓芯减压结合aFGF并髂骨混合物植入治疗犬股骨头坏死的效果

吴建伟，张天一，樊国峰，米盼盼，王增立，乔金环

(中国石油中心医院骨科，河北 廊坊 065000)



髓芯减压结合aFGF并髂骨混合物植入治疗犬股骨头坏死的效果

吴建伟，张天一，樊国峰，米盼盼，王增立，乔金环

(中国石油中心医院骨科，河北 廊坊 065000)

目的 探讨髓芯减压结合酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)并髂骨混合物植入治疗犬股骨头坏死的效果。方法 将13只成年健康杂种犬分为5组，A、B、C、D组用液氮冷冻法制备单侧股骨头坏死模型，然后A组(3只)采用髓芯减压结合aFGF并髂骨混合物植入进行治疗，B组(3只)采用髓芯减压后髂骨植入进行治疗，C组(3只)采用单纯髓芯减压进行治疗，D组(3只)作为造模后对照，E组(1只)作为空白对照。各组分别于术后4、8、12周行髋部MR检查，A～D组并在相应时间处死1只动物进行病理检查。结果 A、B、C、D组造模均成功，4周时A组即有明显血管和新骨生成，程度明显强于其他各组。8周时A组修复基本完成，12周时B组修复基本完成，C组修复缓慢。结论 髓芯减压结合aFGF并髂骨混合物植入能促进犬股骨头坏死的修复。

成纤维细胞生长因子1；减压术,外科；股骨头坏死；治疗结果

股骨头坏死目前已成为常见的骨科顽疾，严重影响病人的生活质量。而年轻病人在病变的早中期采取积极治疗措施则可以尽量延缓人工关节的使用[1]。近年来随着组织工程研究的深入，酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)对血管再生、促进新骨形成方面的积极作用被人们重视[2]。而在早期的股骨头坏死治疗中，髓芯减压术有着创伤小、疗效相对满意的优点[3]。本研究旨在观察用髓芯减压结合aFGF与自体髂骨混合物植入方法治疗犬股骨头坏死的效果，以期为临床治疗股骨头坏死提供依据。

1 材料与方法

1.1动物及分组

选用健康成年犬13只，雌雄不限，12～18月龄，体质量15～18 kg，由河北医科大学实验动物中心提供。将其随机分为5组，髓芯减压并aFGF及自体髂骨混合物植入组(A组,3只)，髓芯减压并自体髂骨植入组(B组,3只)，单纯髓芯减压组(C组,3只)，造模后对照组(D组,3只)，空白对照组(E组,1只)。实验全程接受中国石油中心医院动物实验伦理委员会监督。

1.2材料

aFGF为重组型，冻干粉剂，用时配成溶液,由中国科学院大连化学物理研究所提供。

1.3股骨头坏死模型的建立

实验前犬肌肉注射硫酸阿托品0.04 mg/kg，应用盐酸塞抗嗪Ⅱ 0.01 mg/kg肌肉注射麻醉。前肢建立静脉通道，犬口中放置绷带卷以保持张口位并防止舌后坠。取侧卧位，消毒铺巾后以大转子为中心从前上向后下做长约5 cm切口，分开皮下及肌肉组织，切开关节囊暴露股骨头。纱布保护周围软组织，自制塑料漏斗覆盖股骨头表面，倒入液氮维持约1 min。生理盐水复温后逐层缝合。A、B、C、D组动物均采取左侧造模，右侧作自身对照。术后连续3 d肌肉注射青霉素100万单位。

1.4髓芯减压下aFGF并髂骨混合物植入

经MRI检查证实股骨头坏死造模成功后(造模术后2周)，以犬股骨大转子处为中点行纵形切口长约2 cm，依次切开皮下组织及筋膜，暴露大转子，在小型X线机辅助下自大转子向股骨头钻入导针至股骨头软骨下骨，用直径5.0 mm空心钻沿导针钻入股骨头直至软骨下2.0～4.0 mm处，取同侧髂后上棘松质骨，剪成长条状，A组将aFGF 30 μg滴到预制髂骨上，然后将骨块填入隧道并夯实。B组直接将髂骨回植入隧道内。C组则单纯采用髓芯减压，不填充髂骨。D组造模后不做处置，对照观察。E组作为空白对照。

1.5术后处理及评价指标

各组于髓芯减压术后4、8、12周行MRI检查，A～D组并在每个时间点处死1只动物并取实验侧股骨头进行病理检查。饲养期间观察动物的活动状态并由专人负责带领实验犬每天行走2 km。

2 结 果

2.1大体观察

全部实验动物术后均成活，无感染发生。术后2 d均可正常活动。

2.2MRI检查

液氮冷冻造模术后2周,MRI检查提示A、B、C、D组动物左侧股骨头内密度不均匀，但股骨头外形轮廓尚可，T2加权像股骨头下出现片状高信号区，经关节外科高年资主治医师阅片证实为早期股骨头坏死。髓芯减压术后4周，A组T1加权像患侧股骨头信号减低，头外形良好，减压孔模糊，有新生骨表现；T2加权像提示隧道内信号略增高，与周围骨质界限模糊。B组T1加权像有低信号影，T2加权像减压孔内有高信号影，有与周围骨组织融合趋势，但较A组生长缓慢。C组T1与T2加权像见股骨头内呈明显双线征，减压孔明显，内有少量絮状组织，周围有少量骨溶解表现。D组T1加权像股骨头外形正常，靠边沿处有一弯曲的低密度带，其内有一高信号区，T2加权像低信号内侧又出现一高信号区。E组股骨头内信号均匀，外形正常。8周时，A组T1、T2加权像股骨头内无明显异常信号影，减压孔不明显；B组减压孔模糊，T2加权像偶见模糊的点状高信号影；C组股骨头外形尚好，减压孔仍存在，T2加权像见孔内高信号絮状影，股骨头下见片状高信号影；D组见股骨头已塌陷，T2加权像股骨头下可见大片高信号影，呈典型的Ficat Ⅲ期表现。12周时，A组可见股骨头外形良好，股骨头内密度均匀，减压孔消失，与E组比较无明显异常;B组股骨头外形良好，减压孔模糊，边缘不清，密度均匀;C组股骨头外形尚可，减压孔影仍可见，T2加权像股骨头下区有片状高信号影;D组股骨头已明显塌陷，T2加权像股骨头内密度不均，异常信号影区域增大，呈地图状影像。

2.3病理检查

A～D组均分别于4、8、12周处死1只动物，取左侧股骨头行病理检查。4周时，A组可见较多的新生的纤维母细胞，减压孔周围可见较多的新生毛细血管生成，周围可见较多炎细胞浸润，减压孔内有较多纤维性骨痂形成。B组有少量纤维母细胞生成，较多炎细胞浸润，少量纤维性骨痂连接。C组可见骨组织灶状坏死，部分细胞核出现固缩、崩解，有少量炎细胞浸润，聚集于坏死区周围，减压孔内少量纤维组织生成。D组可见片状坏死骨组织，坏死区周围可见部分细胞萎缩，核出现溶解。8周时，A组毛细血管数量较前稍减少，纤维组织增生明显；减压区可见成骨细胞大量增生，股骨头下可见少量透明软骨形成。B组亦有较多成骨细胞出现，但相对较分散，新生组织内血管再生较A组稍差。C组骨组织呈现明显萎缩，减压孔附近有部分成骨细胞增生，减压孔内可见软组织长入。D组坏死区域增大，破骨细胞活跃。12周时，A组纤维结缔组织增生更明显，可见大量新生骨充满减压区，骨质周围部分钙盐沉积，新生骨组织充满并修复骨坏死区。B组与A组相似，但钙盐沉积较A组少。C组仍可见点状坏死灶，骨细胞体积增大，相邻细胞距离增大，见少量成骨细胞增生。D组骨小梁变细、疏松、萎缩，骨细胞大片坏死，破骨细胞仍存在，有囊性变形成。

3 讨 论

股骨头坏死的发生、发展与修复是一个复杂的过程，目前认为多种细胞因子参与修复过程[4]。股骨头坏死的保头治疗应当以重建血运为根本出发点，髓芯减压术主要通过降低骨内压力，刺激血管再生，因其创伤较小，病人容易接受，且即使失败也不影响二次治疗，目前已成为研究热点。而自体髂骨的植入又为其提供了力学支撑和血管生长环境，相较其他人工材料，有更好的组织相容性和新生骨诱导能力[5]。但在髓芯减压下尽量增强坏死区的修复能力一直是人们追求的目标，组织工程化和非组织工程化方法的应用都取得了一定疗效，但都存在一定的限制性。aFGF对血管再生的作用逐渐被人们认识后，相关研究也取得了不断进步，人们早已证明其具有诱导成骨的能力[6]，而随着生化科技的发展，人们已经可以制作重组aFGF并应用于多领域实验研究，尤其是用来修复烧伤创面取得巨大成功[7]。对aFGF的作用机制和多细胞因子混合作用效果的研究已取得重大成果[8]。但该因子与髂骨联用结合髓芯减压治疗早期股骨头坏死尚缺乏报道。本实验主要探讨aFGF与髂骨混合物植入能否在髓芯减压的基础上提高血管再生能力，进而提高骨修复能力，探讨多种处理方法联合应用加快修复股骨头坏死的可能性。实验结果表明，4周时A组即有良好修复能力，血管再生潜力很大;而B组也有新生骨出现，但其速度明显落后于前者。单纯髓芯减压因其失去内部骨支撑，4周时仅有软组织长入，修复缓慢。8周时A组几乎完成修复，大量新生血管长入，影像学和组织学表现均比其他各组好。B组虽然修复较好，但时间仍落后于A组，直至12周时才达到临床满意效果。

总之，髓芯减压结合aFGF并髂骨混合物植入能促进犬股骨头坏死的修复。

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(本文编辑 厉建强)

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

吴建伟(1980-)，男，主治医师。

R681.8

A

1008-0341(2015)02-0204-03