可注射性磷酸钙骨水泥对兔腱骨愈合的促进效果分析

林奇生 王一民 江正康 邱宇辉 魏杰 覃超

可注射性磷酸钙骨水泥对兔腱骨愈合的促进效果分析

林奇生 王一民 江正康 邱宇辉 魏杰 覃超

目的探究可注射性磷酸钙骨水泥对兔腱骨愈合的促进效果。方法30只新西兰大耳兔作为研究对象, 采用数字表法随机分为A组、B组、C组, 各10只。均采用悬吊式固定重建前交叉韧带,取同侧半腱肌肌腱作为自体移植物, A组常规手术不做特殊处理, B组在股骨腱骨隧道中注入磷酸钙骨水泥, C组则注入掺锶磷酸钙骨水泥。术后常规饲养, 分别于术后2、4、6、8、10周时每组各处死大耳兔2只进行生物力学测定。结果三组实验兔在术后均养护良好, 饮食状况正常, 未出现术后切口感染及膝关节积液等情况, 在处死前无死亡, 均纳入研究。处死后移植肌腱关节内部分无松弛, 无变性坏死,可见滑膜包裹。三组术后2～8周组内、组间腱骨界面抗拉脱强度比较差异均有统计学意义(P＜0.05), 呈升高趋势。术后2、4周时B组、C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组(P＜0.05), 术后6、8周时C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组、B组(P＜0.05), 术后10周时大部分韧带实质部断裂因此未做生物力学数据统计。结论可注射性磷酸钙骨水泥能够促进兔腱骨愈合, 改善腱骨界面抗拉脱强度, 掺锶磷酸钙骨水泥的效果更优。

前交叉韧带损伤；磷酸钙骨水泥；腱-骨愈合

膝关节前交叉韧带损伤是临床常见疾病, 目前肌腱移植重建是治疗此类疾病的主要方案, 虽然该方案能够有效促进腱-骨愈合, 但过程缓慢, 术后腱骨界面抗拉脱强度较低,易出现移植物松弛、拔出导致治疗失败等问题［1］。骨水泥是一种外源性的骨缺损填充材料, 目前在椎体损伤等疾病的治疗上应用较多［2］, 但在膝关节前交叉韧带损伤方面的应用尚未见报道。因此本文就两种不同的可注射性磷酸钙骨水泥对兔腱骨愈合的促进效果进行了研究分析, 现报告如下。

1 材料与方法

1.1 动物来源选择30只新西兰大耳兔作为研究对象, 由广东省实验动物中心提供, 雌雄不限, 体重1.4～2.5 kg, 取回后适应性喂养1周, 采用数字表法随机分为A组、B组、C组,各10只。

1.2 仪器与材料注射型磷酸钙由四川大学生物材料工程中心提供, 5%掺锶磷酸钙由西安交通大学金属材料强度国家重点实验室提供, 以上两种填充物均在使用前8 min内搅拌均匀, 呈牙膏状后待用。万能材料力学试验机由德国Zwick/Roell公司提供, 组织切片机、显微镜及图像采集设备由深圳市牛启生物技术有限公司提供, 组织固定及染色试剂等由深圳市牛启生物技术有限公司提供。

1.3 模型建立三组实验兔均耳缘静脉注射5 ml/kg的20%氨基甲酸乙酯麻醉, 常规备皮消毒, 屈膝90°, 取髌腱内侧纵行切口, 分离出半腱肌腱。保留肌腱远端止点, 自腱和肌腹交界处以上靠近端切断, 剔除肌性部分, 近端用3个0的涤纶缝线缝编作为牵引线备用。沿髌腱内侧切开至关节腔, 脱位髌骨, 切除前交叉韧带。查前抽屉试验(ADT)及Lachman试验阳性。行膝关节前交叉韧带重建：用1.5 mm钻头自胫骨结节内侧骨面向前交叉韧带胫骨止点钻取胫骨骨道, 通过胫骨骨道于髁间窝外侧壁后部近前交叉韧带股骨止点处钻取股骨骨道。钢丝引导牵引线, 将半腱肌腱穿过胫骨和股骨骨道, 于屈膝30°位拉紧, 分别用2枚螺丝钉将肌腱牢固固定于胫骨、股骨骨面上。A组：股骨腱骨道壁侧不作特殊处理；B组：将磷酸钙粉末及液体充分混合后注射到股骨腱骨道壁外侧部分, 压紧；C组：将5%掺锶磷酸钙粉末及液体充分混合后注射到股骨腱骨道外侧壁部分, 压紧。三组查ADT及Lachman试验阴性后冲洗, 逐层缝合切口。术后笼养, 常规喂食, 自由活动, 每天青霉素20万单位肌内注射, 连续3 d。每3天用碘伏消毒1次切口直至愈合。参与实验的30只兔术后全部存活, 手术切口无感染, 全部进入结果分析。

1.4 观察指标分别于术后2、4、6、8、10周时各处死每组大耳兔2只进行生物力学测定。生物力学测定方法：将处死动物标本保留股骨远端、重建的前交叉韧带和胫骨近端,剔除其他附着软组织及关节周围韧带, 置于-80℃深低温冰箱保存, 集中进行生物力学测试。检测时在室温下复温, 解剖出周围软组织后切除后交叉韧带, 只有重建的前交叉韧带连接胫骨、股骨端。在室温(20±2)℃, 湿度为65%的条件下,采用Zwick/Roell测试仪测量拉出力。

1.5 统计学方法采用SPSS23.0统计学软件对数据进行处理。计量资料以均数±标准差表示, 采用t检验；多组计量资料采用方差检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验结果三组实验兔在术后均养护良好, 饮食状况正常, 未出现术后切口感染及膝关节积液等情况, 在处死前无死亡, 均纳入研究。处死后移植肌腱关节内部分无松弛,无变性坏死, 可见滑膜包裹。

2.2 生物力学测定结果三组术后2～8周组内、组间腱骨界面抗拉脱强度比较差异均有统计学意义(P＜0.05), 呈升高趋势。术后2、4周时B组、C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组(P＜0.05), 术后6、8周时C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组、B组(P＜0.05), 术后10周时大部分韧带实质部断裂因此未做生物力学数据统计。见表1。

表1 术后2、4、6、8周时腱骨界面抗拉脱强度对比

表1 术后2、4、6、8周时腱骨界面抗拉脱强度对比

注：三组对比, P＜0.05

组别 只数 术后2周 术后4周 术后6周 术后8周 F P A组 10 56.7±5.9 61.8±6.2 65.9±7.9 78.5±8.6 6.314 <0.05 B组 10 76.8±6.4 89.8±10.3 99.5±11.4 117.9±12.0 11.437 <0.05 C组 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 讨论

膝关节前交叉韧带损伤目前主要采用肌腱移植重建治疗, 但术后愈合进度缓慢, 腱骨界面抗拉脱强度较低, 易出现松脱、断裂等情况是影响疗效的主要原因。近年来关于促进腱骨愈合的研究逐渐增多, 如生理与机械刺激、腱-骨间隙填充骨髓间充质细胞和干细胞等［3,4］, 但这些研究主要停留在前期阶段, 尚无法直接用于临床治疗。骨水泥填充是目前已经较为成熟的一种骨缺损辅助治疗手段, 在多种骨缺损疾病上均有较好应用。磷酸钙作为生物活性材料具有骨传导性,广泛应用于临床骨缺损的替代和填充, 研究发现磷酸钙具有类似自然骨的特定化学组成与三维多孔和粗糙不平的超微结构, 易于吸附内源性骨生长因子, 进而诱导长入其内的间充质细胞向磷酸钙盐趋化、迁移, 间充质细胞在体内生长因子的启动下可以分化为骨母细胞、成骨细胞, 并进一步成骨［5-7］。

从本次研究数据来看, 术后2、4周时B组、C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组(P＜0.05), 术后6、8周时C组腱骨界面抗拉脱强度显著高于A组、B组(P＜0.05), 这说明磷酸钙骨水泥填充可有效促进腱骨愈合, 增强腱骨界面的抗拉脱强度, 减少术后并发症的发生, 且5%掺锶磷酸钙骨水泥的效果要优于磷酸钙骨水泥, 可进一步的提升抗拉脱强度。分析原因其作用机理可能为肌腱移植物与隧道壁的愈合更加充分、肌腱与隧道顶端更早产生新生骨连接、以及近端悬吊新生骨产生的悬吊作用。但由于本次研究样本量较小, 且观察时间较短, 尚需进一步深入研究。

综上所述, 可注射性磷酸钙骨水泥能够促进兔腱骨愈合,改善腱骨界面抗拉脱强度, 掺锶磷酸钙骨水泥的效果更优。

［1］ 朱爱国, 张烽, 曹涌, 等.硫酸钙骨水泥增强椎弓根螺钉的生物力学分析.江苏医药, 2015(12):1448-1449.

［2］ 张皓轩.载辛伐他汀PLGA微球/磷酸钙组织工程骨的生物相容性和成骨活性的研究.山东大学, 2016.

［3］ 衡立松, 朱养均, 张军, 等.内固定联合可注射式磷酸钙骨水泥治疗老年肱骨近端骨折.中国骨与关节损伤杂志, 2016,31(7):760-761.

［4］ 衡立松, 张军, 朱养均, 等.可注射式磷酸钙骨水泥在肱骨近端骨折中应用观察.陕西医学杂志, 2016, 45(7):832-833.

［5］ 潘玮敏, 刘民, 张明军.新型注射型杂合生物材料促进前交叉韧带重建术后腱-骨界面愈合实验研究.中国运动医学杂志,2014, 33(12):1166-1173.

［6］ 张明军, 刘艳, 潘玮敏.两种生物材料对前交叉韧带重建术后腱-骨界面愈合影响的研究.西安体育学院学报, 2014(3):338-343.

［7］ 潘玮敏, 胡蕴玉, 魏义勇, 等.应用重组合异种骨促进前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的研究.中国矫形外科杂志, 2009,17(16):1250-1253.

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

2017-05-19］

深圳市科技计划项目(项目编号：201303156)

518033 深圳市第四人民医院(广东医学院附属福田医院)创伤骨科