带血管骨膜和同种脱钙骨基质联合移植与自体骨移植修复骨缺损的比较研究
作者：冀振亮 蒋祖言 王爱民 王民刚 李叶君
单位：冀振亮 050800 河北省正定县解放军第二五六医院外二科；蒋祖言 王爱民 王民刚 第三军医大学附属大坪医院、野战外科研究所骨科；李叶君 第一研究室
关键词：带血管骨膜；同种脱钙骨基质；自体骨；骨缺损；移植
中华创伤杂志980515 【摘要】 目的 了解带血管骨膜(VP)和同种脱钙骨基质(DBM)联合移植替代自体骨移植修复大段骨缺损的可能性。方法 以兔桡骨中央25mm的大段骨缺损为模型,通过X线观察、X线平片骨缺损修复Lane评分、组织学观察、骨组织形态计量分析和生物力学测试,比较术后4,8,16周时VP+DBM联合移植与自体骨移植修复骨缺损的效果。结果 术后4周VP+DBM联合移植及自体骨移植均已较好地完成了缺损的修复,而前者的Lane评分、皮质骨密度、力学抗扭刚度均显著高于后者(P<0.05)。但术后8,16周时两者之间已无显著性差异(P>0.05)。结论 VP+DBM联合移植早期修复兔桡骨大段骨缺损的效果好于自体骨移植。后期两种方法修复效果基本一致。VP+DBM联合移植后,两者之间建立了相互协同、相互促进的关系。
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Comparative Study of Fresh Autogenic Bone and Vascularized Periostium Associated with Demineralized Bone Matrix Graft on Healing Large Segmental Radius Defect in Rabbits JI Zhen-liang, JIANG Zu-yan, WANG Ai-min, et al. Dept. of Orthopaedics, 256th Hospital of PLA, Zhengding 050800
【Abstract】 Aim To explore the possibility of vascularized periostium associated with demineralized bone matrix (VP+DBM) graft to replace fresh autogenic bone graft to repair large segmental bone defect. Methods The effect of fresh autogenic bone, and VP+DBM graft on the healing of a 25mm diaphyseal defect in 102 radii were studied respectively on 51 rabbits. The results were evaluated by X-ray examination, Lane's Radiographic Scoring, histological and histomorphometrical examination, and torsional load testing. Results Defects filled with autogenic fresh bone or VP+DBM showed new bone formation of good quality. The Lane's score, the cortical bone density and the stiffness of the radia in the VP+DBM group were more significant than that in the fresh autogenic bone group 4 weeks postoperation (P<0.05), but no statistical difference 8 or 16 weeks postoperation (P>0.01). Conclusion The effect of VP+DBM graft is better than that of autogenic bone graft in the early healing stage of the radius defects in rabbits, but in the late stage their effects have no significant difference. The VP and DBM combination therapy can promote the healing of long bone defect rapidly and reliably. It is believed that VP and DBM can be combined and can stimulate with each other.
, 百拇医药
【Key words】 Vascularized periostium Demineralized bone matrix Fresh autogenic bone Bone defect Graft
骨缺损的修复当前仍较困难。一般认为自体骨移植成骨效果好,是评价其他方法修复效果的基本标准,但来源有限。蒋祖言等[1，2]的实验证实,带血管骨膜(vascularized periosteum, VP)与同种脱钙骨基质(demineralized bone matrix, DBM)联合移植修复骨缺损较快、较充分,新骨塑形好。而该联合移植法能否替代游离的自体骨移植修复大段骨缺损,目前尚不清楚。笔者以兔桡骨中央25mm的大段骨缺损为模型,比较术后4,8,16周时VP+DBM联合移植与单纯自体骨移植修复的效果。
材料与方法
一、实验动物及分组
, 百拇医药
健康日本大耳白兔63只,雌雄不拘,体重1.9～2.7kg。先随机取12只为DBM供体组,余51只为手术动物。手术动物又随机分为A～E5组,其中E组3只,其他组各12只。见表1。
表1 手术动物分组情况 组别
兔数
双侧前肢移植方式
处死时间(周)
A
12
VP+DBM移植/自体骨移植
4
B
12
, 百拇医药
VP+DBM移植/自体骨移植
8
C
12
VP+DBM移植/自体骨移植
16
D
12
VP移植/DBM移植
16
E
3
空白对照/空白对照
, 百拇医药
16
二、DBM的制备
采用陈受谦等[3]方法制备
三、手术方式
手术动物以30mg/kg体重戊巴比妥钠静脉麻醉后,无菌条件下显露双侧桡骨干,游离并切取以桡动、静脉为蒂的桡骨中、下段骨膜瓣,大小约27mm×12mm,然后在桡骨中段造成25mm的骨膜、骨缺损区,分别按下述不同方法进行移植修复:A～C组任选一侧为VP+DBM侧,植入DBM细条,再用骨膜瓣包裹;另一侧为自体骨移植侧,切除骨膜瓣,植入对侧无骨膜的桡骨碎条。D组任选一侧为VP侧,植入明胶海绵条,并用骨膜瓣包裹;另一侧为DBM侧,切除骨膜瓣,植入DBM细条。E组双侧均为空白对照,切除骨膜瓣后不植入任何材料。
四、观察指标
, 百拇医药
1.X线检查:手术动物分别于术后立即,2,4,8,12,16周摄双侧肢体X线侧位片了解骨缺损修复情况。C～E组X线片再按Lane等[4]标准进行骨缺损修复评分。
2.组织学检查及骨组织形态计量分析:A～C组随机取6只动物及D、E组动物按期处死,切取包括整个缺损区的桡骨段,按高洪鸾等[5]方法制成纵切不脱钙磨片,1%甲苯胺蓝染色,光镜下观察其缺损修复状况,并对A～C组标本利用电子计算机计量分析系统(重庆大学光机研究所,MAS-1型程序)计算下列指标:(1)总骨密度=新生骨性组织面积/缺损区总面积×100%;(2)小梁骨密度=骨小梁组织面积/缺损区总面积×100%;(3)皮质骨密度=总骨密度-小梁骨密度;(4)骨皮质及骨膜厚度[6，7]。
3.生物力学测试:A～C组余6只动物处死后切取完整桡骨,在VD-1OE型电子万能力学试验机 (长春第二试验机厂)上行扭转试验。记录其断裂时最大扭距(Mnmax)和变形角(φmax)。按White等[8]公式计算其抗扭刚度(GIP),公式为:GIP=Mnmax/φmax。
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五、统计学处理
所有数据均以平均值±标准差表示,配对资料用配对t检验,未配对资料用两组比较t检验或方差分析处理。
结 果
一、一般情况
所有兔切口Ⅰ期愈合 。除D组1只动物术后2周意外死亡外,其余动物均存活。处死动物时解剖观察移植骨膜瓣的血管蒂全部通畅。
二、X线检查
自体骨移植侧,术后2周植入自体骨密度降低,周围出现少量浅淡的新骨阴影。术后4周新骨阴影基本填充整个缺损区。术后8周出现不规则髓腔。术后12,16周新骨的密度和外形与正常桡骨基本相同。VP+DBM侧,术后2周缺损区内出现较多的骨痂阴影。术后4周骨痂阴影充满整个缺损区,并出现不规则髓腔。术后8,12,16周缺损区新骨组织密度及形态接近正常桡骨。术后16周VP侧仅有8例肢体缺损区出现1条纤细的新骨阴影,余侧肢体缺损区新骨阴影较少。D组DBM侧及E组空白对照侧缺损区无明显新骨阴影。
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术后2,4周,C组(兔数=12)VP+DBM侧的Lane评分明显高于自体骨移植侧(P<0.05)。术后8,12,16周两侧Lane评分均无显著性差异(P>0.05)。术后各时期D组(兔数=11)VP侧、DBM侧及E组(兔数=6)空白侧的Lane评分均低于同期C组VP+DBM侧(P<0.01)。见表2。
表2 X线平片骨缺损修复Lane评分结果(
±s) 术后时间
(周)
C组
D组
E组
自体骨侧
VP+DBM侧
, 百拇医药
VP侧
DBM侧
空白侧
2
1.42±0.51
3.58±0.51△△
0.64±0.41**△△
0.00±0.00**△△
0.00±0.00**△△
4
7.33±0.78
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8.33±0.65△
3.33±1.03**△△
0.40±0.55**△△
0.33±0.52**△△
8
9.83±1.03
10.25±0.87
6.00±1.10**△△
0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
, 百拇医药
12
11.33±0.98
11.83±0.58
7.17±1.60**△△
0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
16
11.67±0.78
12.00±0.00
8.03±1.51**△△
, 百拇医药 0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
与同期自体骨移植侧比较 △P<0.05 △△P<0.01; 与同期VP+DBM侧比较 **P<0.01
三、组织学检查
1.光学显微镜观察:术后4周,自体骨移植侧原植入自体骨周围出现较多新骨组织,基本连接缺损区;VP+DBM侧移植骨膜明显增厚,生发层细胞增生,骨膜下形成较多编织骨连接于缺损区两端
(图1)。术后8周,自体骨移植侧排列不规则的板层骨修复缺损区,髓腔不规则;VP+DBM侧板层骨排列也较不规则,但髓腔较为规则。术后16周自体骨移植侧及VP+DBM侧骨膜及骨皮质的形态均较规则,板层骨排列整齐,但自体骨移植侧髓腔内仍有一些桥样结构残余(图2)。术后16周VP侧有8侧肢体由1条纤细的板层骨组织连接缺损区,无明确髓腔再通;余肢体缺损区未能修复。DBM侧及空白侧原缺损区被纤维瘢痕组织填充。
, 百拇医药
图1 VP+DBM侧术后4周,移植骨膜明显增厚,生发层细胞增生,骨膜下形成较多编织骨 甲苯胺蓝 ×40
图2 VP+DBM侧术后16周,新骨形态规则,髓腔再通、规则 甲苯胺蓝 ×40
2.骨组织形态计量分析:术后4周A组(兔数=6)、B组(兔数=6)和C组(兔数=6)VP+DBM侧的总骨密度与自体骨移植侧无显著性差异(P>0.05),而皮质骨密度、骨皮质厚度及骨膜厚度较高(P<0.01),小梁骨密度较低P<0.01)。术后8,16周VP+DBM侧的总骨密度及小梁骨密度明显低于自体骨移植侧(P<0.01),而两侧之皮质骨密度、骨皮质厚度之间均已无统计学差异(P>0.05)。见表3。
表3 骨组织形态计量分析结果(±s) 观察指标
, 百拇医药
A组
B组
C组
自体骨侧
VP+DBM侧
自体骨侧
VP+DBM侧
自体骨侧
VP+DBM侧
总骨密度(%)
47.40±2.65
48.39±2.97
34.54±1.96
, 百拇医药
30.20±2.33△△
33.39±2.99
28.65±1.56△△
小梁骨密度(%)
34.67±2.20
27.75±2.57△△
10.06±0.63
5.11±0.82△△
7.92±0.78
2.30±0.47△△
, 百拇医药
皮质骨密度(%)
13.15±1.67
20.64±2.46△△
23.94±1.80
25.06±0.83
25.48±3.13
26.35±1.29
骨皮质厚度(mm)
0.32±0.04
0.47±0.04△△
0.52±0.05
, 百拇医药
0.57±0.04
0.57±0.04
0.58±0.04
骨膜厚度(mm)
0.15±0.04
0.40±0.02△△
0.23±0.03
0.30±0.04△△
0.24±0.03
0.25±0.02
与同组自体骨移植侧比较 △△P<0.01
, 百拇医药
四、生物力学测试
术后4周VP+DBM侧的最大扭距和抗扭刚度均显著高于自体骨移植侧(P<0.05)。术后8,16周则均无显著性差异(P>0.05)。见表4。表4 扭转试验结果(±s) 组别
兔数
最大扭距(N.m)
抗扭刚度(N.m/rad)
A组
自体骨侧
6
0.101±0.031
, 百拇医药
0.313±0.051
VP+DBM侧
6
0.145±0.037△
0.400±0.058△
B组
自体骨侧
6
0.169±0.049
0.803±0.191
VP+DBM侧
6
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0.161±0.052
0.787±0.205
C组
自体骨侧
6
0.230±0.058
1.099±0.169
VP+DBM侧
6
0.229±0.059
1.054±0.131
与同组自体骨移植侧比较 △P<0.05
, 百拇医药
讨 论
DBM移植具有一定的骨诱导能力,但单纯DBM移植难以修复大段骨缺损。本实验单纯DBM移植的结果也证实了这点。术后16周时其缺损的大部分仍未被修复。带血管骨膜移植的成骨能力受许多因素影响,骨缺损的修复效果差异较大。本实验单纯VP移植术后16周只有72.7%(8/11)的肢体完成了骨连接,且新骨纤细。进一步说明单纯VP移植修复大段骨缺损不充分,效果不稳定。本实验还证实在同样的骨膜切取方式下,而VP+DBM移植则100%(36/36)成骨,术后4周即形成大量新骨填充缺损。这表明VP+DBM联合移植能够较快、较好地完成兔大段骨缺损的修复。
一般认为自体骨移植是修复骨缺损的较理想方法,是评价其他方法修复效果的基本标准。为了客观评价VP+DBM联合移植修复大段骨缺损的能力,笔者应用X线片骨缺损修复Lane评分、骨组织形态计量分析和生物力学测试的研究方法,从结构重建和功能重建两方面比较VP+DBM联合移植与自体骨移植的修复效果。
, 百拇医药
Lane评分综合了新骨生成量、缺损区连接及新骨塑形三个方面的因素,能较准确地反映修复重建的X线差异。根据本实验结果,可以说在修复早期(术后2,4周)VP+DBM联合移植的X线结构重建效果略优于自体骨移植,而以后则两者基本一致。笔者认为桡骨是长管状骨,骨皮质完整性的恢复是其结构重建的主要方面。骨组织形态计量分析结果显示,术后4周VP+DBM侧骨皮质的面积和厚度明显高于自体骨移植侧,术后8,16周两侧之间已无差异。这也表明修复早期(术后4周)VP+DBM联合移植的组织学结构重建效果要好于自体骨移植,后期(术后8,16周)则基本相同。
骨缺损修复不仅要恢复其形态学上的连续性,而且还要恢复其力学支持功能。本研究扭转试验测试结果说明,移植早期VP+DBM联合移植的力学重建要好于自体骨移植,后期则二者无差异。
有研究证明,单纯带血管骨膜移植后发生膜内成骨[9],而单纯同种DBM移植为诱导成骨
, 百拇医药
[10]。带血管骨膜和同种DBM联合应用修复骨缺损时,DBM一定的机械支撑作用使骨膜不致受周围软组织挤压而塌陷,其中所含BMP等活性物质可以刺激骨膜生发层细胞增殖分化;而带血管骨膜也为后者提供了丰富的血供和BMP敏感靶细胞,有利于DBM骨诱导活性的充分发挥。两者之间建立了相互协同,相互促进的关系,使膜内成骨和软骨内成骨有机配合,从而大大加快了修复骨缺损的速度。
参考文献
[1]蒋祖言,柯新华,高奉浔.带血管骨膜与同种脱钙骨移植治疗骨缺损的实验研究.中华创伤杂志, 1991, 7∶150-152.
[2]蒋祖言,王爱民,杜全印,等.带血管骨膜中央包裹与同种脱钙骨基质联合移植修复长节段骨缺损的实验研究.中国修复重建外科杂志, 1994, 8∶68-70.
[3]陈受谦,刘长江,黄旭东,等.同种脱钙骨粉和骨块移植的实验观察.第三军医大学学报, 1984, 6∶319-320.
, 百拇医药
[4]Lane JM, Sandhu HS. Current approaches to experimental bone grafting. Orthop Clin North Am, 1987, 18∶213-225.
[5]高洪鸾,宫云,毕五蝉,等.大块不脱钙骨包埋制片技术.创伤骨科学报, 1993, 4∶284-285.
[6]Revell PA. Histomorphometry of bone. J Clin Pathol, 1983, 36∶1223-1331.
[7]Grundel RE, Chapman MW, Yee T, et al. Autogenic bone marrow and porous biphasic calcium phosphate ceramic for segmental bone defects in the canine ulan. Clin Ortop, 1991, 266∶244-258.
, 百拇医药
[8]White AA, Paniabi MM, Southwick WV. The four biomechanical stage of fracture repair. J Bone Joint Surg, 1977, 59(Am)∶188-192.
[9]Takato T, Harii K, Nakatsuk T. Osteogenic capacity of vascularised periosteum: Experimental study using rib periosteum in rabbits. B J Plast Surg, 1988, 41∶528-532.
[10]Hardin CK. Banked bone. Otolaryngol Clin North Am, 1994, 27∶911-925.
(收稿:1997-04-08 修回:1998-05-14), 百拇医药
单位：冀振亮 050800 河北省正定县解放军第二五六医院外二科；蒋祖言 王爱民 王民刚 第三军医大学附属大坪医院、野战外科研究所骨科；李叶君 第一研究室
关键词：带血管骨膜；同种脱钙骨基质；自体骨；骨缺损；移植
中华创伤杂志980515 【摘要】 目的 了解带血管骨膜(VP)和同种脱钙骨基质(DBM)联合移植替代自体骨移植修复大段骨缺损的可能性。方法 以兔桡骨中央25mm的大段骨缺损为模型,通过X线观察、X线平片骨缺损修复Lane评分、组织学观察、骨组织形态计量分析和生物力学测试,比较术后4,8,16周时VP+DBM联合移植与自体骨移植修复骨缺损的效果。结果 术后4周VP+DBM联合移植及自体骨移植均已较好地完成了缺损的修复,而前者的Lane评分、皮质骨密度、力学抗扭刚度均显著高于后者(P<0.05)。但术后8,16周时两者之间已无显著性差异(P>0.05)。结论 VP+DBM联合移植早期修复兔桡骨大段骨缺损的效果好于自体骨移植。后期两种方法修复效果基本一致。VP+DBM联合移植后,两者之间建立了相互协同、相互促进的关系。
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Comparative Study of Fresh Autogenic Bone and Vascularized Periostium Associated with Demineralized Bone Matrix Graft on Healing Large Segmental Radius Defect in Rabbits JI Zhen-liang, JIANG Zu-yan, WANG Ai-min, et al. Dept. of Orthopaedics, 256th Hospital of PLA, Zhengding 050800
【Abstract】 Aim To explore the possibility of vascularized periostium associated with demineralized bone matrix (VP+DBM) graft to replace fresh autogenic bone graft to repair large segmental bone defect. Methods The effect of fresh autogenic bone, and VP+DBM graft on the healing of a 25mm diaphyseal defect in 102 radii were studied respectively on 51 rabbits. The results were evaluated by X-ray examination, Lane's Radiographic Scoring, histological and histomorphometrical examination, and torsional load testing. Results Defects filled with autogenic fresh bone or VP+DBM showed new bone formation of good quality. The Lane's score, the cortical bone density and the stiffness of the radia in the VP+DBM group were more significant than that in the fresh autogenic bone group 4 weeks postoperation (P<0.05), but no statistical difference 8 or 16 weeks postoperation (P>0.01). Conclusion The effect of VP+DBM graft is better than that of autogenic bone graft in the early healing stage of the radius defects in rabbits, but in the late stage their effects have no significant difference. The VP and DBM combination therapy can promote the healing of long bone defect rapidly and reliably. It is believed that VP and DBM can be combined and can stimulate with each other.
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【Key words】 Vascularized periostium Demineralized bone matrix Fresh autogenic bone Bone defect Graft
骨缺损的修复当前仍较困难。一般认为自体骨移植成骨效果好,是评价其他方法修复效果的基本标准,但来源有限。蒋祖言等[1，2]的实验证实,带血管骨膜(vascularized periosteum, VP)与同种脱钙骨基质(demineralized bone matrix, DBM)联合移植修复骨缺损较快、较充分,新骨塑形好。而该联合移植法能否替代游离的自体骨移植修复大段骨缺损,目前尚不清楚。笔者以兔桡骨中央25mm的大段骨缺损为模型,比较术后4,8,16周时VP+DBM联合移植与单纯自体骨移植修复的效果。
材料与方法
一、实验动物及分组
, 百拇医药
健康日本大耳白兔63只,雌雄不拘,体重1.9～2.7kg。先随机取12只为DBM供体组,余51只为手术动物。手术动物又随机分为A～E5组,其中E组3只,其他组各12只。见表1。
表1 手术动物分组情况 组别
兔数
双侧前肢移植方式
处死时间(周)
A
12
VP+DBM移植/自体骨移植
4
B
12
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VP+DBM移植/自体骨移植
8
C
12
VP+DBM移植/自体骨移植
16
D
12
VP移植/DBM移植
16
E
3
空白对照/空白对照
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16
二、DBM的制备
采用陈受谦等[3]方法制备
三、手术方式
手术动物以30mg/kg体重戊巴比妥钠静脉麻醉后,无菌条件下显露双侧桡骨干,游离并切取以桡动、静脉为蒂的桡骨中、下段骨膜瓣,大小约27mm×12mm,然后在桡骨中段造成25mm的骨膜、骨缺损区,分别按下述不同方法进行移植修复:A～C组任选一侧为VP+DBM侧,植入DBM细条,再用骨膜瓣包裹;另一侧为自体骨移植侧,切除骨膜瓣,植入对侧无骨膜的桡骨碎条。D组任选一侧为VP侧,植入明胶海绵条,并用骨膜瓣包裹;另一侧为DBM侧,切除骨膜瓣,植入DBM细条。E组双侧均为空白对照,切除骨膜瓣后不植入任何材料。
四、观察指标
, 百拇医药
1.X线检查:手术动物分别于术后立即,2,4,8,12,16周摄双侧肢体X线侧位片了解骨缺损修复情况。C～E组X线片再按Lane等[4]标准进行骨缺损修复评分。
2.组织学检查及骨组织形态计量分析:A～C组随机取6只动物及D、E组动物按期处死,切取包括整个缺损区的桡骨段,按高洪鸾等[5]方法制成纵切不脱钙磨片,1%甲苯胺蓝染色,光镜下观察其缺损修复状况,并对A～C组标本利用电子计算机计量分析系统(重庆大学光机研究所,MAS-1型程序)计算下列指标:(1)总骨密度=新生骨性组织面积/缺损区总面积×100%;(2)小梁骨密度=骨小梁组织面积/缺损区总面积×100%;(3)皮质骨密度=总骨密度-小梁骨密度;(4)骨皮质及骨膜厚度[6，7]。
3.生物力学测试:A～C组余6只动物处死后切取完整桡骨,在VD-1OE型电子万能力学试验机 (长春第二试验机厂)上行扭转试验。记录其断裂时最大扭距(Mnmax)和变形角(φmax)。按White等[8]公式计算其抗扭刚度(GIP),公式为:GIP=Mnmax/φmax。
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五、统计学处理
所有数据均以平均值±标准差表示,配对资料用配对t检验,未配对资料用两组比较t检验或方差分析处理。
结 果
一、一般情况
所有兔切口Ⅰ期愈合 。除D组1只动物术后2周意外死亡外,其余动物均存活。处死动物时解剖观察移植骨膜瓣的血管蒂全部通畅。
二、X线检查
自体骨移植侧,术后2周植入自体骨密度降低,周围出现少量浅淡的新骨阴影。术后4周新骨阴影基本填充整个缺损区。术后8周出现不规则髓腔。术后12,16周新骨的密度和外形与正常桡骨基本相同。VP+DBM侧,术后2周缺损区内出现较多的骨痂阴影。术后4周骨痂阴影充满整个缺损区,并出现不规则髓腔。术后8,12,16周缺损区新骨组织密度及形态接近正常桡骨。术后16周VP侧仅有8例肢体缺损区出现1条纤细的新骨阴影,余侧肢体缺损区新骨阴影较少。D组DBM侧及E组空白对照侧缺损区无明显新骨阴影。
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术后2,4周,C组(兔数=12)VP+DBM侧的Lane评分明显高于自体骨移植侧(P<0.05)。术后8,12,16周两侧Lane评分均无显著性差异(P>0.05)。术后各时期D组(兔数=11)VP侧、DBM侧及E组(兔数=6)空白侧的Lane评分均低于同期C组VP+DBM侧(P<0.01)。见表2。
表2 X线平片骨缺损修复Lane评分结果(
±s) 术后时间(周)
C组
D组
E组
自体骨侧
VP+DBM侧
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VP侧
DBM侧
空白侧
2
1.42±0.51
3.58±0.51△△
0.64±0.41**△△
0.00±0.00**△△
0.00±0.00**△△
4
7.33±0.78
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8.33±0.65△
3.33±1.03**△△
0.40±0.55**△△
0.33±0.52**△△
8
9.83±1.03
10.25±0.87
6.00±1.10**△△
0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
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11.33±0.98
11.83±0.58
7.17±1.60**△△
0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
16
11.67±0.78
12.00±0.00
8.03±1.51**△△
, 百拇医药 0.80±0.45**△△
0.33±0.52**△△
与同期自体骨移植侧比较 △P<0.05 △△P<0.01; 与同期VP+DBM侧比较 **P<0.01
三、组织学检查
1.光学显微镜观察:术后4周,自体骨移植侧原植入自体骨周围出现较多新骨组织,基本连接缺损区;VP+DBM侧移植骨膜明显增厚,生发层细胞增生,骨膜下形成较多编织骨连接于缺损区两端
(图1)。术后8周,自体骨移植侧排列不规则的板层骨修复缺损区,髓腔不规则;VP+DBM侧板层骨排列也较不规则,但髓腔较为规则。术后16周自体骨移植侧及VP+DBM侧骨膜及骨皮质的形态均较规则,板层骨排列整齐,但自体骨移植侧髓腔内仍有一些桥样结构残余(图2)。术后16周VP侧有8侧肢体由1条纤细的板层骨组织连接缺损区,无明确髓腔再通;余肢体缺损区未能修复。DBM侧及空白侧原缺损区被纤维瘢痕组织填充。
, 百拇医药
图1 VP+DBM侧术后4周,移植骨膜明显增厚,生发层细胞增生,骨膜下形成较多编织骨 甲苯胺蓝 ×40
图2 VP+DBM侧术后16周,新骨形态规则,髓腔再通、规则 甲苯胺蓝 ×40
2.骨组织形态计量分析:术后4周A组(兔数=6)、B组(兔数=6)和C组(兔数=6)VP+DBM侧的总骨密度与自体骨移植侧无显著性差异(P>0.05),而皮质骨密度、骨皮质厚度及骨膜厚度较高(P<0.01),小梁骨密度较低P<0.01)。术后8,16周VP+DBM侧的总骨密度及小梁骨密度明显低于自体骨移植侧(P<0.01),而两侧之皮质骨密度、骨皮质厚度之间均已无统计学差异(P>0.05)。见表3。
表3 骨组织形态计量分析结果(
±s) 观察指标, 百拇医药
A组
B组
C组
自体骨侧
VP+DBM侧
自体骨侧
VP+DBM侧
自体骨侧
VP+DBM侧
总骨密度(%)
47.40±2.65
48.39±2.97
34.54±1.96
, 百拇医药
30.20±2.33△△
33.39±2.99
28.65±1.56△△
小梁骨密度(%)
34.67±2.20
27.75±2.57△△
10.06±0.63
5.11±0.82△△
7.92±0.78
2.30±0.47△△
, 百拇医药
皮质骨密度(%)
13.15±1.67
20.64±2.46△△
23.94±1.80
25.06±0.83
25.48±3.13
26.35±1.29
骨皮质厚度(mm)
0.32±0.04
0.47±0.04△△
0.52±0.05
, 百拇医药
0.57±0.04
0.57±0.04
0.58±0.04
骨膜厚度(mm)
0.15±0.04
0.40±0.02△△
0.23±0.03
0.30±0.04△△
0.24±0.03
0.25±0.02
与同组自体骨移植侧比较 △△P<0.01
, 百拇医药
四、生物力学测试
术后4周VP+DBM侧的最大扭距和抗扭刚度均显著高于自体骨移植侧(P<0.05)。术后8,16周则均无显著性差异(P>0.05)。见表4。表4 扭转试验结果(
±s) 组别兔数
最大扭距(N.m)
抗扭刚度(N.m/rad)
A组
自体骨侧
6
0.101±0.031
, 百拇医药
0.313±0.051
VP+DBM侧
6
0.145±0.037△
0.400±0.058△
B组
自体骨侧
6
0.169±0.049
0.803±0.191
VP+DBM侧
6
, http://www.100md.com
0.161±0.052
0.787±0.205
C组
自体骨侧
6
0.230±0.058
1.099±0.169
VP+DBM侧
6
0.229±0.059
1.054±0.131
与同组自体骨移植侧比较 △P<0.05
, 百拇医药
讨 论
DBM移植具有一定的骨诱导能力,但单纯DBM移植难以修复大段骨缺损。本实验单纯DBM移植的结果也证实了这点。术后16周时其缺损的大部分仍未被修复。带血管骨膜移植的成骨能力受许多因素影响,骨缺损的修复效果差异较大。本实验单纯VP移植术后16周只有72.7%(8/11)的肢体完成了骨连接,且新骨纤细。进一步说明单纯VP移植修复大段骨缺损不充分,效果不稳定。本实验还证实在同样的骨膜切取方式下,而VP+DBM移植则100%(36/36)成骨,术后4周即形成大量新骨填充缺损。这表明VP+DBM联合移植能够较快、较好地完成兔大段骨缺损的修复。
一般认为自体骨移植是修复骨缺损的较理想方法,是评价其他方法修复效果的基本标准。为了客观评价VP+DBM联合移植修复大段骨缺损的能力,笔者应用X线片骨缺损修复Lane评分、骨组织形态计量分析和生物力学测试的研究方法,从结构重建和功能重建两方面比较VP+DBM联合移植与自体骨移植的修复效果。
, 百拇医药
Lane评分综合了新骨生成量、缺损区连接及新骨塑形三个方面的因素,能较准确地反映修复重建的X线差异。根据本实验结果,可以说在修复早期(术后2,4周)VP+DBM联合移植的X线结构重建效果略优于自体骨移植,而以后则两者基本一致。笔者认为桡骨是长管状骨,骨皮质完整性的恢复是其结构重建的主要方面。骨组织形态计量分析结果显示,术后4周VP+DBM侧骨皮质的面积和厚度明显高于自体骨移植侧,术后8,16周两侧之间已无差异。这也表明修复早期(术后4周)VP+DBM联合移植的组织学结构重建效果要好于自体骨移植,后期(术后8,16周)则基本相同。
骨缺损修复不仅要恢复其形态学上的连续性,而且还要恢复其力学支持功能。本研究扭转试验测试结果说明,移植早期VP+DBM联合移植的力学重建要好于自体骨移植,后期则二者无差异。
有研究证明,单纯带血管骨膜移植后发生膜内成骨[9],而单纯同种DBM移植为诱导成骨
, 百拇医药
[10]。带血管骨膜和同种DBM联合应用修复骨缺损时,DBM一定的机械支撑作用使骨膜不致受周围软组织挤压而塌陷,其中所含BMP等活性物质可以刺激骨膜生发层细胞增殖分化;而带血管骨膜也为后者提供了丰富的血供和BMP敏感靶细胞,有利于DBM骨诱导活性的充分发挥。两者之间建立了相互协同,相互促进的关系,使膜内成骨和软骨内成骨有机配合,从而大大加快了修复骨缺损的速度。
参考文献
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[3]陈受谦,刘长江,黄旭东,等.同种脱钙骨粉和骨块移植的实验观察.第三军医大学学报, 1984, 6∶319-320.
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[5]高洪鸾,宫云,毕五蝉,等.大块不脱钙骨包埋制片技术.创伤骨科学报, 1993, 4∶284-285.
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(收稿:1997-04-08 修回:1998-05-14), 百拇医药