氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷修复兔桡骨节段性缺损的影像学观察.pdf
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1、5 7 0 - 宁夏医科大学学报 J o u m a lo fN i n g x i aM e d i c a lU n i v e r s i t y 第3 1 卷5 期 2 0 0 9 年1 0 月 文章编号:1 6 7 4 6 3 0 9 ( 2 0 0 9 ) 0 5 0 5 7 0 0 4 论著 氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷修复免桡骨节段性缺损的影像学观察 赵姨,徐武清2 ,马英锋2 ,赵嚣3 ,王倩秋4 ,墙华5 ,王荒野6 ,赵自强2 ( i 宁夏医科大学公共卫生学院,银川7 5 0 0 0 4 :2 宁夏医科大学中医学院,银J i l7 5 0 0 0 4 ; 3 瑞典斯德哥尔摩大
2、学;4 宁夏友谊慈善医院x 光室银川7 5 0 0 0 4 ;5 宁夏医科大学第二附属医院 银川 7 5 0 0 0 1 ;6 宁夏医科大学临床医学院动物外科实验室,银川7 5 0 0 0 4 ) 摘要:目的评价放电等离子烧结技术制备的氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷修复兔桡骨节段性缺损的效果。方 佳选新西兰白兔1 5 只,制作1 0 r a m 长的桡骨节段性缺损模型,分为实验组:1 5 个肢体,骨缺损区植入氧化铝 羟基磷灰石复合陶瓷人工骨材料;空白对照组:6 个肢体,骨缺损区旷置;自体骨对照组:6 个肢体,骨缺损区植 入自体骨。术后1 d ,8 、1 6 、2 4 周分别进行x 线摄片观察,运用I
3、 m a g e T o o l 图像处理软件,进行点像素测定,2 4 周 进行扫描电镜观察。结幕实验组:氧化铝羟基磷灰白复合陶瓷人工骨植入兔桡骨缺损区8 周即有新生骨形 成,2 4 周材料与骨组织连接在一起缺损区得以修复。空白组:8 周时缺损区有少量骨痂,2 4 周时修复缺损区 约1 2 ;自体骨植人组:8 周时骨断端完全被骨痂包绕,2 4 周时缺损区骨完全修复。像素测量结果显示三组问 骨修复速度差异无统计学意义( P 0 0 5 ) ;重复测量资料的方差分析P = 0 0 0 7 。说明随着时间的延长骨组织 密度增加。实验组材料两端修复界面新生骨与皮质骨的x 射线摄片像素值进行比较:术后l
4、 d ,8 、1 6 周P 0 0 5 。说明术后2 4 周前材料两端界面在不断修复,2 4 周时完全修复。扫描电镜摄片示:实验组 兔植人材料被新骨组织环形包绕与骨组织镶嵌,皮质骨与界面骨之间形成骨髓腔;在材料表面凹陷中骨细胞 环状排列形成骨单位。结论证实采用放电等离子烧结技术制备的氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷材料能够修 复新西兰兔桡骨节段性缺损,具有良好的生物活性和骨传导性。 关键词:羟基磷灰石类;影像学;骨缺损;兔 中图分类号:R 一3 3 l文献标识码:A 羟基磷灰石( h y d r o x y a p a t i t e ,H A ) 是人体骨骼的主要组 成部分,人工合成的H A 与人体
5、骨组织中的无机成分具有 相似的化学组成与结构,具有良好的生物相容性、生物活 性。羟基磷灰石复合陶瓷材料的研究报道较多 2 。3J ,但 H A 与氧化铝复合材料的研究报道较少,我们采用放电等 离子烧结技术制备的氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷人工骨材 料,不仅保留了H A 的生物活性,而且在一定组分比范围内 使其力学性能接近于人体骨一J 。现就氧化铝羟基磷灰石复 合陶瓷人工骨修复兔桡骨节段性缺损的影像学观察报告如 下。 1 材料与方法 1 1 材料制备氧化铝( 纯度 9 9 9 9 ,T M D A R ,大明 化学工业株式会社,日本) 、羟基磷灰石 C a s ( P 0 4 ) 3 ( O H )
6、 纯 度 9 9 9 ,M e r c k ,D a r m s t a d t ,德国 粉,按照质量比混合 收稿日期:2 9 0 1 0 7 基金项目:宁夏自然科学基金( E 0 0 6 2 0 0 4 ) ,宁夏国际合作项目 0 5 G J 1 1 4 0 0 ) 2 个基金资助 作者简介:赵菝( 1 9 7 5 一) ,男,山西人讲师,从事临床流行病学工 作。E m a i l :z h a o y n x m u e d u c n 通信作者:徐武清( 1 9 6 2 一) ,男,陕西人教授,硕士研究生导师,从 事中医骨外科研究和教学工作。E m a i l :x u w q m e
7、d u c n 配制氧化铝羟基磷灰石比例为4 0 6 0 。采用行星球磨机 进行混合,分别用高纯氧化铝球和无水乙醇作为球磨介质 来获得分散均匀的尤团聚粉体。将粉体烘干过筛后采用放 电等离子快速烧结技术烧结成直径为2 5 r a m 的圆形块体材 料孑L 径1 0 0 t - m 一1 0 0 n m ,孔率5 0 。烧结相对密度5 2 6 , 断裂韧性K “ 2 0 4 0 1 2M P a m 2 ,抗弯强度( 9 8 3 士1 2 4 ) M P a 。再将材料加工成直径3 0 r a m 1 0 r a m 的圆柱体状人 工骨植人体。 1 2 动物模型与分组选择清洁级新西兰大白兔1 5
8、只, 体质量2 0 2 5 k g ,由上海斯莱克实验动物有限责任公司 提供,许可证号:S C X K ( 沪) 2 0 0 3 0 0 0 3 。术前麻醉用3 0 9 L 戊巴比妥钠( 上海化学试剂分装厂生产。批号8 4 0 6 一1 2 ) , 3 0 r a g k g 体质量,耳缘静脉注射麻醉,麻醉成功后剪除术肢 兔毛,将动物侧卧,固定于手术台,常规消毒双上肢,沿上肢 前外侧做纵行切口,长2 0 r a m ,逐层切开、分离、显露桡骨,于 桡骨中、上1 3 交界处截骨,去除桡骨和骨膜,制造I O m m 长的桡骨节段性骨缺损模型。实验动物肢体分为3 组:实 验组:1 5 个肢体,骨缺损
9、区植入氧化铝羟基磷灰石复合陶 瓷人工骨材料;空白对照组:6 个肢体,骨缺损区旷置;自体 骨对照组:6 个肢体,将截下的自体骨用生理盐水冲洗后, 再植入原截骨处。术后逐层缝合肌肉、皮下、皮肤体积分数 为0 7 5 的乙醇消毒伤口,术后常规笼中饲养,不予任何药 万方数据 5 期赵皴,等氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷修复兔桡骨节段性缺损的影像学观察 5 7 1 物。于术后第1 天,第8 、1 6 、2 4 周进行相应指标观测。 1 3 观察指标 1 3 1 一般情况与大体解剖观察术后观察动物饮食、毛 色、活动、精神状态、伤口有无肿胀、分泌物等伤口愈合情 况。于8 、1 6 、2 4 周先行x 线摄片,术后
10、第2 4 周无痛处死动 物,在植人材料部位逐层切开皮肤、皮下组织、肌肉,观察皮 肤、局部软组织愈合情况,取完整尺、桡骨观察骨缺损修复 及骨端骨痂生长情况。 1 3 2x 线观察于术后第1 天,第8 、1 6 、2 4 周x 线正侧 位摄片观察骨愈合与修复骨缺损情况,x 线摄片统一曝光 条件为:电压5 0 k V ,电流1 0 0 m A ,时间0 0 2 s 。 1 3 3 像素测量 运用I m a g e T o o l 图像处理软件,用点像 素测定方法,检测术后第l 天,第8 、1 6 、2 4 周x 线摄片。分 别在材料两端界面、缺损区上下5 r a m 皮质骨,均匀选8 个 点,测量点
11、像素值( 灰度) ,进行统计学分析。空白组,自体 骨对照组选取部位相同。 1 3 4 扫描电镜观察实验组兔于术后第2 4 周无痛处死 后,取桡骨缺损修复部位及两端正常骨干,将标本进行磷酸 盐液冲洗,2 5 异L 戊二醛固定后,以植人材料为中心,制作 冠切面和纵切面乙醇逐级脱水,乙酸异丙酯置换。自然干 燥,喷镀金膜。扫描电镜摄片观察人工骨材料与宿主骨结 合情况。 1 4 统计学方法重复测量资料采用方差分析,组间比较 采用q 检验。 2 结果 2 1 一般情况与大体解剖观察各组大白兔手术过程顺 利,术后一般情况良好,伤口2 周愈合,无分泌物、无窦道, 饮食、活动正常。实验组:8 周植人体材料被致密
12、结缔组织 包绕,植人体与宿主骨结合牢固,推之不动,材料两端与宿 主骨断端有骨痂形成。断端可见小突起。1 6 周断端骨痂由 断端向材料中部延伸,材料与尺骨接触面骨痂形成,并逐渐 向材料包绕。2 4 周材料被骨组织包绕,见图1 ( 见封2 ) 。空 白组:8 周时骨断端及缺损区尺骨面有少量骨痂,2 4 周时缺 损区沿尺骨面形成月牙形骨痂。修复区约1 2 ,见图2 ( 见 封2 ) 。自体骨植入组:8 周时骨断端完全被骨痂包绕,2 4 周 时缺损区骨面平整。只是在断端可见骨修复痕迹,见图2 ( 见封2 ) 。 2 2x 线观察 各组随着时间的推移逐渐修复缺损区,骨痂生长,骨密 度增加。实验组:术后l
13、 dX 线摄片示:缺损区清晰可见,高 密度圆柱状材料填充其中,骨断端及尺骨面与材料问有明 显低密度间隙。术后8 周材料两端与宿主骨断端、材料与 尺骨间隙模糊。1 6 周时材料与宿主骨基本形成骨性结合, 材料与近端骨断端皮质骨连续,与远端骨断端皮质骨连续 性较差。2 4 周时材料与周围骨组织连接在一起,材料周围 阴影模糊,骨皮质与材料连续,完全形成骨性结合,见图3 。 A 术后l 周 B8 周C1 6 周D2 4 周 图3 实验组X 线片 空白对照组:术后x 线摄片观察桡骨中段可见清晰的 低密度截骨区。8 周时骨断端及尺骨面有骨痂生长,形成 月牙形模糊影,1 6 周可见缺损区逐渐修复,2 4 周
14、时也未能 完全修复( 见图4 ) 。自体骨对照组:术后x 线片可见截骨 两端清晰的低密度间隙。术后8 、1 6 周时近端骨断端骨连 接较好,远端较差,2 4 周时骨髓腔贯通、骨皮质连续,完全 修复( 见图5 ) 。 A 术后B8 周C1 6 周D2 4 周 图4 空白对照组X 线片 A 术后B8 周c1 6 周D2 4 周 图5自体骨对照组X 线片 2 3 像素测量结果 手术后不同时间的像素测量值差异有统计学意义( P = 0 0 0 7 ) 。但组间比较差异无统计学意义( P 0 0 5 ) ,见表 1 。 万方数据 5 7 2 宁夏医科大学学报 3 1 卷 实验组动物肢体材料两端界面新生骨
15、与皮质骨的x 射线摄片像素值,分别在术后第l 天、第8 周、第1 6 周差 异具有统计学意义( 术后l d ,t = 一3 4 9 2 ,P = 0 0 0 2 ;8 周t = 一2 3 5 5 ,P = 0 0 2 6 ;1 6 周t = 一2 2 5 7 ,P = 0 0 3 2 ) ,术后 2 4 周差异无统计学意义( 2 4 周t = 一1 0 7 0 P = 0 2 9 4 ) ,见 表2 。 表2实验组材料两端界面新生骨与皮质骨像素值比较( i - 1 - s ,1 , = 1 5 ) 与皮质骨相比一P 0 0 5 。可能 是三组像素测量区均为新骨修复点,所以生长速度基本相 同。
16、实验组材料两端界面新生骨与皮质骨的x 射线摄片 像素值比较显示:2 4 周时差异无统计学意义,而在术后8 、 1 6 周差异具有统计学意义,说明2 4 周时修复骨密度已经 与皮质骨接近。 扫描电镜观察显示,新骨组织包绕材料,深入材料凹 陷之中与材料间呈齿状界面,并观察到在材料凹陷中形成 骨单位。 通过本实验我们观察到氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷 人工骨材料修复骨缺损的过程,即骨痂生长从骨端和尺骨 侧开始,在断端可见小的骨痂突起,随着时间的推移新骨 沿着材料表面向缺损区中央爬行,2 4 周时在材料周围形成 密质骨,与骨端皮质骨连接在一起。证实放电等离子烧结 技术制备的氧化铝羟基磷灰石复合陶瓷人工骨材
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- 氧化铝 羟基 磷灰石 复合 陶瓷 修复 桡骨 节段性 缺损 影像 观察
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