摘要：背景:腰椎力学性质较常见的研究方法有动物模型、物理模型和尸体模型,但每种都存在一定局限性。目的:建立腰椎运动节段的有限元模型,为腰椎生物力学研究提供理论依据。设计:以健康志愿者为研究对象的单一样本研究。单位:一所大学医院的骨科。对象:实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成。选择1名健康男性志愿者作为模拟对象。方法:对1名健康志愿者脊柱T12～S1节段进行层厚2mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4～5运动节段的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型。主要观察指标:①3DSMAX软件中椎体、椎间盘模型。②SAP2000软件中运动节段有限元模型。结果:建立了腰椎L4～5节段的有限元模型,模型总节点数为2120个,包括1728个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元。结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎运动节段的有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究。

摘要：背景:人工腰椎间盘置换是治疗腰椎间盘突出症的新方法,其理论依据需进一步验证。目的:建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的有限元模型,用于进一步的生物力学研究。设计:以脊柱L4～5节段三维模型的相关数据为研究对象的单一样本研究。单位:一所大学医院的骨科。对象:实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成。选择1名健康男性志愿者作为模拟对象,对其脊柱T12～S1节段进行层厚2mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15°进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据。方法:将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4～5运动节段的三维模型,结合SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型。主要结局观察:成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型。结果:建立了腰椎L4～5节段SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘置换的有限元模型,模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元。结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究。

摘要：背景:血清胆固醇水平增高与人群中骨关节病发病率增高呈正相关。而对于高糖高脂饮食是否参与关节软骨退变过程从而诱发骨关节炎,其参与机制又是什么,目前尚不清楚。目的:观察经高糖高脂喂养后新西兰兔膝关节软骨形态学改变,探索饮食在关节软骨退变过程中的作用。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008-01/09在中南大学湘雅医学院动物实验室完成。材料:健康成年雄性新西兰兔40只,体质量约2kg。随机分为4组,每组10只。方法:①对照组饲以基础饲料作。②高糖组饲以高糖饲料(37%的蔗糖混合63%的普通饲料)。③高脂组饲以高脂饲料(20%猪油混合80%的普通饲料)。④高糖高脂组饲以高糖高脂饲料(37%蔗糖、10%猪油混合53%基础饲料)。主要观察指标:每4周末抽取空腹血样,测血糖、三酰甘油、总胆固醇及胰岛素水平,记录体质量变化。28周后取兔膝关节行大体观察后,取股骨髁部软骨行甲苯胺蓝染色、透射电镜观察。结果:①与对照组相比,高脂组及高糖高脂组血糖、三酰甘油、总胆固醇水平都显著升高,而胰岛素水平先升高后显著降低,上述变化均有显著性意义(P0.05)。②光镜和透射电镜下,高脂饮食组和高糖高脂饮食组可见潮线消失、软骨细胞排列紊乱、胶原纤维断裂、软骨细胞固缩等形态变化,高糖组未见明显改变。结论:长期高脂饮食及高糖高脂饮食可诱发和加重软骨损伤,提示其可能参与了骨关节炎的发生发展。

摘要：背景:前交叉韧带切断后可引起膝关节透明软骨的退变,导致骨关节炎的发生,但对外侧半月板的影响目前尚未见文献报道。目的:观察兔前交叉韧带切断后外侧半月板组织学变化。设计、时间及地点:同体对照观察,于2007-09/12在中南大学湘雅医学院动物学部完成。材料:6月龄雄性新西兰大白兔48只,实验初始体质量(2.5±0.3)kg。方法:48只大白兔双后侧膝关节按简单随机法配对分为实验侧和对照侧造模。实验侧行前交叉韧带切断手术。对照侧显露前交叉韧带但不行切断,行止血及体积分数为3%双氧水、生理盐水交替冲洗后缝合切口。选取造模后第1,3,6,8周为观测时间点,每个时间点随机处死12只。主要观察指标:对外侧半月板进行大体观察和组织学检查。结果:前交叉韧带切断组外侧半月板第1周即可见退变,随时间延长退变逐渐加重,对照组未见明显退变。半月板纤维软骨退变组织学评分:实验组(第1,3,6,8周)均高于对照组(P0.05)。结论:前交叉韧带断裂可引起外侧半月板退变。

摘要：背景:多数情况下行后路腰椎椎间融合患者发生Cage移位需再次手术翻修,但翻修手术难度大,效果也常不确切。目的:分析影响后路腰椎椎间融合后Cage移位的相关因素。方法:回顾性分析中南大学湘雅三医院2004-01/2010-01进行后路腰椎椎间融后发生Cage移位的16例患者及由外院转入的4例同类患者的临床资料,观测病变节段内置入Cage的数目、Cage的置入深度、Cage与椎体终板贴合程度、椎弓根钉系统的稳定性及病变节段椎间隙高度恢复情况等指标。结果与结论:病变节段使用单枚Cage融合9例,使用双Cage融合11例。Cage置入深度不足者12例,Cage与椎体终板贴合不佳者10例、病变节段椎间隙高度未恢复者8例,椎弓根钉置入位置错误者2例,椎弓根钉螺帽松动者4例。结果说明Cage的设计、选择、初始置入位置,椎间隙高度的恢复及配合应用椎弓根钉系统的情况可能影响Cage在宿主体内的稳定性。

摘要：背景:成纤维细胞生长因子及相关基因表达在骨再生和修复过程中起着重要的作用。目的:通过对不同鼠龄大鼠在同样条件下牵引成骨的比较,进一步验证成纤维细胞生长因子及相关基因在成骨局部的表达水平与年龄的关系,及其在大鼠胫骨牵引成骨过程中对新骨形成的影响。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-01/03在中南大学附属三医院中心实验室完成。材料:健康雄性SD大鼠20只,3月龄和12月龄各10只,分为青年组和老年组。方法:所有大鼠接受左胫骨中上段低能截骨,安置体外延长固定架。第2天起开始每天进行胫骨延长,速率为0.2mm,2次/d,共14d。第15天,处死大鼠,采集胫骨标本。主要观察指标:以X射线片定量分析新骨密度和新骨面积;以组织学定量分析骨内膜成骨和骨膜成骨;以反转录-聚合酶链反应分析成纤维细胞生长因子及相关基因的表达。结果:青年组大鼠牵引区的新生成骨面积和新生骨密度,以及骨内膜成骨和骨膜成骨百分比均显著高与老年组大鼠(P<0.05或0.01);成纤维细胞生长因子及相关基因在老年组大鼠的表达水平明显低于青年组。结论:老年大鼠骨形成障碍可能与局部生长因子表达降低,从而导致成骨细胞功能低下密切相关。

摘要：背景:牵引成骨技术治疗四肢骨缺损和发育不良等有一定的优势,但是有关骨延长区新骨的成骨方式,目前尚存在争议。目的:观察小鼠胫骨骨折愈合过程中与成骨方式有关的骨基质蛋白组织学与基因水平的表达,论证在外界牵张力的作用下骨折愈合方式。设计、时间及地点:组织学和蛋白基因检测,于2007-08/12在中南大学第三附属医院中心实验室完成。材料:8周龄雄性CD-1小鼠36只,体质量25～30g,由中南大学湘雅医学院实验动物中心提供。方法:接受左胫骨中上段骨干横行截骨,安置特制延长外固定架,胫骨牵引过程包括5d静止期,12d牵引期和70d固塑期,牵引期的牵引速率为0.1mm/次,共0.2mm/d。术后于5,9,13,17,24,31d采集左胫骨标本,分别作组织学检查和骨基质蛋白mRNA检测。主要观察指标:①小鼠胫骨牵引成骨模型骨折端组织学变化。②小鼠胫骨牵引成骨骨痂内各种基质蛋白mRNA在不同时间点的表达。结果:组织学检查显示:静止期其修复过程基本与骨折愈合相似;牵引期,被牵引骨痂显示3个典型的生物力学功能区:纤维间区,初始骨基质前沿和微骨柱形成区;固塑早期,牵引骨痂骨性愈合。mRNA检测显示:Ihh在牵引后的第4天可检测到表达,静止期及牵引后期无明显表达。Ⅱ型胶原从截骨后第5天即可检测,直到固塑期1周,但其mRNA表达逐渐减弱,到固塑期第2周即停止表达。X型胶原的表达在牵引期第4天达到高峰,然后逐步下降。骨钙素在截骨第5天尚不能被检测,其mRNA的表达在牵引后期和固塑期早期达高峰。结论:胫骨牵引静止期软骨内成骨和膜内成骨同时存在,但在机械牵张力作用下转为以膜内成骨为主的成骨过程。

摘要：背景:有报道随着年龄的增加,骨折愈合的难度加大,可能是由于骨髓间充质干细胞分化为成脂细胞、成骨细胞等时的基因调控不同,但其具体机制尚不清楚。目的:观察过氧化物酶体增殖物激活受体γ以及核结合因子α1在增龄性骨折愈合过程中的表达情况,以探讨过氧化物酶体增殖物激活受体与核结合因子α1基因的增龄性表达变化与增龄性骨折愈合障碍的联系。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-10/2008-02在中南大学湘雅三医院完成。材料:随机选取雄性3月龄及23月龄SD大鼠各6只,分为高龄组(23月龄)和低龄对照组(3月龄),每组各6只。方法:所有动物左下肢胫骨处安装自制微型外固定延长支架并行中上段横行截骨。术后第2天始每日延长牵引外固定架2次,0.20mm/次,牵引期为14d。术后第15天处死大鼠,无菌条件下分离采集左胫骨标本。主要观察指标:骨折影像学、组织学检查;以反转录-聚合酶链反应检测过氧化物酶体增殖物激活受体与核结合因子α1mRNA的表达。结果:所有动物均进入结果分析。骨折断端间影像学检查,低龄对照组骨折断端间大量骨痂产生,成骨显著强于实验组;组织学检查,低龄对照组各实验动物均有大量骨痂生长,膜内成骨显著;而老龄组骨痂生长存在明显减弱,断端间仅为纤维连接;反转录-聚合酶链反应检查,低龄组大鼠骨髓中核结合因子α1mRNA表达明显强于高龄组,而高龄组过氧化物酶体增殖物激活受体mRNA表达则较为显著,且两组间该两种因子的表达差异有显著性意义。结论:不同年龄组大鼠骨折愈合情况存在差异,随着年龄的增加,骨折愈合能力下降;大鼠骨髓中过氧化物酶体增殖物激活受体mRNA与核结合因子α1mRNA表达水平随年龄增加发生相应变化,提示该两种基因表达水平变化与增龄性骨折愈合障碍存在联系。

摘要：背景:关节囊韧带能够引导关节面的正常运动和限制过度运动的作用,尤为重要的是阻止任何非生理的位移发生,是稳定髋关节的重要静力结构。既往认为在人工全髋关节置换中应该常规切除关节囊。目的:观察后侧入路人工全髋关节置换过程中保留关节囊结构维持关节稳定性的影响。设计、时间及地点:病例对照实验,2005-01/2006-12在中南大学湘雅二医院骨科住院行人工全髋关节置换治疗61例股骨颈骨折患者的回顾性分析。对象:2006-01/12行人工全髋关节置换保留修复关节囊的29例患者为保留组,2005-01/12行人工全髋关节置换常规切除部分关节囊的32例患者为常规组。两组患者在病例选择,假体选择项目上基线一致,术后处理一致。方法:股骨近端大转子上钻4个孔,用1-0可吸收缝线把上半部分关节囊瓣和原关节囊前上方部分缝合后,再与股骨颈基底部作褥式缝合,缝线暂不打结;另一缝线同样将关节囊瓣下半部分与原关节囊前下方部分缝合后于股骨颈基底下方两个骨孔穿出,外旋下肢,打结缝线,再修补被切断的外旋肌群。缝合前后可以缓慢屈髋90°和全伸膝位股骨内旋45°,体会关节囊缝合后对加强关节后方稳定的作用。主要观察指标:手术时间、出血量和术后关节脱位情况。结果:①保留组手术时间和出血量低于常规组(P<0.05)。②保留组术后没有脱位发生,常规组术后2例发生脱位,发生率为6.2%。因为数据较少,不能进行统计学检验,因此不具备统计学意义。结论:人工全髋关节置换过程中保留和不保留关节囊对关节稳定性影响还不能作出结论性意见,但保留关节囊手术可以减少手术时间和术中出血,不增加手术风险,并有重建髋关节后侧软组织平衡的作用。

摘要：背景:有报道1型糖尿病可导致骨再生与修复障碍,局部注射成纤维细胞因子2可明显促进骨折愈合,但其对2型糖尿病的影响尚不十分清楚。目的:观察重组人成纤维细胞生长因子2和可溶性肿瘤坏死因子Ⅰ型受体蛋白联合治疗2型糖尿病引起的骨再生及其修复障碍的作用。设计:随机对照实验。单位:中南大学湘雅三医院骨科。材料:选择雄性Zucker糖尿病大鼠(ZDF/Gmi-fa/fa)20只,10周龄,购自美国查尔斯河实验室。重组人成纤维细胞生长因子2购自美国Orquest公司,可溶性肿瘤坏死因子Ⅰ型受体蛋白购自美国Amgen公司。方法:实验于2006-09/11在中南大学湘雅三医院中心实验室完成。①实验分组:将20只大鼠随机分为对照组和治疗组,每组10只。②实验方法:检测大鼠体质量,血糖、尿糖和尿酮。1周后,接受左胫骨中上段低能截骨,安置外延长固定架。第2天起开始胫骨延长0.2mm/次,2次/d,共14d。期间治疗组大鼠接受截骨处血肿内重组人成纤维细胞生长因子225μg/kg注射1次,可溶性肿瘤坏死因子Ⅰ型受体蛋白8mg/kg皮下注射隔日1次,共14d;对照组仅接受载体和生理盐水注射。③实验评估:测定血液生化指标、胫骨延长间隙中新生骨量及增殖细胞数量。主要观察指标:两组血液生化指标、胫骨延长间隙中新生骨量及增殖细胞数量比较。结果:纳入大鼠20只,全部进入结果分析。①两组血糖、尿糖、尿酮、血清胰岛素和骨钙素比较,差异不明显(P>0.05)。②治疗组大鼠左胫骨延长间隙内新生骨的面积、密度和骨内膜成骨、骨膜成骨均明显高于对照组(P<0.05～0.01)。治疗组大鼠的胫骨牵引间隙中的纤维间区和初始骨基质前沿增殖细胞核抗原阳性细胞及百分比均明显多于对照组(P<0.05～0.01)。结论:2型糖尿病可引起骨再生与修复障碍,重组人成纤维细胞生长因子2和可溶性肿瘤坏死因子Ⅰ型受体蛋白联合治疗可促进成骨细胞增殖,加快牵引成骨速率,有利于2型糖尿病合并骨折的愈合障碍。