摘要：背景:由于人体实验骨组织取材困难,骨组织形态体视学观察测定受到一定的限制。动物实验研究克服了人体实验此方面的局限性,可通过骨组织形态体视学观察测量直接评价骨质量。目的:对大鼠进行运动与负荷实验,以探讨运动对青少年长骨发育影响的机制。设计:以实验动物为研究对象,随机对照的实验研究。单位:第四军医大学西京医院全军骨科重点实验。对象:实验于2002-01/04北京体育大学运动实验室及第四军医大学西京医院全军骨科重点实验室完成。雄性4周龄SD大鼠120只,根据体质量随机搭配分成12组,每组10只。方法:使大鼠进行不同强度的跑台运动,同时结合悬吊和负重模型,宰杀大鼠后做右侧胫骨不脱钙切片的四环素、钙黄绿素双荧光标记观察。采用体视学全视野无偏采样方法对不同强度运动和不同形式机械负荷的生长期大鼠骨量、骨结构、骨代谢等形态参数进行测试分析。主要观察指标:①不同强度运动组间大鼠胫骨骨组织形态参数变化。②不同形式机械负荷组间骨小梁静态和动态参数的比较。结果:低负荷运动组的骨的重量、骨量、骨结构和骨代谢等多项指标参数随增龄而增长或降低的变化较高负荷运动组和对照组规律。悬吊组骨矿沉积率显著减少,骨小梁相对体积显著减小、厚度明显增大、数量减少以及间距(或分离度)显著增大,其骨代谢生化标志物和生物力学性能低于低负荷运动组,而与对照组差异无显著性意义。负重组所有参数均与低负荷运动组相接近。其特点为骨形成和骨吸收活跃,但以骨形成为主;骨抵抗破坏的能力和抵抗变形的能力皆明显增强。结论:不同强度的运动对生长期大鼠长骨发育可产生不同的影响,低负荷运动对骨代谢、骨量、骨组织形态以及骨生物力学等方面的综合作用好于高负荷运动。提示儿童少年在运动过程中,适当增加重力负荷,将有助于提高骨代谢和骨的力学性能,进而可提高发育过程中骨的质量。

摘要：背景:传统的影像学检查对关节软骨损伤检测的敏感性均偏低,应用检测体液内生物标记物水平对软骨损伤程度有待评估。目的:了解软骨寡聚基质蛋白(COMP)、金属基质蛋白酶-1(MMP-1)、金属基质蛋白酶-3(MMP-3)、金属基质蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)作为生物标记物对于膝关节软骨早期运动性损伤评估的意义。设计:观察对比实验。单位:解放军第一五○中心医院。材料:选择18只成年雄性混血狗,体质量15～25kg,平均22.5kg,抽签法将杂交狗随机分为3组:①平地跑步组(n=8),跑步路线为平坦路线;②坡度跑步组(n=8),跑步路线为10°坡度;③对照组(n=2),实验动物自由活动。方法:对平地跑步组及坡度跑步组实验狗每日跑步训练,上下午各1h,速度为4m/s。跑步训练持续10周。分别对两组实验狗训练当日及第2,4,6,8,10周时抽取血液及关节液,应用ELISA方法检测COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度,根据标准品浓度与OD值建立标准曲线,查出待测样本相应浓度,在同一时间点对关节进行MRI检查(检查当天停训1d)。10周后处死所有实验狗,选择在股骨髁负重区对膝关节软骨采集标本并做组织学观察。主要观察指标:平地跑步组及坡度跑步组实验狗训练当日及第2,4,6,8,10周血清及关节液中COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度及膝关节MRI检查结果;10周后各组实验狗膝关节软骨组织学观察结果。结果:18只实验狗全部进入结果分析。①血清学检查结果:坡度跑步组实验狗血清MMP-1浓度在6,8周时明显高于平地跑步组(P<0.01),MMP-3浓度在8周时明显高于平地跑步组(P<0.01);血清MMP-3/TIMP-1比值在2周时低于平地跑步组(P<0.05),血清TIMP-1浓度在4周时低于平地跑步组(P<0.05),而6,8,10周高于平地跑步组(P<0.05-0.01),MMP-3/TIMP-1比值在2周时低于平地跑步组(P<0.05)。②关节液检查结果:在2,4,6,8,10周坡度跑步组关节液中COMP浓度明显高于平地跑步组(P<0.01),MMP-1浓度在2,4,6周时高于平地跑步组(P<0.05-0.01),MMP-3浓度在2,4,6,8周时高于平地跑步组(P<0.01);关节液中MMP-3/TIMP-1比值在2,4,8周时高于平地跑步组(P<0.05-0.01)。③血清COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度,MMP-3/TIMP-1比值与关节液相应指标间存在显著相关关系(r=0.631,0.502,0.748,0.651,0.667,P<0.01)。④各组实验狗膝关节软骨组织学观察结果:平地跑步组及坡度跑步组训练10周时膝关节软骨损伤病理改变明显,表层关节软骨细胞活性明显降低,坡度跑步组重于平地跑步组。⑤MRI检查结果:平地跑步组及坡度跑步组在训练2周后便开始有膝关节早期运动性损伤改变,并有进行性加重迹象。结论:长时间大强度重复、冲击性、扭转或剪切性的运动容易产生运动性损伤甚至骨性关节炎;生物标志物变化反映病变进程灵敏程度优于MRI检查。

摘要：目的研究新型唑来膦酸-纳米微球(ZOL-NPs)多孔钛合金支架的构建方法及其载药释放规律。方法采用计算机辅助设计和电子束熔融(CAD/EBM)技术制备多孔钛合金支架,采用改良二次凝聚法制备明胶纳米微球,复合唑来膦酸、明胶纳米微球、多孔钛合金支架构建ZOL-NPs多孔钛合金支架,并进行生物力学、载药量、载药释放测试。结果制备的明胶纳米微球在水溶液中粒径为(269.5±84.6)nm,粒径表现呈正态分布。扫描电子显微镜下观察到ZOL-NPs均匀复合于支架表面及孔隙内。ZOL-NPs多孔钛合金支架的弹性模量为1.85 GPa,总载药量为(0.285±0.038)μmol,载药率为71.3%。ZOL-NPs多孔钛合金支架第1天体外药物释放量达到总载药量的10%左右,第2天开始药物释放量趋于平稳,缓慢均匀释放,第2天至第28天释放总载药量的29%左右,药物释放周期超过1个月。结论新型ZOL-NPs多孔钛合金支架有效解决了普通金属置入物弹性模量与人体不匹配的问题,载药率高,具有良好体外缓释作用。

摘要：目的:探讨一种由螺旋CT图像反求(reverseengineering,RE)人体骨骼三维轮廓、用快速成型技术复制骨骼模型的方法,探索快速成型技术在矫形外科中的应用。方法:采用Picker公司PQ6000螺旋CT对猪股骨髁部进行层厚1mm,螺距1.0扫描,在CT机的VoxelQ图像工作站进行初期三维容积重建,之后对重建数据间隔0.2mm下载二维断层图像。自行开发数据格式转换软件,对下载图像进行滤波、去噪等处理,求出断面图像的二维边缘轮廓矢量化数据线图,将线图输入美国Imageware公司Surfacer9.0图像处理软件,对轮廓曲线进行矢量叠加,获得股骨髁表面轮廓三维实体模型。经数据转换,在西安交通大学恒通公司LPS600快速成型机上复制骨骼实体模型。结果:得到了树脂实体骨骼模型,其几何外形与原股骨髁实物高度一致,复制的精度高。结论:由CT片层数据获得骨骼轮廓信息,用快速成型技术可复制骨骼三维实体模型,为矫形外科、颌面外科的假肢设计制造,复杂骨骼疾病诊断以及临床教学打下基础。

摘要：背景:由于种属间的差异,只有人体血管的数据,才对医学临床实际有特殊而直接的意义。目的:从人体四肢动、静脉的纵向残余应变及应力-应变关系方面探讨四肢动、静脉的血管生物力学特性对损伤修复方法选择的影响。设计:观察性实验。单位:解放军第四军医大学西京医院骨科。材料:实验于2005-09/2006-09在解放军第四军医大学西京医院完成。标本取自13例男性急性严重头颅创伤死亡患者(已签署捐献同意书),年龄18～30岁。方法:①动、静脉血管标本的切取与保存:死亡后2h内取材。用亚甲蓝在四肢主要动、静脉血管上做标记点,用游标卡尺测定各标记点间距,切取标记段血管并立即放入置于冰盒中的Kreb液中,随后转入冰箱中冷藏保存(0～5℃)。②纵向伸长率的测定:将血管置于室温下装有Kreb液的培养皿中,15min后用游标卡尺测得血管上亚甲蓝标记点间距,由实验中亚甲蓝标记点间距切取前后变化值计算获得血管纵向伸长率(实验温度20￣25℃),取材后2h内完成全部测试。③拉伸实验:取长1.0cm血管试样装入仪器后进行单向拉伸实验,血管试样始终保持在Kreb液中,取材后5h内完成全部测试(实验温度20￣25℃)。每一血管标本加载、卸载血管位移长度与对应载荷值均取3次的平均值,用实测数据拟合出应力-应变曲线。主要观察指标:四肢正常动、静脉纵向伸长率、纵向残余应变及应力-应变关系。结果:人体四肢主要动脉由近心端向远心端走行,纵向伸长率逐渐减小,静脉与之相反;四肢主要动脉与头静脉、大隐静脉纵向伸长率间大多存在明显差异(P<0.001)。四肢主要动脉由近心端向远心端走行时,应力-应变关系曲线逐渐右移,说明血管刚度值逐渐减小。而静脉则相反,曲线逐渐左移,说明血管刚度值逐渐增大。结论:人体四肢主要动脉由近心端向远心端走行,纵向残余应变逐渐减小,血管刚度值逐渐减小,静脉与之相反。提示临床修复四肢不同部位动、静脉损伤时,应考虑其相应血管的纵向生物力学特性影响,选用各自适合的修复方法。

摘要：目的:发展一种新型骨组织工程用大动物大段骨缺损模型,为组织工程研究选用提供依据。方法:①选择成年家犬湿尺、桡骨标本1根行CT断层扫描后经软件处理进行有限元建模及约束处理,施加边界条件计算应力-应变和扭矩-扭角关系。②采用24根成年雄性家犬尺桡骨标本制成桡骨中段大段骨缺损模型,随机分别采用3种固定方式及对照组进行抗轴向压缩、抗拉伸、抗扭转的强度比较。结果:①有限元分析表明本研究设计的四孔半笼式半管型钢板与单边外固定架相比,钢板固定的骨应力分布较接近正常状态而其应力集中程度较小。②力学实验表明,各组应变值与载荷的大小呈正线性相关,在满足轴向压缩、拉伸及扭转方面,四孔半笼式半管型钢板比单边外固定架和国产AO四孔直钢板优越。结论:此种组织工程动物模型具有抗扭转,抗压缩及抗拉伸的独特优势,力学结构合理。

摘要：采用狗股骨下段为实验对象,应用自主开发的图像格式软件处理CT数据,经矢量化后,重建人工关节面、股骨下段三维模型。同时在股骨模型内设计微结构,设计完成后生成STL文件并输入快速成型机加工,关节面树脂模型经精密铸造,获得钛合金假体。人工骨模具内灌装磷酸三钙后烧结,即得到带有微循环系统的人工骨,然后进行动物实验。采用CT扫描资料建立起来的三维模型,形态准确,在这种模型的基础上,研制的复合人工骨半膝关节与周围组织匹配良好,具有足够的机械强度。人工骨具有良好的内部结构,其微管大小220～250μm,微孔大小250～300μm,孔内连接大小50～100μm,保证了其生物活性。提示基于快速成型技术可以快捷地制造出复合大段人工骨的个体化半膝关节系统,其具有足够的机械强度和生物活性,可以进一步进行临床应用研究。

摘要：背景:骨髓基质干细胞来源的成骨细胞是骨髓腔内主要的受力细胞,在人工关节置换病例中,其生命活动状况与假体传导压力有密切关系。目的:观察持续性压力培养环境对兔骨髓基质干细胞增殖的影响,揭示持续压力致假体松动下沉进展及其置换后活动影响的生物学机制。设计、时间及地点:随机分组设计,细胞学体外观察,于2004-02/2007-10在解放军第四军医大学骨科研究所完成。材料:出生1个月的新西兰幼兔1只,体质量0.5kg,取其骨髓基质干细胞用于实验。方法:传代培养兔骨髓基质干细胞,将生长良好的第3代骨髓基质干细胞按1×104个/孔随机接种于7块24孔培养板,14h后细胞完全贴壁,换新鲜含体积分数为10%胎牛血清的DMEM。实验随机将4块培养板分为4组:对照组不予加压,20kPa持续压力组,60kPa持续压力组,100kPa持续压力组分别在规定的时间内每天施以20,60,100kPa的持续3h压力。主要观察指标:四甲基偶氮唑盐法检测培养1,3,5,7d各组骨髓基质干细胞的吸光度值变化。结果:除培养第1天外,第3,5,7天各压力组骨髓基质干细胞的吸光度值均低于对照组(P0.05),但均高于100kPa持续压力组(P<0.05)。第5天不同持续压力组吸光度值两两比较差异具有显著性意义(P<0.05),压力越高,吸光度值越低。第7天100kPa持续压力组吸光度值低于压力20kPa持续压力组(P<0.05)。结论:关节置换后早期患者不宜过早下地,否则将产生持续性应力,可以引起骨髓腔内骨髓基质干细胞的抑止,从而不利于骨质愈合,容易产生假体下沉和松动。

摘要：目的:用基因工程技术在大肠杆菌中表达骨形态发生蛋白诱导基因(BMP-2-inducedgene3kbgene,BIG-3)所编码的蛋白。方法:依据Genbank中BIG-3的基因序列设计并合成引物,从新生小鼠颅骨组织中提取总RNA,通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)得到BIG-3全长编码序列。将所得到的基因片段克隆至原核表达载体pGEX-4T-2的多克隆位点获得pGEX-4T-2-BIG-3重组表达载体,经测序证实后转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,挑选阳性克隆,经诱导表达后SDS-PAGE鉴定。结果:克隆得到BIG-3全长编码序列并在大肠杆菌中表达了GST-BIG-3融合蛋白,融合蛋白约占菌体总蛋白的45.3%。结论:通过RT-PCR从新生小鼠颅骨中克隆到BIG-3基因并在大肠杆菌中获得GST-BIG-3融合蛋白的高水平诱导表达。

摘要：目的设计、制造一种可与人工表面关节结合的有限接触式股骨髁上型带锁髓内钉,构成人工半膝关节系统,用于提高儿童保肢手术效果。方法以家猪为实验对象,分为实验组与对照组两组,植入不同类型髓内钉,建立股骨下段异体骨关节移植动物模型。通过放射影像、微血管墨汁造影及组织学观察,研究髓内钉对异体骨愈合及微循环的影响。结果有限接触式髓内钉对骨再血管化进程的影响小于无槽髓内钉,两组间有显著差异;异体骨愈合速度也较无槽髓内钉快,骨痂密度较高。结论有限接触式髓内钉减少了对骨原有生物环境的破坏,有利于宿主骨-异体骨结合面的愈合,可与人工表面关节结合应用于异体骨关节移植,有较好的临床应用价值。