骨膜移植修复骨缺损的实验研究及临床应用

为探寻大块骨缺损修复方法的新途径，进行了自体骨膜游离移植修复骨缺损的实验及临床研究。实验用４２只兔，于双侧胫骨作人工骨缺损模型（６ｍｍ×１８ｍｍ×５ｍｍ）。一侧随机植入自体游离骨膜片，另一侧不植入，作为对照。以组织学、Ｘ线和放射性同位素为观察指标，研究成骨过程。结果表明，骨膜植入侧骨缺损的愈合比对照侧缺损的愈合快一倍。原因可能是骨膜提供了大量成骨细胞并直接呈膜内成骨而非软骨内化骨。在此基础上，为２１例骨缺损患者应用自体胫骨骨膜片植入治疗骨缺损，面积最大１０．５ｃｍ×４ｃｍ×４ｃｍ，最小２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ；其中１７例为良性骨肿瘤，４例为骨慢性感染。骨缺损均得到修复，关节功能恢复满意。为腔洞性骨缺损的修复提供了一种新方法。     

高能量骨折延期手术促进骨愈合的实验研究

目的研究延期手术刺激旺盛的外骨痂生长在高能量骨折中的作用,探索提升骨折愈合能力的新途径。方法取成年狗20只,随机分为ABCD四组,各组均行股骨中段线锯截骨,电凝破坏周围骨膜,制造1 cm缺损,8孔钢板固定。A组截骨14 d后行内固定,B组即时内固定,C组即时内固定,但不用电凝破坏骨膜,D组14 d后行内固定,但固定时切除骨端周围已形成的肉芽。结果狗股骨破坏骨膜制造骨缺损后,早期手术固定组无外骨痂生长,几乎无内骨痂生长,引发了萎缩性骨不连;在同样破坏骨膜制造骨缺损的情况下延期手术固定组产生了旺盛的骨痂生长,产生了稳定固定下的骨痂愈合。结论高能量骨折早期手术固定抑制外骨痂生长,容易造成骨痂生长不良的低质量愈合现象。延期手术固定可以刺激良好的外骨痂生长,改善骨折愈合能力,预防骨不连的发生。     

骨连接素在骨愈合中作用的探讨

目的：骨连接素（ｏｓｔｅｏｎｅｃｔｉｎ，ＯＮ）是骨基质中含量较多的非胶原性基质蛋白，在启动矿化过程中和促使矿物质在交原成分上沉积有重要的作用，了解ＯＮ在骨折愈合过程中的作用是认识骨折愈合机理的一部分。方法：实验动物模型选用ＳＤ雄性大鼠２４只，于胫骨上段造成骨缺损，应用原位杂交技术检测缺损区骨愈合过程中ＯＮ ｍＲＮＡ的变化情况。结果：术后在第４天近髓腔侧开始出现少量编织骨，其中成骨细胞和骨细胞对ＯＮ     

复合骨形态蛋白-2的聚乳酸-乙醇酸共聚物/磷酸三钙人工骨结合带血供骨膜修复羊大段骨缺损

目的 研究复合骨形态蛋白-2的聚乳酸-乙醇酸共聚物/磷酸三钙(PLGA-TCP-BMP-2)人工骨结合自体带血供尺骨骨膜移植修复大段骨缺损的效果. 方法 手术造成30 mm绵羊桡骨骨缺损,A组植入PLGA-TCP-BMP-2人工骨及带血运的尺骨骨膜,B组仅植入PLGA-TCP-BMP-2人工骨,C组不植入任何材料.3组均以钢板固定骨缺损区.术后24周拍摄X线片并处死动物,进行组织学观察评价. 结果 X线检查示A组桡骨缺损处完全成骨修复,皮质骨与髓腔的轮廓清晰;B组亦完全修复,但新生骨密度及髓腔轮廓清晰度均不如A组;C组无有效骨痂形成.组织学检查示A、B组骨痂外层形成为板层骨,C组缺损区可见大量纤维组织填充. 结论 PLGA-TCP-BMP-2人工骨结合自体带血供尺骨骨膜移植能够很好的修复绵羊桡骨30 mm的骨缺损.     

骨形态形成蛋白修复大面积关节软骨缺损的实验研究

将骨形态形成骨蛋白用于大面积关节软骨缺损的修复，探讨应用方法，观察修复效果。在５１只成年兔股骨的髌髁关节面上制造５ｍｍ×１０ｍｍ的骨软骨缺损，深３－５ｍｍ。缺损内分别填充骨形态形成蛋白和纤维蛋白粘合剂复合物，ＢＭＰ，ＦＳ，植入物均用自体游离骨膜覆盖，并设单独骨膜覆盖缺损组和空白对照组。     

引导性骨再生过程的实验研究

本实验用３５只新西兰兔研究长管状骨引导性骨再生。手术的方法造成双侧兔桡骨中段１０ｍｍ骨缺损。实验侧用缝合成管状的硅胶膜来连接。另一侧作对照。６组分别于术后３天，１、２、３、４、１２周处死，标本行Ｘ线片，组织学检查。早期，大量增殖的纤维细胞被硅膜阻挡在骨缺损区之外，而对照侧骨缺损很快为结缔组织占据。新骨自骨端沿硅管内血肿向骨缺损中央生长。１２周时，１０只兔中有７只实验侧骨缺损已修复，２只近愈合，１只     

酸性成纤维细胞生长因子促进引导性骨再生的实验研究

目的　研究酸性成纤维细胞生长因子（α Ｆ Ｇ Ｆ）对引导性骨再生（ Ｇ Ｂ Ｒ）的作用,增强 Ｇ Ｂ Ｒ 修复骨缺损的能力。方法　１６ 只新西兰白兔分为四组,每组 ４ 只,造成兔双侧桡骨干１０ ｍ ｍ 节段性骨缺损,以硅胶管桥接骨缺损,实验侧管内置入人基因重组酸性成纤维细胞生长因子（ｈｒａ Ｆ Ｇ Ｆ）２４ μｇ,对侧管内注入生理盐水作对照。于术后２、４、６ 及８ 周各处死一组兔,作 Ｘ 线、大体、组织学观察。结果　实验侧术后２ 周即在骨断端髓腔、骨内膜及皮质断面处有新骨形成,并长入管内血肿,术后４ 周新骨长入血肿中心,８ 周完全骨愈合。对照侧在各阶段新骨形成均不如实验侧,８ 周时仅出现部分骨愈合。结论　酸性成纤维细胞生长因子（ａ Ｆ Ｇ Ｆ）可促进 Ｇ Ｂ Ｒ,增强其修复骨缺损的能力。     

PLGA-TCP-BMP-2人工骨结合带血供自体骨修复骨缺损

[目的]研究PLGA-TCP-BMP-2人工骨结合自体带血供自体尺骨移植修复大段骨缺损的效果.[方法]手术造成30 mm绵羊桡骨骨缺损,A组置入PLGA-TCP-BMP-2人工骨及带血运的长段尺骨,B组仅置入PLGA-TCPBMP-2人工骨,C组不置人任何材料.3组均以钢板固定骨缺损区.术后24周拍摄X线片并处死动物,进行组织学观察评价.[结果]X线检查示A组桡骨缺损处完全成骨修复,皮质骨与髓腔的轮廓清晰;B组亦能完全修复,但新生骨密度及髓腔轮廓清晰度均不如A组;C组无有效骨痂形成.组织学检查示A、B组骨痂外层形成为板层骨,C组缺损区可见大量纤维组织填充.[结论]PLGA-TCP-BMP-2人工骨结合自体带血供长段尺骨移植能够很好的修复绵羊桡骨30 mm的骨缺损.     

鲑降钙素联合红骨髓局部注射治疗骨折延迟愈合及骨不连研究

目的探讨鲑降钙素联合红骨髓局部经皮骨膜下注射或髓腔注射治疗骨折延迟愈合及骨不连的临床疗效。方法选取我院骨科2006年5月至2014年2月收治骨折后骨延迟愈合及骨不连患者53例,随机分成治疗组和对照组两组,治疗组26例,对照组27例。治疗组给予鲑降钙素和自体新鲜红骨髓经皮骨膜下或髓腔穿刺注射,对照组给予自体红骨髓穿刺注射。注射时严格无菌,首次注射均在C型臂透视下进行。10 d治疗一次,3次为一个疗程。治疗后进行为期半年的随访,比较两组患者骨骼愈合情况。结果随访6个月时,治疗组总有效率达到96.2%,对照组为44.4%;随访结束时,治疗组平均愈合时间(4.7±4.9)个月,对照组(8.2±6.3)个月。治疗组骨骼愈合速度及愈合效果明显好于对照组。结论鲑降钙素联合红骨髓局部经皮骨膜下注射或髓腔注射治疗骨折延迟愈合及骨不连操作简单、价格低廉且疗效显著,适用于各级医院尤其是基层医院。     

兔股骨干缺损模型的制备及在组织工程骨实验中的应用

目的为组织工程骨修复负重骨缺损的研究提供标准化的实验动物模型.方法测量兔股骨干基本解剖数据,用于指导制备模型.在解剖学研究的基础上,取4～5个月龄成年新西兰大白兔18只,随机分为三组,每组6只,分别制备10、15、20mm的股骨干中段骨和骨膜缺损,并用普通钢板螺丝钉固定股骨.4、8、12周时分别摄X线侧位片进行定性分析,双能量X线骨密度测量仪（DXA）做骨密度扫描进行定量分析,并在每个时间点分别取2只动物取材做大体观察和组织学检查.结果兔股骨解剖数据：兔股骨长94.1 mm;股骨干中点横径7.4 mm,矢状径5.8 mm;骨皮质厚度：屈侧最厚,内、外两侧次之,伸侧最薄,平均1.2 mm;髓腔略呈椭圆形,其横径与矢状径相差约1mm,取其平均值,髓腔直径4.1 mm.骨缺损动物大体观察、X线片、骨密度检查和组织学检查显示：10 mm骨缺损组均于8～12周出现骨性愈合;15 mm和20 mm骨缺损组直至12周仍未见骨愈合.结论在不桥接和填充任何材料的情况下,钢板螺钉固定的兔股骨干15 mm以上的实验性骨缺损不能自行愈合,可用于组织工程骨修复负重骨缺损的实验研究.     

卵巢切除对大鼠皮质骨结构和力学性能的影响

目的：研究卵巢切除大鼠皮质骨的几何学改变和力学性能改变,探讨雌激素缺乏时皮质骨改变的发生机理。方法：选雌性SD大鼠56只,分为Sham组和OVX组,动物分别在4、12、20和28周时处死7只,取其胫骨备用。左侧于近3/5和远2/5交界部切断,在电镜下摄片,计测截面总面积、皮质骨面积、骨外径周长、骨髓腔面积和骨内径周长。右侧以近3/5与远2/5交界点为加载点进行三点弯曲力学实验。结果：Sham组术后4周至28周胫骨截面总面积和骨外径周长逐渐增加。（P＜0.005),而髓腔面积和内径周长变化不明显。OVX组截面总面积和外径周长也有逐渐增加趋势。但差异无显性。而内径周长和髓腔面积都明显增加,在相同时期显大于Sham组（P＜0.005),而皮质骨面积却与Sham组差异无显性。三点弯曲试验结果表明,从4-28周实验对照两组抗弯强度和刚度均逐渐增加,但两组间差异无显性。在各时期骨组织材料力学性能也无显性差异。结论：卵巢切除对皮质骨的影响主要表现在使骨髓控扩大,对骨外膜的影响较小,在短期内皮质骨的力学性能无明显影响。     

自体深筋膜复合自体红骨髓移植治疗骨不连

目的：根据膜引导性骨再生与骨诱导再生的理论,将自体深筋膜复合自体红骨髓移植治疗骨不连,为临床寻找一种简便有效的治疗骨不连的方法。方法：自2006年3月至2009年3月,采用自体深筋膜复合自体红骨髓移植的方法对17例骨不连患者进行治疗,男10例,女7例;年龄7～52岁,平均32岁;胫骨10例,桡骨5例,锁骨2例。受伤至入院时间7～36个月,平均12个月。入院前已手术1次者10例,2次者5例,3次者2例。骨不连部位均位于骨干,皮肤软组织条件较好。X线片显示增生性骨不连11例,萎缩性骨不连6例。均拆除原有内固定物,重新用髓内钉或钢板内固定,并用自体深筋膜密闭缝合骨折端,内注入自体红骨髓。结果：17例患者均获得随访,时间5个月～2年,平均1年。骨折临床愈合时间12～20周,平均16周。术后根据骨折愈合标准对疗效进行评估：优14例,良2例,差1例。结论：自体深筋膜复合自体红骨髓移植治疗骨不连,骨折愈合时间短,适合于骨不连位于骨干,皮肤软组织条件较好的患者。     

治疗胫骨骨折不愈合的正中植骨方法介绍

引起胫骨骨折不愈合的原因较多,主要有局部感染、软组织缺损、骨缺损、骨折对位不良、骨端髓腔闭塞以及损伤的严重程度等。正中植骨方法(Central bone grafting)治疗选择性胫骨骨折不愈合优于其他治疗方法,并发症较低。该方法采用外侧入路,经腓骨的前侧进入,将取自髂骨的新鲜自体骨植在胫腓骨之间和胫骨不愈合平面的上下端。应用内固定有利于纠正骨折畸形和促进骨折愈合。正中植骨技术是治疗胫骨不愈合安全有效的方法。     

Role of fracture hematoma and periosteum during fracture healing in rats: interaction of fracture hematoma and the periosteum in the initial step of the healing process

To study the mechanisms of fracture healing, we investigated the interaction between fracture hematoma and periosteum during the early phase of fracture healing in rats. Experimentally induced fractures of the tibia in untreated rats were compared histologically with such fractures in rats in which either the bone marrow or the periosteum had been removed. The extent of periosteal cell proliferation and chondrogenesis in the fracture hematoma was evaluated on experimental days 3, 6, 10, and 14. On day 3, periosteal cell proliferation at the tibial fracture site was decreased in the bone marrow-removed rats compared with the proliferation in untreated rats. Little chondrogenesis in the fracture hematoma was seen through day 6 in the periosteum-removed rats. These results suggest that the periosteum is important for mediating the primary steps of chondrogenesis and enchondral ossification in the fracture hematoma and that the fracture hematoma may be essential for periosteal cell proliferation during fracture healing. Received for publication on April 5, 1999; accepted on July 21, 1999     

Influence of Inflammation-Mediated Osteopenia on the Regional Acceleratory Phenomenon and the Systemic Acceleratory Phenomenon During Healing of a Bone Defect in the Rat

We have previously shown that restoration of a local bone defect in the rat not only leads to a regional acceleratory phenomenon (RAP), but also to a systemic acceleration of osteogenesis (SAP) at distant sites of the skeleton. In this study, we investigated whether specific inhibition of osteoblasts would affect the local RAP and the systemic acceleratory phenomenon (SAP) healing sites. Systemic inhibition of osteoblasts was induced by inflammation-mediated osteopenia (IMO), a nonspecific type of inflammation initiated by S.C. injections of sterile talc. A drill hole defect 1.2 mm in diameter was performed at the midshaft of the left tibia of female rats. On day 7, during the formation phase of the local healing process, IMO did not influence the number of osteoblasts or the bone volume in the marrow cavity of the local healing site, whereas it did lead to a significant reduction of osteoblast number and bone volume at the systemic site (subepiphyseal spongiosa of the tibia). By contrast, on days 14 and 21, during the resorption phase of bone healing, IMO led to a significant reduction in both osteoblast number and bone volume in the marrow cavity of the local healing site. At the same time, however, it did not influence the cortical area of the bone defect where newly formed bone is needed to ensure mechanical stability. In summary, our model of bone healing reveals that a humoral noxious osteoblast stimulus such as IMO is able to inhibit systemically osteoblasts stimulated by SAP, whereas it is not able to inhibit osteoblasts either from producing woven bone during a RAP or from producing bone that is needed to mechanically stabilize a defect. Received: 31 March 1997 / Accepted: 20 February 1998     

A finite element study of a fractured tibia treated with a unilateral external fixator: The effects of the number of pins and cortical thickness

IntroductionIn the early stage of fracture fixation, the aim of a unilateral external fixator (UEF) to stimulate healing and maintain stability may be suppressed by using inadequate number of pins. Cortical thinning due to age or osteoporosis endangers a successful fracture fixation.Materials and methodsThis study evaluates the initial strength and stability of the fracture fixation and tissue differentiation under the influences of variable cortical thickness (5 mm to 1 mm) and variable number of pins (1 to 4 in each bone fragment). A finite element program was utilised to develop 20 three-dimensional models of simplified diaphyseal tibia with fracture callus fixed with UEF. A mechano-regulation code based on the deviatoric strain theory was written and applied to simulate tissue differentiation. The values of von Mises stress, interfragmentary strain (IFS), and fibrocartilage index (FCI) were evaluated.ResultsCortical thinning from 5 mm to 1 mm increased IFS and FCI by an average of 30.3% and 18.7%, respectively, and resulted in higher stresses in the UEF and bone. Using 1 pin in each bone fragment produced excessive IFS in the models with 1 mm, 2 mm and 3 mm cortical thickness. Inserting the second pin into the bone fragment could considerably reduce the IFS and fibrocartilaginous tissue formation in the fracture site and improve load transmission to the fixator. Whereas inserting the fourth pin could minimally affect the mechano-biological environment of healing.ConclusionsThis study suggests that initial instability due to cortical thinning can be efficiently alleviated by adding the number of pins up to 3 in a UEF; additionally, it may improve the knowledge about applying UEFs adequately stable, whilst promoting inclination toward endochondral ossification, simultaneously.     

小鼠胫骨中段1/3不同缺损直径单层骨皮质缺损模型比较研究

目的比较研究不同缺损直径对小鼠胫骨中段1/3单层骨皮质缺损模型愈合的影响,为组织工程材料研究、骨缺损修复及其分子机制研究和骨缺损基因治疗研究等提供动物模型。方法取8周龄雄性C57BL/6J小鼠10只,体重(20±2)g,随机分为A、B两组,每组5只。利用牙科磨钻分别制备直径为0.8 mm(A组)和1.0 mm(B组)小鼠胫骨中段1/3单层骨皮质缺损模型。于造模后7、21、28 d摄钼靶X线片观察缺损修复情况;28 d对骨缺损修复行Micro CT扫描及骨组织三维成像;28 d取材行HE染色观察。结果 B组5只小鼠造模7 d内均发生二次骨折,A组无骨折发生。X线片、Micro CT和HE染色均显示A组胫骨单层骨皮质缺损可在28 d达骨性愈合。Micro CT定量分析骨小梁示,A组骨小梁数目、骨小梁密度、骨体积显著高于B组,骨质密度显著低于B组,差异均有统计学意义(P<0.05);两组骨小梁分离度、骨小梁厚度差异无统计学意义(P>0.05)。结论小鼠胫骨中段1/3单层直径0.8 mm骨皮质缺损模型是研究胫骨缺损无外固定缺损修复机制和骨替代植入材料的理想动物模型。     

扩髓治疗骨折不愈合中的血管分布研究

目的 研究扩髓治疗骨折不愈合过程中血管生成和血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达的时间和空间特点以及相互联系.探讨扩髓并更换粗直径髓内钉治疗骨折不愈合的生物学机理,为临床运用扩髓治疗长骨骨折延迟愈合及不愈合提供理论依据. 方法 3个月龄雄性SD大鼠200只.对大鼠一侧股骨干骨折用不稳定固定方法制备肥大性骨折不愈合模型,随机选取40只作为模型鉴定,剩下160只随机分为试验组扩髓治疗和对照组不扩髓治疗,每组80只进行随机配对研究.术后第1、3、5、7、14、21、28、42天取材.用血管性血友病因子(VWF)标记血管,免疫组化方法检测骨折处VWF和VEGF的表达,来研究骨折处血管生成的时空特点以及与VEGF表达的关系. 结果 实验组的骨折愈合率显著高于对照组.时空分布上,在早期(1～7 d),实验组血管生成主要在骨外膜和软骨痂中.对照组主要在骨内膜;中期(7～14 d)实验组血管随着肉芽组织长入骨折间隙,对照组近骨内膜处血管增加,但是骨折间隙没有血管;后期(14～42 d)实验组骨内膜处出现血管,骨折间隙血管大量增加,对照组血管仍然局限在肉芽组织和骨内膜处,骨折间隙没有血管.实验组血管总数始终高于对照组.VEGF出现的时间和空间顺序与血管生成顺序一致,实验组VEGF表达普遍高于对照组. 结论 在骨折不愈合的治疗中,扩髓可使骨外膜和骨痂血供代偿性增加以及刺激VEGF表达增加,血管总数要高于不扩髓组.VEGF表达时间和分布与血管的生成关系密切,提示治疗骨折不愈合中,VEGF可能起着至关重要的作用,决定着血管形成的时间、部位与数量.     

Skeletal Cell Fate Decisions Within Periosteum and Bone Marrow During Bone Regeneration

Bone repair requires the mobilization of adult skeletal stem cells/progenitors to allow deposition of cartilage and bone at the injury site. These stem cells/progenitors are believed to come from multiple sources including the bone marrow and the periosteum. The goal of this study was to establish the cellular contributions of bone marrow and periosteum to bone healing in vivo and to assess the effect of the tissue environment on cell differentiation within bone marrow and periosteum. Results show that periosteal injuries heal by endochondral ossification, whereas bone marrow injuries heal by intramembranous ossification, indicating that distinct cellular responses occur within these tissues during repair. Next, lineage analyses were used to track the fate of cells derived from periosteum, bone marrow, and endosteum, a subcompartment of the bone marrow. Skeletal progenitor cells were found to be recruited locally and concurrently from periosteum and/or bone marrow/endosteum during bone repair. Periosteum and bone marrow/endosteum both gave rise to osteoblasts, whereas the periosteum was the major source of chondrocytes. Finally, results show that intrinsic and environmental signals modulate cell fate decisions within these tissues. In conclusion, this study sheds light into the origins of skeletal stem cells/progenitors during bone regeneration and indicates that periosteum, endosteum, and bone marrow contain pools of stem cells/progenitors with distinct osteogenic and chondrogenic potentials that vary with the tissue environment.     

骨髓间充质干细胞结合Masquelet技术治疗感染性骨缺损的临床疗效观察

目的 观察应用骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）结合Masquelet技术治疗感染性骨缺损的临床疗效。方法 回顾性分析2016年6月至2019年1月河南省洛阳正骨医院采用BMSCs结合Masquelet技术治疗的30例感染性骨缺损病人的临床资料。其中男21例,女9例;年龄为20~65岁,平均34.5岁。缺损部位：胫骨干18例,尺、桡骨干6例,股骨干5例,肱骨干1例。骨缺损长度为3~13 cm,平均7.3 cm。车祸伤23例,机器挤压伤4例,高处坠落伤3例。手术分两个阶段进行,第一阶段彻底清创,清除感染坏死骨组织和软组织及血供较差的瘢痕组织、填充骨水泥间隔并覆盖伤口,固定骨折;第二阶段于第一次手术后8~10周去除骨水泥间隔,在其诱导形成的诱导膜内行BMSCs结合自体骨与人工骨移植填充。记录所有病人骨折愈合时间,末次随访时使用Johner-Wruhs评分标准对骨缺损愈合情况进行评价。结果 病人随访8~25个月,平均15.5个月。其中28例病人术后平均9.4个月（6~15个月）骨缺损获得影像学和临床愈合。1例术后感染复发,重复应用诱导膜技术后愈合。1例术后12个月时复查显示骨折愈合不全,再次行取髂骨补充植骨术后愈合。根据Johner-Wruhs评分标准,优27例,良2例,可1例,优良率为96.7%。结论 采用BMSCs结合Masquelet技术治疗感染性骨缺损效果良好,是一种可行的治疗方法。