实验性股骨颈骨折修复过程的生物力学研究

目的：探索股骨颈骨折引起股骨头坏死塌陷的发病机理。方法：在犬股骨头颈交界处截断股骨颈,术后分5周组（5条）。20周组（5条）及各组的对照组,对其修复过程进行病理学,计量组织学、四环素标记及生物力学的研究。结果：（1）病理学检查：5周组,股骨头内骨小梁坏死,其框架结构不变;20周组,股骨头关节面塌陷,头内纤维组织、软骨痂及骨痂形成。（2）计量组织学分析示20周组的股骨头骨小梁体积及软骨下骨厚度较对照组及5周组低。（3）四环素标记示20周组的荧光带比对照组及5周组宽。5周组的最窄。（4）生物力学测定：20周组的软骨下骨及松质骨的生物力学强度较对照组及5周组低。结论：股骨颈骨折可致股骨头坏死,后者引起修复及血供重建,修复则可导致塌陷,股骨头塌陷与软骨下骨及松质骨的生物力学特性关系密切。     

实验性股骨头骨缺损修复过程的生物力学研究

目的及方法　本实验分脱位组、未脱位组及正常组 ,对犬股骨头内骨缺损修复过程进行计量组织学及生物力学的研究。结果　脱位组股骨头均塌陷 ,未脱位组囊腔硬化带形成 ,两组囊腔均未完全闭合。脱位组的骨小梁体积及软骨下骨厚度较正常组及未脱位组低。脱位组松质骨的抗压强度及弹性模量较未脱位组低 ,未脱位组在三组中最高。脱位组的软骨下骨的生物力学特性较正常组及未脱位组低。结论　股骨头脱位可致股骨头坏死塌陷 ,股骨头塌陷与软骨下骨的生物力学特性及厚度有关 ,后两者间亦存在相关关系。囊腔硬化带形成是种代偿反应 ,但可产生应力遮挡 ,不利于囊腔的闭合。此模型 ,可用于研究移植等对股骨头坏死修复的效果。     

经股骨颈股骨头成形术治疗塌陷期股骨头缺血性坏死的实验研究

[目的]本实验旨在评价经股骨颈股骨头成形术治疗塌陷期股骨头缺血性坏死的效果。[方法]取10只塌陷期股骨头缺血性坏死犬，行经股骨颈股骨头成形术，测定其生物力学性能并与健侧对比，以及测定其手术前后的X线片并进行对比。[结果]经股骨颈股骨头成形术能满意的撑起塌陷软骨和恢复股骨头生物力学性能。[结论]经股骨颈股骨头成形术可成为治疗塌陷期股骨头缺血性坏死的理想方法，但长期疗效尚待验证。     

生物力学因素对大鼠激素性股骨头坏死的作用

目的:通过对使用激素后不同时段大鼠股骨头生物力学性质的测定,探究激素性股骨头坏死的发病机理。方法:4月龄健康Wistar大鼠随机分成实验组与对照组造模,实验组形成股骨头坏死超负重模型,对照组生理状态下正常负重。分别于2、4、6、8周处死,取右侧股骨头标本,于EnduraTEC ELF3200生物力学材料动态力学性能测试系统行压力测定,计算样本纵向最大位移、刚度、压缩过程能量吸收等生物力学参数。结果:实验组中各个时期股骨头骨小梁宽度、刚度低于同期对照组,最大形变、压缩能量吸收均高于同期对照组(P0.05),随超负重时间延长,骨质疏松程度增加。结论:随着激素注射和超负重时间的延长,骨质疏松、骨细胞凋亡明显;在激素条件下,负重增加骨小梁的断裂,降低股骨头的生物力学性质,成为引起激素性股骨头坏死塌陷的直接外部因素。     

骨密度在股骨头缺血坏死后塌陷预测中的应用

目的研究股骨头松质骨弹性模量、骨密度及骨小梁形态及结构的相关性,以期用体外测定骨密度早期预测股骨头坏死后塌陷。方法取股骨头承重区松质骨,测量其弹性模量、骨密度值,应用图像分析系统测量组织形态学分析指标,进行相关回归分析,分析骨密度与弹性模量及组织形态学指标之间的相关性及相关关系。结果松质骨骨密度与弹性模量之间呈二次曲线相关关系;骨密度与组织形态学分析指标之间有很好的相关性。结论应用骨密度能较好的反映股骨头生物力学性能及松质骨细微结构,理论上可以应用于股骨头坏死后塌陷的预测。     

实验性股骨头骨缺损修复过程的生物力学研究

目的及方法：本实验分脱位组、未脱位组及正常组，对犬股骨头内骨缺损修复过程进行计量组织学及生物力学的研究。结果：脱位组股骨头均塌陷，未脱位组囊腔硬化带形成，两组囊腔均未完全闭合。脱位组的骨小梁体积及软骨下骨厚度较正常组及未脱位组低。脱位组松质骨的抗压强度及弹性模量较未脱位组低，未脱位组在三组中最高。脱位组的软骨下骨的生物力学特性较正常组及未脱位组低。结论：股骨头脱位可致股骨头坏死塌陷，股骨头塌陷与软骨下骨的生物力学特性及厚度有关，后两者间亦存在相关关系。囊腔硬化带形成是种代偿反应，但可产生应力遮挡，不利于囊腔的闭合。此模型，可用于研究移植等对股骨头坏死修复的效果。     

改良型大鼠激素性股骨头坏死模型建立和相关评价

目的建立疲劳状态下大鼠激素性股骨头坏死模型,为激素性股骨头坏死的实验研究提供可靠的动物模型。方法4月龄健康Wistar大鼠随机分成实验组与对照组。臀肌注射地塞米松磷酸钠（20mg／kg）,每周1次,共8周。实验组,置于跑步机中,以1km／h速度匀速跑动;对照组,生理状态下正常负重。分别于2、4、6、8周处死动物,一侧股骨头行病理学检查,一侧行生物力学检查。结果建立了股骨头坏死模型,病理学上单位面积内骨小梁面积、骨小梁宽度、每高倍视野单位面积下空泡陷窝率,两组比较有明显统计学差异（P〈0．05）。生物力学上实验组中各个时期骨小梁刚度低于同期对照组;最大形变、压缩能量吸收均高于同期对照组（P〈0．05）。结论成功建立了疲劳状态下激素性股骨头坏死的动物模型,突出了机械负重在股骨头坏死中的作用,是研究激素性股骨头坏死的良好实验模型。     

缺血坏死股骨头负重区抗压强度生物力学分析

[目的] 对比研究正常股骨头、塌陷前期、塌陷早期和塌陷晚期股骨头负重区生物力学特性.[方法]取单侧新鲜人股骨头6个作为对照组;髋关节置换中取出人股骨头57个,将其中新鲜头下型骨折股骨头作为实验1组,其余坏死股骨头按塌陷前期、塌陷早期和塌陷晚期分成实验2、3、4组.在AGS-10KND万能生物材料实验机上进行力学性能测试...     

脂质代谢及破骨细胞活性在激素性股骨头坏死塌陷发生过程中的作用研究

目的:通过诱导激素性股骨头坏死的动物模型并观测模型的相关指标,研究脂质代谢及破骨细胞活性在激素性股骨头坏死塌陷发生过程中的作用.方法:将雄性SD大鼠40只(150 g左右),随机分为空白对照组和激素实验组,腹腔注射大肠杆菌内毒素后,实验纽每周1次臀肌注射醋酸强的松龙35.5 mg/kg,对照组每周1次臀肌注射生理盐水2 ml,于第12周用药结束后处死动物,进行血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b(Trap-5b)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、软骨下骨生物力学、股骨骨密度测定,制作HE染色病理切片,进行茜红素和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)染色,并进行统计分析.结果:实验组的血清总胆固醇、甘油三酯、抗酒石酸酸性磷酸酶5b含量显著升高(P<0.01),局部骨髓内出现大量破骨细胞,骨质丢失严重(P<0.01),软骨下骨生物力学性能显著下降(P<0.01).结论:脂质代谢紊乱是激素性股骨头坏死重要的发病机制;破骨细胞活性增强、数量增加,引起骨质严重丢失导致的软骨下骨生物力学性能下降是股骨头塌陷的直接原因.     

股骨头内支撑器/重组人骨形态发生蛋白/自体松质骨对犬股骨头坏死软骨下骨缺损的修复

目的探索应用新材料、新方法修复股骨头坏死骨缺损重建股骨头力学性能的新方法。方法活门法(trapdoor)建立犬股骨头骨缺损模型。通过活门A组植入股骨头内支撑器/重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)2/自体松质骨;B组植入重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)2/自体松质骨;C组植入自体松质骨。通过组织学、影象学、生物力学观察评价对股骨头骨缺损的修复以及重建股骨头力学性能的效果。结果各组均未出现关节脱位、关节间隙正常。A组缺损区修复,无关节软骨塌陷,内支撑器与周围骨组织融合;B组,骨缺损区修复,但骨密度低于周围骨组织;C组,仅缺损区周围少量低密度骨形成。A组组织学无软骨塌陷,内支撑器周围新生骨组织包绕,与周围骨组织融合;B组2例软骨塌陷(1.2mm,1.5mm),活门区软骨色泽近与正常,缺损区由新生骨组织填充;C组,活门区软骨塌陷(1.8～5.2mm),色泽苍白,质软易碎,骨缺损区边缘少量新生骨组织,骨小梁纤细稀疏。A组抗压强度为(289.46±23.05)MPa,B组抗压强度为(128.34±6.23)MPa,C组抗压强度(119.54±64.75)MPa,A明显强于B、C两组,且差异有统计学意义(P<0.05)。结论应用股骨头内支撑器/rhBMP2/自体松质骨修复股骨头软骨下骨缺损可以加快修复速度,并且恢复重建股骨头力学强度,有效的防止股骨头关节软骨的塌陷。     

大鼠激素性股骨头坏死的基因组学研究

目的 通过基因芯片寻找大鼠激素性股骨头坏死组织中表达变化的基因,尝试探讨激素诱发股骨头坏死的始动因素和分子机制.方法 2007年1月至2010年2月,选取20只成年健康Wistar大鼠随机分为对照组和模型组,每组10只.模型组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射大剂量甲泼尼龙的方法建立激素性股骨头坏死模型;对照组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射相同剂量生理盐水.6周后取各组大鼠的左侧股骨头标本进行组织病理学观察确认造模成功后,抽提各组大鼠股骨头组织mRNA,经反转录获得大鼠股骨头组织cDNA探针,进行基因芯片检测.检测结果经荧光定量聚合酶链反应(PCR)验证,并用基因本体(gene ontology,GO)分类方法对差异表达的基因进行分析.结果 与对照组相比,模型组有190条基因的表达存在显著变化,其中52条基因上调表达,138条基因下调表达.这些差异表达基因中102条基因为已知基因(已在GeneBank中登录),88条为未知基因.已知基因根据其生物学功能可被分为:氧化应激、细胞凋亡、信号转导、细胞外基质和脂代谢等基因家族.RT-PCR验证结果与基因芯片检测结果相符.结论 激素性股骨头坏死的发生发展是多种因素、多条途径相互作用的复杂的动态过程.实验结果提示,下调表达基因明显多于上调表达基因,说明在此过程中细胞功能发生了简化;差异表达基因中尚有很多未知基因,说明激素性股骨头坏死还有很多未知领域.     

大鼠激素性股骨头坏死组织氧化应激相关基因的差异表达

 目的 通过基因芯片寻找大鼠激素性股骨头坏死（steriod-induced necrosis of femoral head,SINFH）组织中表达变化的氧化应激相关基因,探究氧化应激诱发或加重SINFH的始动因素和分子机制。
方法 20只成年健康Wistar大鼠随机分为对照组和模型组,每组10只。模型组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射大剂量甲基泼尼松龙,建立SINFH模型;正常对照组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射相同剂量生理盐水。6周后取两组大鼠的左侧股骨头标本进行组织病理学观察,并抽提各组大鼠股骨头组织的m RNA,经反转录获得大鼠股骨头组织c DNA,进行基因芯片检测。检测结果经荧光定量PCR验证。
结果 组织病理学观察显示模型组大鼠股骨头出现骨小梁紊乱、变细,骨细胞坏死,空骨陷窝率增加;对照组大鼠未见股骨头坏死。模型组基因芯片检测发现27条氧化应激相关基因存在差异表达,其中COX6A2、COX4I2、SOD3和DUSP1等4条基因的表达与对照组存在显著差异,且均呈下调表达。这些显著差异表达基因的功能涉及抑制活性氧自由基（ROS）生成,加速ROS清除以及保护组织免受氧化损伤等方面。
结论 大鼠SINFH组织中氧化应激相关基因的表达存在变化,初步提示COX6A2、COX4I2、SOD3和DUSP1基因是氧化应激在SINFH发生、发展过程中起作用的关键基因。     

激素性股骨头坏死骨代谢变化的实验研究

目的　观察激素性股骨头坏死生化指标的变化 ,探讨骨代谢变化在激素性股骨头坏死过程中的作用。方法　健康成年雄性新西兰大白兔 30只 ,随机分为模型组和对照组 ,采用臀肌注射大剂量醋酸氢化泼尼松进行造模。每隔 2周分别测定股骨头羟脯氨酸 (HOP)、氨基已糖 (HOM )、钙 (Ca)及血清钙、钙磷的含量 ,并计算出HOM /HOP、Ca/HOP的比值及血清钙磷乘积 ,同时观察股骨头X线和组织学的变化。结果　模型组羟脯氨酸、氨基已糖、钙含量及HOM/HOP、Ca/HOP比值均明显低于对照组 (P <0 0 5 ,P <0 0 1) ,血清钙、钙磷乘积亦明显低于对照组 (P <0 0 1,P <0 0 0 1) ;X线示模型组股骨头及周围骨小梁变稀疏 ;组织学显示模型组骨陷窝空缺数明显增多 ,骨小梁稀疏细长 ,髓腔内充满增大的脂肪细胞。结论　大剂量激素可引起股骨头骨细胞早期坏死 ,大剂量激素引起股骨头骨代谢变化是骨坏死综合因素之一。     

兔Perthes病模型的建立及VEGF表达的实验研究

目的建立兔Perthes病模型并探讨Perthes病程中股骨头局部VEGF表达的变化及意义。方法3月龄新西兰大白兔24只，体重1．6～1．8kg。取16只兔作为实验组，手术切断左侧圆韧带和股骨头支持带血供，建立兔Perthes病模型；剩余8只作为对照组，按照上述程序左侧股骨头进行手术，但不打开关节囊，保持股骨头正常血供。于术后1、2、4、8周分别处死动物，取出股骨头，行大体观察、x线片、组织学、VEGF免疫组织化学染色和VEGF mRNA原位杂交观察。结果实验组动物模型均制备成功，术后5d感染1例，退出实验。大体观察：对照组各时间点股骨头未见坏死改变；实验组股骨头随时问延长逐渐粗糙、失去光泽，变小，可见塌陷。x线片观察：术后1、2周，两组股骨头无明显差异；4、8周，实验组股骨头较对照组密度增高。对照组各时间点HE染色均未见股骨头坏死及修复改变；实验组术后4、8周可见血管及肉芽组织侵入，新骨形成，参与修复。免疫组织化学：对照组股骨头骺软骨中，肥大区表现出较高的VEGF免疫反应性（VEGF immunoreactivity，VEGF—IR），而增殖区VEGF—IR却表现较低水平。术后1周，实验组股骨头增殖区VEGF阳性细胞率开始高于对照组，实验组股骨头肥大区VEGF阳性细胞率明显减少。术后8周，实验组股骨头整个骺软骨区均表现VEGF—IR，增殖区VEGF阳性细胞率较对照组明显增加；坏死股骨头软骨内骨化中心修复重建，肥大区VEGF阳性细胞率较正常接近。术后1、2、4、8周，实验组骺软骨增殖区VEGF阳性细胞率与对照组比较均有统计学意义（P〈0．01）；术后1、2、4周，实验组骺软骨肥大区VEGF阳性细胞率与对照组比较均有统计学意义（P〈0、01）。原位杂交观察结果与免疫组织化学染色观察相似。缺血性坏死后，实验组肥大区VEGFmRNA表达丧失，增殖区VEGF mRNA表达升高。软骨内骨化中心修复重建后，实验组可见新形成的肥大区重新表达VEGF mRNA。结论VEGF在坏死股骨头骺软骨促进血管发生、软骨内骨化中心的修复重建方面起关键的调节作用。     

自体骨髓移植治疗股骨头无菌性坏死

目的 探讨自体骨髓移植治疗股骨头坏死的疗效及其作用机制.方法 选用成年新西兰雄兔60只,造模后随机分为A、B、C三组.左侧股骨头作为对照组,不予处理,右侧为实验组.A组用米托蒽蓖按0.1 mg/kg量在数字减影型x射线机(DSA)导视下注入右侧股骨头内;B组在DSA下直接注入自体骨髓1 ml;C组先予以化疗(方法同A组),72h后注入自体骨髓1 ml.4个月后处死所有动物,取股骨头进行组织病理学及电镜观察.结果 A、B组内左右股骨头对比破骨细胞坏死数差异无统计学意义(P>0.05),而c组左右股骨头坏死数分别为40.60±4.11、21.23± 2.16,差异有统计学意义(P<0.05).C实验组镜下见大部分骨细胞结构清晰、完整,偶见坏死.结论 局部化疗+自体骨髓移植在细胞水平上对股骨头无菌性坏死具有一定的治疗作用.     

磷酸三钙结合富血小板血浆修复股骨头坏死的研究

目的　研究磷酸三钙 (tricalcium phosphate,TCP)和富血小板血浆 (platelet- rich plasma,PRP)混合物(TCP/PRP)修复兔股骨头无菌性坏死的作用机制。　方法　成年新西兰大白兔 4 8只 ,采用液氮冷冻兔股骨头制成股骨头坏死模型 ,再随机分成 2组 ,每组 2 4只 ,实验组植入 TCP/PRP,对照组植入 TCP。分别于术后 2、4、8和 12周取材 ,行X线片、组织学检查、电镜观察和计算机图像处理。　结果　 X线片示术后 2周 ,两组股骨头密度无明显差异 ;4周 ,两组骨密度均降低 ,对照组下降更明显 ;8和 12周时骨密度均升高 ,实验组升高更明显。组织学检查 :术后 2周光镜显示 ,实验组肉芽增生多于对照组 ;4周时股骨头变平 ,凹陷缺损 ,实验组少于对照组 ;8和 12周股骨头纤维增生 ,骨小梁增粗 ,实验组修复较对照组多。电镜 :术后 2周实验组成骨细胞内线粒体和粗面内质网较多 ;4周实验组成骨细胞和胶原纤维明显比对照组多 ,细胞器比对照组成熟 ;8周时实验组的成骨细胞向骨细胞转化较多 ,雏形板层骨较多。计算机图像处理 :术后 4、8和 12周实验组骨小梁体积分别为 36 .6 5 %± 7.2 2 %、38.2 9%± 4 .2 8%和 39.2 4 %± 3.4 2 % ,明显多于对照组(P<0 .0 5 )。　结论　 TCP/PRP不仅为成骨细胞爬行提供支架 ,并能促进新骨形成和股     

Blood metal ions after hybrid metal-on-polyethylene Exeter−Trident total hip replacement

Background

Metal-on-metal total hip replacements (THRs) with large femoral heads have been associated with elevated levels of cobalt (Co) and chromium (Cr), which have been attributed to high levels of wear at the articular surface. Our unit recently published data showing a significant increase in the mean levels of Co ions in patients with a 36-mm diameter femoral head with the metal-on-polyethylene Trident?Accolade system. The aim of this study is to assess the levels of Co and Cr in the Exeter?Trident hybrid system, as similar findings would raise concern over the V40 taper trunnion.

Materials and methods

The study included 83 patients (45 male and 38 female with a mean age of 75.6 years) who received Exeter?Trident hybrid metal-on-polyethylene THRs. The patients were then divided into two groups according to the diameter of the femoral head used—38 patients in the 28-mm group (control), and 45 in the 36-mm (experimental) group. Serum levels of blood Co and Cr were analysed for all recruited patients.

Results

In the control group (28-mm femoral head) all Co and Cr values were normal (under the abnormal threshold), as were the experimental group (36-mm femoral head). The data values were below <10 nmol and <40 nmol for Co and Cr, respectively.

Conclusion

Since the National Joint Registry (NJR) states that the Exeter femoral stem is the commonest cemented femoral stem prosthesis used in the UK, we found it imperative that these results are documented given the corresponding findings in the Trident?Accolade system in our previous study. This study provides relative reassurance that the issue does not lie with the V40 taper trunnion, but raises suspicion that the issue may be with the titanium Accolade stem with large diameter femoral heads. Level of evidence III.

     

激素致股骨头骨细胞坏死、凋亡及对bcl-2表达影响的实验研究

目的：探讨激素性股骨头坏死的发病机制。方法：选用健康成年大白鼠30只，体重约200g，随机分为实验组(冲击注射地塞米松)和对照组。实验8周处死动物，取股骨头作骨细胞组织病理学、超微结构观察，并用TUNEL及免疫组化技术分别检测骨细胞凋亡和bcl-2表达情况。结果：光镜下实验组较对照组股骨头骨小梁变细、稀疏、空骨陷窝明显增多，脂肪细胞增大。电镜下实验组骨细胞体积缩小，核固缩，线粒体及高尔基体肿胀，染色质边聚较多见。实验组凋亡骨细胞增多，bcl-2表达骨细胞轻度增加。结论：激素性股骨头坏死是骨细胞凋亡和坏死共同作用的结果。     

Electrophysiological characterization of ion channels in osteoclasts isolated from human deciduous teeth

Ion channels contribute to several important processes in osteoclasts, including proton transport and volume regulation. Although ion channels have been described in osteoclasts from several species, little is known about their properties in human osteoclasts. We devised a method for isolation of authentic human osteoclasts from deciduous teeth undergoing root resorption, and characterized currents in these cells using patch-clamp techniques. Three types of K(+) current were identified. Hyperpolarization elicited an inwardly rectifying K(+) current in most osteoclasts, which was inhibited by Ba(2+) in a voltage- and time-dependent manner. Depolarization elicited an outwardly rectifying and tetraethylammonium-sensitive current, consistent with a large-conductance Ca(2+)-dependent K(+) channel. In addition to these basal currents, extracellular adenosine 5'-triphosphate (ATP) elicited a linear current that was identified as a Ca(2+)-dependent K(+) current, based on its reversal potential close to that predicted for K(+), its blockade by quinine, and its activation by Ca(2+) ionophore. Last, an outwardly rectifying current was observed to activate spontaneously or in response to ATP, with properties of a swelling-activated Cl(-) current. This current reversed direction close to the Cl(-) equilibrium potential and was blocked by the anion channel blocker, niflumic acid, identifying it as a Cl(-) current. In summary, we have developed a novel method for isolation of authentic human osteoclasts and have characterized K(+) and Cl(-) currents. Cl(-) current mediates charge compensation during electrogenic H(+) transport, so activation of Cl(-) current may contribute to the stimulatory effects of extracellular ATP on bone resorption.