猪小肠黏膜下层移植修复兔膝关节内侧副韧带缺损

目的:观察猪小肠黏膜下层修复兔膝关节内侧副韧带缺损的作用效果。方法:实验于2006-01/08在上海交通大学医学院附属第三人民医院动物房及中心实验室完成。选用新西兰大白兔24只,动物左右两膝分别作为猪小肠黏膜下层移植组及自体韧带移植组,分别制作兔膝关节内侧副韧带缺损模型。猪小肠黏膜下层移植组植入猪小肠黏膜下层,猪小肠黏膜下层作为细胞外基质,无免疫原性;自体韧带移植组植入对侧副韧带。分别于术后2,4,8和12周取白兔膝关节内侧副韧带,行大体形态观察及组织学和力学检查,两组间进行对比观察。结果:24只白兔均进入结果分析,无脱失。①内侧副韧带移植段大体形态观察结果:术后4周,猪小肠黏膜下层移植组有大量的肉芽增生,与周围粘连;自体韧带移植组肉芽组织与周围粘连相对少。术后8周,猪小肠黏膜下层移植组组织梭形增生;自体韧带移植组组织平行增生,直径略小于猪小肠黏膜下层移植组。术后12周,猪小肠黏膜下层移植组增生组织平行于自体韧带,大小一致;自体韧带移植组增生组织直径与猪小肠黏膜下层移植组相一致。②内侧副韧带移植段光镜检查结果:术后2周,猪小肠黏膜下层移植组少量炎性细胞浸润,成纤维细胞数目不多,血管增生明显;自体韧带移植组炎性细胞稀少。术后4周,猪小肠黏膜下层移植组有大量的成纤维细胞,胶原增多;自体韧带移植组成纤维细胞和胶原比猪小肠黏膜下层移植组多。术后8周,猪小肠黏膜下层移植组纤维细胞为主,纤维纵向排列;自体韧带移植组也以成纤维细胞为主。术后12周,两组均有大量的胶原,排列整齐,细胞和纤维密度相一致。③内侧副韧带力学检查结果:术后4周猪小肠黏膜下层移植组白兔内侧副韧带的最大拉伸负荷大于自体韧带移植组[(36.8±8.9,25.3±7.3)N(P<0.05)],术后2,8,12周,两组差异无显著性意义(P>0.05)。结论:猪小肠黏膜下层是一种良好的生物材料,可以用来移植修复膝关节内侧副韧带缺损和损伤,移植后期具有与自体韧带相似的替代修复作用。     

髂股韧带与股骨头韧带的拉伸力学性质

背景:髂骨韧带和股骨头韧带损伤,通常要通过外科重建韧带的功能来达到韧带的平衡和稳定,如果韧带损伤面积大则需要人工韧带置换.目的:比较骼骨韧带和股骨头韧带的拉伸力学性质,为韧带缝合和研制人工韧带材料提供生物力学参数.设计、时间及地点:观察性实验,于2007-08-12/15在吉林大学力学实验中心完成.材料:髂股韧带和股骨头韧带各20个试样,长16 mm、宽8 mm、厚1.6～1.8 mm,由白求恩医科大学解剖教研室提供.方法:将标本两端装夹于软组织夹具中,夹具装夹于电子万能试验机上、下夹头内,驱动机器,以5 mm/min的速度对试样施加载荷,直至断裂.主要观察指标:标本的最大载荷、最大应力、最大应变和应力-应变曲线.结果:髂骨韧带组最大载荷为(240.40±29.81)N,最大应力为(17.65±2.26)MPa,最大应变为(16.44±2.48)%,弹性模量为(264.6±27.3)MPa;股骨头韧带组最大载衙为(216.15±20.00)N,最大应力为(15.88±1.47)MPa,最大应变为(14.40±1.28)%,弹性模量为(252.8±23.0)MPa.股骨头韧带的拉伸最大载荷、最大应力、最大应变、弹性模量小于髂骨韧带(P<0.05).结论:髂骨韧带各项力学性能指标显著大于股骨头韧带.     

骨性关节炎动物模型外侧副韧带的拉伸力学性质

背景:了解骨性关节炎时膝关节外侧副韧带的拉伸力学性质,对预防和治疗骨性关节炎非常有必要,但这方面的报道不多.目的:建立骨性关节炎动物模型,比较正常和骨性关节炎动物膝关节外侧副韧带的拉伸力学性能指标,提出骨性关节炎对外侧副韧带拉伸力学性质影响的定性定量化参考数值.设计、时间及地点:随机对照实验,于2008-11-20/30在吉林大学力学实验中心完成.材料:6月龄雄性SD大鼠20只,随机分成正常对照10只,模型组10只.方法:模型组大鼠复制骨性关节炎模型.在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态组各10个试样进行拉伸实验.拉伸实验的速度为5mm/min.以多项式用最小二乘法处理实验数据.主要观察指标:拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变、应力-应变曲线.结果:正常对照组最大载荷为(12.754±2.795)N,最大应力为(27.681±5.832)MPa,最大位移为(2.754±0.707)mm,最大应变为(11.679±2.373)%;模型组最大载荷为(7.183±1.817)N,最大应力为(16.162±3.403)MPa,最大位移为(1.827±0.768)mm,最大应变为(8.019±2.811)%.正常对照组各项拉伸性能指标显著大于模型组(P＜0.05).结论:骨性关节炎时,可以使膝关节拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变降低、对膝关节外侧副韧带拉伸力学性能及应力松弛性具有一定影响.     

蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合编织支架的力学性能及细胞相容性

背景：与通常的合成纤维相比,蚕丝力学性能好,又具有一定的延展性,是制作组织工程韧带/肌腱的良好支架材料,但蚕丝丝素纤维降解速度缓慢,难以与组织再生速率相匹配. 目的：分析蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架的力学性能及其与骨髓间充质干细胞体外共培养的细胞相容性. 方法：通过捻拧编织蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架,并以纤维连接蛋白作表面修饰,检测支架的力学性能.将兔骨髓间充质干细胞种植在蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架上进行体外共培养,观察细胞与支架复合生长、基质形成,以及细胞与支架结合的情况. 结果与结论：蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物混合编织支架呈乳白色,质地均匀,韧性强,为螺旋上升的绳索状,直径为2.3 mm.支架材料的最大负荷、拉伸强度、断点伸长率、弹性模量分别为（315.06±30.77） N、（75.83±7.46） MPa、（61.39±7.26）%、（213.58±23.45） MPa.扫描电镜观察显示,骨髓间充质干细胞贴附于支架表面生长,增殖良好,细胞大多呈梭形,伸出伪足匍匐于材料的表面,形态较佳,伸展良好,呈立体状生长,并分泌基质.表明蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架具有良好的机械性能及细胞相容性.     

构建可控释血管内皮生长因子多壁碳纳米管的复合支架

背景:单纯植入猪小肠黏膜下层修复腹壁缺损存在早期血管化不足,导致修复失败。目的:构建可控释血管内皮生长因子的多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层复合支架,评价其体外控释血管内皮生长因子性能、力学性能及细胞毒性。方法:通过浸染将装载血管内皮生长因子的多壁碳纳米管复合到猪小肠黏膜下层上,构建可控释血管内皮生长因子的复合支架,并根据多壁碳纳米管与猪小肠黏膜下层的不同质量比(0,1%,3%,5%,10%)构建5种多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层。结果与结论:①复合支架的血管内皮生长因子控释性能:随时间的延长,各组的累积浓度增高,且随着多壁碳纳米管质量的增加,释放浓度也逐渐增加。②复合支架的力学性能:1%,3%,5%,10%多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层最大载荷及弹性模量均高于猪小肠黏膜下层(P<0.05),且随着多壁碳纳米管质量的增加,最大载荷逐渐增加。③复合支架的成纤维细胞毒性:多壁碳纳米管在复合支架中质量分数≤5%时对细胞的生长无影响。表明构建的多壁碳纳米管复合支架具备良好的血管内皮生长因子控释性能、力学性能及促进内皮细胞增殖的能力。     

部分腕关节韧带的生物力学特性

背景以腕关节不稳定为主的腕部疾病正受到手外科医生的重视,但是中国人腕韧带的相关生物力学特性尚待研究.目的了解部分腕关节韧带生物力学特性,为临床手外科发展提供实验依据.设计单一样本研究.单位解放军成都军区昆明总医院骨科,解放军第一军医大学临床解剖学研究所.对象中国成人新鲜腕关节标本16侧,由第一军医大学解剖教研室提供,在生物力学实验室完成测试.干预在SWD-10型材料试验机上以5 mm/min的定速率拉伸部分腕关节韧带至韧带断裂,测定腕关节部分韧带生物力学特性.主要观察指标桡舟韧带、桡舟头韧带、桡月韧带、尺月韧带、尺三角韧带、尺侧囊结构、舟月骨间韧带、月三角骨间韧带断裂时承受的最大拉伸力和刚度.结果在桡尺骨远端与腕骨连接的韧带中,尺月韧带的最大拉伸力和刚度最大为(219.2±55.4)N和(65.5±19.6)N/mm2,尺三角韧带和尺侧囊结构的最大拉伸力和刚度最小分别为(54.0±25.5)N,(17.8±6.0)N/mm2和(58.7±17.6)N,(13 4±4.7)N/mm2.舟月骨间韧带的最大拉伸力和刚度较大为(286.1±90.8)N,(95.5±40.0)N/mm2,但月三角骨间韧带更大为(375.3±52.6)N,(179.0±39.0)N/mm2.结论腕关节韧带中近排腕骨间韧带的最大拉伸力和刚度较桡尺骨远端与腕骨连接的韧带大,近排腕骨间韧带中月三角骨间韧带的最大拉伸力和刚度较舟月骨间韧带大,在桡尺骨远端与腕骨连接的韧带中,尺月韧带的最大拉伸力和刚度最大.     

单螺旋和3股螺旋蚕丝纤维支架的力学性能及其细胞黏附性能比较

目的:经蚕茧缫丝脱胶而成的丝状纤维是一种无生理活性的天然结构性蛋白,这种结构使丝状支架具有良好的力学性质和生物相容性。观察采用单螺旋和3股螺旋蚕丝两种不同编织方法制备的丝状支架力学性能和细胞黏附性能的差异。方法:实验于2005-10/2006-05在华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科实验室完成。将蚕丝用不同的编织方法制备单螺旋、3股螺旋两种丝状支架,直径4.5mm。实验方法:①丝状支架的力学检测:两种丝状支架各取10cm置于AGS-H多功能材料力学实验机的夹具中,固定后以10mm/min的速度行拉断试验。②对SD大鼠骨髓基质干细胞分离培养。实验评估:①通过拉断实验测定最大载荷、最大拉伸长度及弹性模量。②对骨髓基质干细胞进行苏木精-伊红染色。③扫描电镜观测骨髓基质干细胞与丝状支架的黏附情况。结果:①力学性能检测结果:单螺旋、3股螺旋两种丝状支架的最大载荷、最大拉伸长度、弹性模量[分别为(870±32),(846±20)N;(14.60±0.85),(13.90±0.64)mm;(6519±287),(6373±375)MPa]差异无显著性意义(P>0.05)。②免疫组织化学鉴定结果:骨髓间充质干细胞的细胞膜抗原CD44有阳性表达,CD34均为阴性表达。③骨髓基质干细胞与丝状支架的黏附情况:两种编织方法的丝状支架的丝状纤维表面均光滑,有较多的骨髓间充质干细胞黏附在丝状纤维上。结论:单螺旋和3股螺旋两种丝状支架的力学性能和细胞黏附性能相近。     

部分腕关节韧带的生物力学特性

背景:以腕关节不稳定为主的腕部疾病正受到手外科医生的重视,但是中国人腕韧带的相关生物力学特性尚待研究.目的:了解部分腕关节韧带生物力学特性,为临床手外科发展提供实验依据.设计:单一样本研究.单位:解放军成都军区昆明总医院骨科,解放军第一军医大学临床解剖学研究所.对象:中国成人新鲜腕关节标本16侧,由第一军医大学解剖教研室提供,在生物力学实验室完成测试.干预:在SWD-10型材料试验机上以5 mm/min的定速率拉伸部分腕关节韧带至韧带断裂,测定腕关节部分韧带生物力学特性.主要观察指标:桡舟韧带、桡舟头韧带、桡月韧带、尺月韧带、尺三角韧带、尺侧囊结构、舟月骨间韧带、月三角骨间韧带断裂时承受的最大拉伸力和刚度.结果:在桡尺骨远端与腕骨连接的韧带中,尺月韧带的最大拉伸力和刚度最大为(219.2&;#177;55.4)N和(65.5&;#177;19.6)N/mm^2,尺三角韧带和尺侧囊结构的最大拉伸力和刚度最小分别为(54.0&;#177;25.5)N,(17.8&;#177;6.0)N/mm^2和(58.7&;#177;17.6)N,(13 4&;#177;4.7)N/mm^2.舟月骨间韧带的最大拉伸力和刚度较大为(286.1&;#177;90.8)N,(95.5&;#177;40.0)N/mm^2,但月三角骨间韧带更大为(375.3&;#177;52.6)N,(179.0&;#177;39.0)N/mm^2.结论:腕关节韧带中近排腕骨间韧带的最大拉伸力和刚度较桡尺骨远端与腕骨连接的韧带大,近排腕骨间韧带中月三角骨间韧带的最大拉伸力和刚度较舟月骨间韧带大,在桡尺骨远端与腕骨连接的韧带中,尺月韧带的最大拉伸力和刚度最大.     

构建可控释血管内皮生长因子多壁碳纳米管的复合支架

背景：单纯植入猪小肠黏膜下层修复腹壁缺损存在早期血管化不足,导致修复失败。目的：构建可控释血管内皮生长因子的多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层复合支架,评价其体外控释血管内皮生长因子性能、力学性能及细胞毒性。方法：通过浸染将装载血管内皮生长因子的多壁碳纳米管复合到猪小肠黏膜下层上,构建可控释血管内皮生长因子的复合支架,并根据多壁碳纳米管与猪小肠黏膜下层的不同质量比（0,1%,3%,5%,10%）构建5种多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层。结果与结论：①复合支架的血管内皮生长因子控释性能：随时间的延长,各组的累积浓度增高,且随着多壁碳纳米管质量的增加,释放浓度也逐渐增加。②复合支架的力学性能：1%,3%,5%,10%多壁碳纳米管-猪小肠黏膜下层最大载荷及弹性模量均高于猪小肠黏膜下层（P〈0.05）,且随着多壁碳纳米管质量的增加,最大载荷逐渐增加。③复合支架的成纤维细胞毒性：多壁碳纳米管在复合支架中质量分数≤5%时对细胞的生长无影响。表明构建的多壁碳纳米管复合支架具备良好的血管内皮生长因子控释性能、力学性能及促进内皮细胞增殖的能力。     

自体肌腱重建前交叉韧带后的生物力学转归

目的:建立犬自体屈肌腱重建前交叉韧带模型,比较重建后不同时期移植物总体最大抗拉强度和刚度的变化。方法:实验于2005-01/12在上海市第六人民医院动物实验中心和上海交通大学力学研究中心完成。采用成年比格犬21只,随机数字表法分为重建前交叉韧带组15只,正常对照组6只。①重建前交叉韧带组建立犬自体屈肌腱重建前交叉韧带模型,不锈钢螺钉悬吊固定。15只犬分别于术后0.5,1,1.5,3,6个月各时间点取材,3只/次。取材包括股骨远端和胫骨近端以及连接两者的重建的前交叉韧带,其余连接股骨和胫骨的组织均去除,然后测量移植物最大抗拉强度和刚度的变化。②正常对照组不造模,切取犬双膝包括股骨远端和胫骨近端以及连接两者的前交叉韧带,其余连接股骨和胫骨的关节囊及韧带全部清除,取其标本进行力学测定。③拉力检测方法均是通过Zwick万能材料试验机进行拉力测试,预牵拉2N,牵拉速度10mm/min,测试两组最大抗拉强度和刚度,并记录标本拉断点的位置。结果:实验采用成年比格犬21只,全部进入结果分析。①正常对照组最大抗拉强度和刚度的测试结果:屈肌腱的最大抗拉强度为(564.15±36.18)N,刚度为(59.89±4.28)N/mm;前交叉韧带的最大抗拉强度平均为(684.75±48.10)N,刚度为(74.34±6.99)N/mm,所有前交叉韧带拉断点均在关节内部分;重建后即刻移植物的总体最大抗拉强度为(301.92±15.04)N,刚度为(31.35±1.97)N,所有拉断点均在骨隧道内编织线处。②重建前交叉韧带组术后不同时间点最大抗拉强度和刚度的变化:术后0.5,1,1.5,3,6个月移植物最大抗拉强度分别为(72.59±6.17)N,(34.26±2.12)N,(73.91±6.88)N,(180.97±6.25)N,(393.93±32.46)N;移植物刚度分别为(13.18±1.23)N/mm,(6.56±1.35)N/mm,(13.27±2.10)N/mm,(22.46±2.29)N/mm,(28.74±1.30)N/mm。③术后不同时间点两组最大抗拉强度和刚度的比较:术后0.5,1,1.5,3,6个月,重建前交叉韧带组移植物总体最大抗拉强度分别是正常对照组重建后即刻的24.0%,11.3%,24.5%,60.0%,130.5%;移植物刚度分别是正常对照组重建后即刻的42.0%,20.9%,42.3%,71.7%,91.7%。结论:犬自体屈肌腱重建前交叉韧带后随时间的延长,移植物总体最大抗拉强度和刚度呈由强到弱再缓慢增强的趋势,为临床重建术后康复计划的制定提供实验数据。