新型梯度复合HA/ZrO2组织工程骨支架在猕猴颈椎融合中的应用

目的 构建新型梯度复合羟基磷灰石-二氧化锆(HA/ZrO₂)组织工程骨支架,并评估其在猕猴颈椎椎间融合中的效果。方法 通过离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为骨形态发生蛋白2(BMP-2)的缓释载体,扫描电镜下观察其微观形态,检测其载药量、包封率及缓释速率;然后分离、培养猕猴源性骨髓间充质干细胞(BMSCs),并进行碱性磷酸酶、冯库萨染色等对其进行鉴定;最后将前期制备好的BMP-2明胶/壳聚糖凝水胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs加载于HA/ZrO₂泡沫陶瓷,以构建新型组织工程骨,并观察其形态特征。将24只雄性猕猴按照随机数字表法分成4组,其中组织工程骨组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷负载BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs,泡沫陶瓷组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷,自体髂骨组(n=4)为植入自体髂骨,假手术组(n=4)为只对相应部位的软组织进行切开、缝合,未破坏其椎间盘;观察术后颈椎X线(术后即刻、8周、16周)、组织形态学表现(术后8周、16周)及测试相应节段的生物力学(术后16周)。结果 扫描电镜下BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶呈3D 网状结构,内见均匀分布的壳聚糖微球,其负载BMP-2后的包封率和载药率随时间逐渐降低:第1天分别为87.4%±0.9%和58.2%±0.5%、第15天分别为45.2%±0.6%和30.1%±0.4%,累积释放率第1天为12.6%±0.11%、第15天为55%±0.16%。显微镜下观察见BMSCs的形态呈多样性,以梭形及短棒形等较常见;第3代猕猴BMSCs成骨诱导后的碱性磷酸酶、冯库萨染色以及表面特异性抗原的检测结果显示,符合BMSCs的生物学特性。不同时点的X线及组织形态学观察显示材料内部新生骨量组织工程骨组较泡沫陶瓷组明显增多;生物力学测试结果显示,在最大载荷、抗压强度和能量吸收方面假手术组均低于其他3组(P值均＜0.05),在抗压强度上组织工程骨组与自体髂骨组差异无统计学意义(P＞0.05)。结论BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合猕猴第3代BMSCs种植于HA/ZrO₂泡沫陶瓷构建的新型组织工程骨支架,能有效促进猕猴颈椎椎间融合,在影像学及组织学表现和生物力学测试方面,可达到与自体骨相似的骨代替作用。     

3D打印技术制备新型HA/ZrO2梯度复合材料在犬股骨干骨缺损修复中的应用

目的 运用3D打印技术制备新型羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO₂)梯度复合材料,分析其性能,并观察其修复比格犬股骨干骨缺损的能力。方法 随机抽取6月龄雄性比格犬1只,截去右下肢股骨中段全层15 mm制成骨缺损模型后,放入动物专用Micro CT进行容积扫描,完成数据采集、转化及后期处理,将处理后的数据导入CeraFab 7500光固化3D打印机中。根据设定参数启动打印程序,形成复合光敏树脂初胚,并对其进一步脱脂烧结,然后采用浸涂法制备HA/ZrO₂梯度复合材料。运用扫描电镜、X射线衍射(XRD)和生物力学实验分析HA/ZrO₂梯度复合材料的性能。制备HA/ZrO₂梯度复合材料浸提液。培养小鼠成纤维细胞株L929,采用噻唑蓝(MTT)法检测HA/ZrO₂梯度复合材料对体外细胞增殖和毒性的影响。将16只比格犬随机分为4组,每组4只。A组:截取犬股骨中段15 mm后,不植入任何材料;B组、C组、D组分别截去股骨中段15、25、35 mm制成骨缺损模型,然后分别植入相应规格的HA/ZrO₂梯度复合材料。术后第2、4、8、12 周拍摄术肢股骨正侧位X片,观察植入材料与自身骨结合情况及周围骨痂生长情况。术后12 周处死实验动物,截取整段股骨,大体观察标本植入材料与周围骨生长状况;行Micro CT扫描,测定新生骨量,并对新生骨进行3D图像重建;对股骨标本进行极限抗压实验,测量极限抗压强度。结果 运用3D打印技术制备的HA/ZrO₂梯度复合材料扫描电镜显示表面光滑,结构均匀,断口表面层均匀过渡结合,没有明显界限,相互之间冶金结合,结构稳定。XRD分析显示HA及ZrO₂峰形明显、结晶程度较好、粉体纯度高。抗压试验显示极限抗压强度为(43.37±2.31) MPa。MTT试验显示HA/ZrO₂梯度复合材料无明显细胞毒性。实验动物术后X线片显示:A组术后形成骨不连;B组有连续性骨痂通过,人工假体与宿主骨之间的界线消失;C组术后第2、4、8周连续性骨痂及新生骨长入速度较B组缓慢,但人工假体与断端间隙逐渐被新生骨填充,有连续性骨痂通过;D组新骨生成缓慢,仅在断端周围出现新生骨。术后12周取材,Micro CT 3D重建及新生骨量检测,B、C、D组单位体积新生骨量分别为(238.55±19.11) mm³/cm³、(223.31±13.41) mm³/cm³、(110.83±6.48) mm³/cm³,3组间比较差异有统计学意义(F=156.824,P＜0.01),其中B、C组新生骨量明显多于D组,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。新生骨CT 3D重建显示:B组复合材料整体被新生骨包绕,无外露;C组复合材料少许外露,表面基本被新生骨填塞;D组复合材料大部外露,新生骨散在长入。B、C、D组股骨标本极限抗压强度分别为(49.72±2.33) MPa、(49.81±2.43) MPa、(46.92±3.61) MPa,3组间比较差异无统计学意义(F=1.119,P＞0.05)。结论 运用3D打印技术制备的纳米HA/ZrO₂梯度复合材料具有可靠的生物相容性及生物力学强度,可以实现临床个体化治疗原则,能很好地修复犬股骨干35 mm内骨缺损,是一种理想的骨组织替换材料。     

双基因转染犬骨髓间充质干细胞复合HA/ZrO2生物材料新型组织工程骨的构建及其体外成骨能力的研究

目的 构建骨形态发生蛋白2(BMP-2)、血管内皮细胞生长因子165(VEGF165)双基因修饰的骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合羟基磷灰石复合二氧化锆(HA/ZrO₂)生物材料的新型组织工程骨,并观察该组织工程骨在体外的成骨能力。方法 采用有机泡沫作为模版,干铺烧制法制备新型的蜂窝状HA/ZrO₂梯度生物材料,电镜观察新型生物材料的表面特性,生物力学试验机检测其力学性能。采取1岁龄健康beagle犬骨髓分离原代BMSCs进行培养,建立双基因修饰的BMSCs复合蜂窝状HA/ZrO₂梯度生物材料的共培养体,构建新型组织工程骨。实验分为4组:未转染组,只转染BMP-2(BMP-2组)和VEGF165(VEGF165组)单一目的基因的BMSCs,以及转染BMP-2、VEGF165共基因慢病毒的BMSCs组(BMP-2+VEGF165组)。显微镜下观察细胞在支架材料上的生长情况,用碱性磷酸酶染色检测各组细胞成骨分化能力,免疫组织化学染色检测其成骨细胞特异性蛋白骨Ⅰ型胶原及骨钙素的分泌。结果 新型材料电镜下其表面整体呈多孔状,孔径125~550 μm,各孔之间存在缝隙联结;其平均抗弯强度为812.25 MPa,最高可达987.12 MPa;共培养体建立后扫描电镜观察转染后的BMSCs在支架材料上黏附生长状况良好,双基因联合转染组细胞分泌基质旺盛;BMP-2+VEGF165组细胞碱性磷酸酶活性检测明显高于其他各组(F=1 029.398,P<0.01),免疫组织化学染色在不同阶段发现成骨细胞早晚期分泌的骨Ⅰ型胶原及骨钙素特异性蛋白。结论 新型的蜂窝状HA/ZrO₂梯度生物材料是一种合适种子细胞生长的支架材料,并且其力学满足人体四肢承重骨的需要;VEGF165、BMP-2双基因转染BMSCs后具有协同作用,能够促进其在体外的成骨分化。     

人体下颈椎显微骨硬度体外测量的实验研究

目的 探讨人体下颈椎C₃~C₇椎骨显微骨硬度的分布特征及其临床意义。方法 3具新鲜成人尸体标本,分别为62岁男性(标本A)、45岁女性(标本B)、58岁男性(标本C),由河北医科大学解剖学教研室提供。取其下颈椎C₃~C₇段脊柱,剔除附着软组织。每个椎骨分为椎体区和附件区两部分,使用高精慢速锯分别经椎体中部垂直于椎体上下终板、右侧椎弓根长轴、左侧上下关节突长轴切割3 mm厚骨切片各1片, 并用砂纸打磨,15块椎骨共制成45片骨切片。应用维氏显微硬度测量仪测量骨组织切片不同区域皮质骨和松质骨的显微硬度值,每一个区域选取5个有效显微骨硬度值,全体有效值的平均值作为该区域的硬度值。结果 15块椎骨共计获得825个有效显微骨硬度测量值。 C₃~C₇总体骨硬度值为11.10～47.80 HV,其中皮质骨为(26.04±4.84) HV、松质骨为(22.92±4.78) HV。椎体区皮质骨硬度值为(25.46±4.86) HV、松质骨硬度值为(21.10±4.97) HV,附件区皮质骨硬度值为(26.50±4.78) HV、松质骨硬度值为(24.75±3.80) HV,附件区高于椎体区,差异均有统计学意义(t=2.800、4.978, P值均＜0.05)。3具尸体标本各自的下颈椎在不同部位的骨显微硬度值不同,但椎体区的皮质骨与松质骨骨硬度值均低于附件标本的皮质骨与松质骨骨硬度,其中松质骨之间的差异均有统计学意义(t_A=4.316、t_B=2.364、t_C=2.107, P值均＜0.05);而皮质骨中,仅标本B的差异有统计学意义(t=2.498,P＜0.05)。C₃~C₇各椎骨不同部位的硬度值分布规律与总体一致:椎体区的骨硬度值均低于附件区;其中C₃、C₅、C₆、C₇松质骨的骨硬度值差异具有统计学意义(P值均＜0.05)。 附件分区中,上关节突皮质骨骨硬度低于椎弓根、椎板、横突、下关节突皮质骨骨硬度,差异具有统计学意义(F=8.590, P＜0.05);椎体分区中,下终板皮质骨骨硬度高于上终板和外周终板皮质骨骨硬度,差异具有统计学意义(F=16.365, P＜0.05)。结论 下颈椎椎骨不同部位、不同区域的骨显微硬度存在差异,附件区的皮质骨/松质骨骨硬度分别高于椎体区的皮质骨/松质骨骨硬度。该分布规律是人体活动过程中适应应力应变的生理改变,可以为三维有限元分析、3D打印及术前模拟提供数据支持。     

两种壳聚糖载rhBMP-2纳米微球对SD大鼠体内异位成骨的影响

目的　通过SD大鼠异位成骨实验来探究重组人骨形态发生蛋白-2/壳聚糖/硫酸葡聚糖(rhBMP-2/CS/DS) 复合微球和重组人骨形态发生蛋白-2/壳聚糖 (rhBMP-2/CS) 微球对SD大鼠体内异位成骨的影响。 方法　随机将36只SD大鼠平均分为三组（n=12）,分别为A组 (rhBMP-2), B组(rhBMP-2/CS), C组(rhBMP-2/CS/DS)。制备股四头肌肌袋模型后,分别将三种材料植入股四头肌肌袋肌间隙中。分别在4,8和12周时大体观察植入区组织硬度,每组处死4只大鼠后取出异位骨块,并切取异位骨化的组织行micro-CT扫描及 Mimics软件三维重建;检测各组织块骨体积分数（bone volume fraction,BVF）、骨小梁厚度（trabecular thichness,Tb.Th）、骨密度（bone mineral density,BMD）;并行组织学观察和ALP活性、钙含量检测。 结果 4周时,A、B、C三组植入区周围组织质地均稍硬,三者并无明显区别;8周和12周时,三组植入区硬度明显增加,且C组比A、B组质地更硬。4周时,HE染色可见三组有少量骨组织形成,但不明显;B、C两组BVF、Tb.Th、BMD,碱性磷酸酶（ALP）活性、钙含量均高于A组;B、C两组以上指标差异无统计学意义。8、12周时,HE染色可见到三组骨组织逐渐增多,并逐渐成熟,且B、C两组可见到比A组更成熟的骨组织,C组骨组织比B组更成熟;B、C两组BVF、Tb.Th、BMD,ALP活性、钙含量均高于A组,C组以上指标均高于B组。 结论　rhBMP-2/CS/DS纳米缓释微球的成骨效果明显强于rhBMP-2/CS纳米微球和单独rhBMP-2,其可能在骨组织工程领域有较好的运用前景。     

矢状化小关节角度与退变性腰椎滑脱间关系的CT影像研究

目的 探讨矢状化小关节角度(FJA)与退变性腰椎滑脱(DLS)之间的关系。方法 回顾性研究。2010年1月—2018年5月首都医科大学宣武医院骨科单节段L_4/5 DLS住院患者89例纳入DLS组,按年龄分为A1、B1两亚组,A1组44例(男14例、女30例),年龄＜65岁;B1组45例(男17例、女28例),年龄≥65岁。对照组100例为同期骨科门诊腰腿痛患者,性别、年龄与DLS组相当,但未见腰椎滑脱者。按年龄分为A2、B2两亚组,A2组54例(男18例、女36例),年龄＜65岁;B2组46例(男15例、女31例),年龄≥65岁。在腰椎CT软组织窗测量各组L_4/5和L_3/4节段FJA,并应用SPSS 22.0统计学软件对患者FJA、小关节不对称(FT)程度和小关节退变分级之间的差异进行组间对比分析。结果 DLS组内,L_3/4节段A1组和B1组FJA分别为54.73°±7.26°和56.60°±6.94°,差异无统计学意义(P＞0.05);L_4/5节段A1组、B1组FJA分别为58.43°±10.41°和63.28°±6.56°,差异有统计学意义(P＜0.05)。对照组内,L_3/4节段A2和B2组FJA分别52.16°±10.07°和54.66°±8.66°,L_4/5节段A2组、B2组FJA分别为45.36°±7.78°和47.82°±9.65°,差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。DLS组与对照组L_3/4、L_4/5节段FJA比较,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。两组内各亚组间FT比较,L_3/4与L_4/5节段差异均无统计学意义(P值均＞0.05);DLS组与对照组组间FT比较,在L_4/5节段差异有统计学意义(P＜0.05),在L_3/4节段差异无统计学意义(P＞0.05)。在L_4/5节段及L_3/4节段,小关节退变程度DLS组均高于对照组, DLS组内B1组均高于A1组,差异均有统计学意义(P值均＜0.01);而对照组内两亚组间比较差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。结论 DLS患者具有更加矢状化的FJA,这可能是疾病发生发展过程中二次重塑的结果。     

涉及C2水平的长节段颈椎后纵韧带骨化症的手术疗效观察

目的 探讨涉及C₂水平的长节段颈椎后纵韧带骨化(OPLL)症的手术方式及疗效。方法 对2011年5月—2014年11月第二军医大学附属长征医院脊柱外科手术治疗的42例涉及C₂水平长节段OPLL症患者的临床资料进行回顾性研究。其中男22例、女20例,平均年龄56.2岁。依术式不同将其分为A、B两组,A组21例行单纯C_3～7后路椎管扩大成形术,B组21例行C_3～7后路椎管扩大成形加C₂椎板下缘减压术,比较两组患者术后JOA评分及评分改善率、颈椎曲度及C_2～3椎体间活动度。结果 42例患者均顺利完成手术。A组中1例术后发生C₅神经根麻痹,A组中1例、B组中2例术后出现轴性疼痛,予相应处理后痊愈。术后随访6个月～4年,平均随访2.1年。术后3个月及末次随访时B组JOA评分及评分改善率均高于A组,差异均有统计学意义(t值分别为7.203、6.644,P值均＜0.01)。术后3个月及末次随访时两组患者颈椎曲度及C_2~3椎体间活动度差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。结论 对于涉及C₂水平长节段颈椎OPLL症患者,若K线阳性,行C_3~7后路椎管扩大成形加C₂椎板下缘减压术,可以取得满意疗效。     

健康国人颈椎和腰椎体积骨密度的定量CT研究

目的 探讨国人健康成人颈椎和腰椎体积骨密度值(vBMD)分布情况。方法 采用横断面研究方法。2014年12月—2016年1月北京积水潭医院招募770名健康志愿者,其中男329名,女441名,年龄21～59岁。志愿者按年龄分为4组:A组(21～30岁)142人,B组(31～40岁)262人,C组(41～50岁)263人,D组(51～60岁)103人。采用日本TOSHIBA 128排CT机对志愿者行颈椎和腰椎定量CT扫描,并使用Mindways骨密度测量软件测量C₂～C₇、L₂～L₄椎体的vBMD值。采用单因素方差分析分别比较颈、腰椎中vBMD在不同性别、年龄组、节段的分布情况,男性、女性颈腰椎间各椎体vBMD的相关性采用Pearson相关分析。结果 男性志愿者C₂～C₇和L₂～L₄椎体vBMD分别为(288.40±60.63)、(275.71±56.33)、(283.91±59.62)、(278.95±53.76)、(253.38±49.99)、(217.94±44.96)和(151.64±31.74)、(145.22±31.77)、(147.16±35.81)mg/cm³,女性志愿者分别为(329.24±74.34)、(313.88±67.86)、(328.54±73.40)、(323.22±72.53)、(286.44±66.36)、(251.53±58.63)和(168.50±37.10)、(160.78±37.00)、(162.81±37.10)mg/cm³。无论男性还是女性,颈椎及腰椎的体积骨密度值均随着年龄增长而逐渐下降,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。男性志愿者同一年龄组内比较:C₂～C₇不同椎体的vBMD均呈下降趋势,差异均有统计学意义(P值均＜0.05);而L₂～L₄不同椎体的vBMD差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。女性志愿者同一年龄组内比较:C₂～C₇不同椎体的vBMD均呈下降趋势,差异均有统计学意义(P值均＜0.05);D组L₂～L₄各椎体的vBMD均呈下降趋势,差异有统计学意义(P＜0.05),其他年龄组vBMD差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。无论是男性或女性志愿者,在任何年龄组,颈椎vBMD均＞200 mg/cm³,腰椎vBMD值均＜200 mg/cm³,颈椎vBMD值均高于腰椎(P值均＜0.01)。男性、女性颈腰椎不同椎体间vBMD值均具有显著的相关性(r_男性=0.509～0.968, r_女性=0.658～0.976, P值均＜0.01);男性中,r_颈椎间=0.667～0.928,r_腰椎间=0.850～0.968,r_{颈椎与腰椎间}=0.509～0.675;女性中,r_颈椎间=0.754～0.933,r_腰椎间=0.956～0.973,r_{颈椎与腰椎间}=0.658～0.752;颈椎间或腰椎间vBMD相关系数均高于颈腰椎之间相关系数。结论 颈椎和腰椎vBMD在不同性别、年龄、节段分布存在差异,但各椎体vBMD均存在中-强相关性。本研究结果可为临床监测骨质疏松、评估骨折风险提供参考数据。     

纳米羟基磷灰石/重组人骨形成蛋白-2复合人工骨的实验研究

目的：探讨纳米羟基磷灰石复合重组人骨形成蛋白-2人工骨（Nano-HA／rhBMP-2）的骨缺损修复能力，为临床骨缺损修复提供依据。方法：采用新西兰大白兔75只，单侧桡骨制备骨缺损动物模型，以Nano-HA／rhBMP-2复合人工骨植入骨缺损处进行修复作为实验组（A组），以Nano-HA人工骨（B组）及空白组（C组）作为对照组；术后4周、8周、12周分别行大体标本观察、X线、扫描电镜（SEM）、放射性核素骨扫描（ECT）及生物力学测试，综合评价Nano-HA／rhBMP-2复合人工骨对骨缺损的修复能力及对机体的影响。结果：Nano-HA／rhBMP-2复合人工骨、Nano-HA人工骨均可促进新骨形成，前者新骨形成量大，骨缺损修复能力明显优于后者，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论：Nano-HA／rhBMP-2复合人工骨具有良好的骨缺损修复能力，可望成为一种理想的骨缺损修复材料。     

中空羟基磷灰石复合rhBMP-2修复骨缺损过程的再血管化研究

目的　探讨和观察中空羟基磷灰石复合rhBMP-2在骨缺损修复过程的再血管化。  方法　将48只成年的新西兰雄性大白兔制作成桡骨骨缺损模型,随机分3组,各组分别植入以下材料：中空HA/ rhBMP-2复合人工骨、单纯中空HA人工骨、单纯rhBMP-2。植入后于4、8、12、16周分别注射99mTc-MDP进行放射性核素骨显像并监测骨缺损修复过程中再血管化情况,同时进行大体、X线、组织学观察。  结果　术后各时间段,中空HA/ rhBMP-2复合人工骨组在X线及放射性核素聚集强度明显高于单纯中空HA人工骨组(P<0.05) ,表现为成骨代谢活跃及早期的再血管化能力。  结论　中空HA/ rhBMP-2复合人工骨具有良好的骨缺损修复能力,成骨活性持久,再血管化能力强,有望成为一种理想的骨缺损修复材料。     

成人正常胸、腰椎体双源双能CT虚拟去钙骨髓成像量化标准值研究

目的 探讨成人正常胸、腰椎体双源双能CT虚拟去钙(VNCa)骨髓成像的量化标准值。方法 对2016年8—11月山东大学齐鲁医院200名正常体检者进行前瞻性胸、腰椎双源双能量CT扫描,按年龄、性别分为<45岁的男性和女性组以及≥45岁的男性和女性组,4组各50人。在虚拟去钙技术下,测量获得T₃~L₅各椎体的骨髓CT值,再根据测得的各椎体的骨髓CT值的相近程度分成T₃~T₅、T₆~T₉、T₁₀~L₁、L₂~L₅ 4部分并取均值,采用独立样本t检验探讨上述测量参数在不同年龄分组及性别分组之间的差异。结果 ＜45岁组胸、腰椎的骨髓CT值分别为(-29.00±10.62)HU、(-35.81±12.36)HU,均高于≥45岁组的(-41.67±17.16)HU、(-44.81±14.35)HU,差异均有统计学意义(t=-6.326、-4.746,P值均<0.01)。<45岁女性组胸、腰椎的骨髓CT值分别为(-27.76±9.55)HU、(-37.56±9.05)HU,均分别高于≥45岁女性组的(-37.80±15.97)HU、(-45.45±14.04)HU,差异均有统计学意义(t=3.818、3.339,P值均＜0.01);<45岁男性组胸、腰椎的骨髓CT值分别为(-30.73±12.16)HU、(-33.91±14.64)HU,均分别高于≥45岁男性组的(-46.07±17.42)HU、(-44.68±14.84)HU,差异均有统计学意义(t=5.105、3.653,P值均＜0.05);<45岁组的男、女性的胸椎骨髓CT值比较差异无统计学意义(P＞0.05),但≥45岁组的男、女性的胸椎骨髓CT值比较差异有统计学意义(t=2.474,P＜0.05);<45岁组和≥45岁组的男、女性间腰椎的骨髓CT值比较,差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。观察对象胸、腰椎体的骨髓CT值均与年龄呈负相关(r=-0.463、-0.402,P值均＜0.01)。对于T₃~T₅、T₆~T₉、T₁₀~L₁、L₂~L₅ 4段椎体平均骨髓CT值而言,<45岁组的各段骨髓CT值均高于≥45岁组的骨髓CT值(P值均＜0.01);不同性别间比较,仅≥45岁组的T₆~T₉、T₁₀~L₁椎体节段骨髓CT值比较差异有统计学意义(t=3.177、-2.326,P值均＜0.05)。本组检测者CT辐射剂量容积CT剂量指数和剂量长度乘积分别为4.53～18.79(8.73±2.98)mGy和117.34～1678.42(421.53±230.85)mGy·cm,有效辐射剂量为(6.35±3.43) mSv。结论 正常人胸、腰椎双源双能VNCa骨髓成像的量化CT值较为稳定,可为椎体疾病的诊断提供客观的量化标准值,且其辐射剂量值并未增加甚至降低。     

Bone regeneration using photocrosslinked hydrogel incorporating rhBMP-2 loaded 2-N, 6-O-sulfated chitosan nanoparticles

Although rhBMP-2 has excellent ability to accelerate the repair of normal bone defects, limitations of its application exist in the high cost and potential side effects. This study aimed to develop a composite photopolymerisable hydrogel incorporating rhBMP-2 loaded 2-N, 6-O-sulfated chitosan nanoparticles (PH/rhBMP-2/NPs) as the bone substitute to realize segmental bone defect repair at a low growth factor dose. Firstly rhBMP-2 loaded 2-N, 6-O-sulfated chitosan nanoparticles (rhBMP-2/NPs) were prepared and characterized by DLS and TEM. Composite materials, PH/rhBMP-2/NPs were developed and investigated by SEM-EDS as well as a series of physical characterizations. Using hMSCs as an in vitro cell model, composite photopolymerisable hydrogels incorporating NPs (PH/NPs) showed good cell viability, cell adhesion and time dependent cell ingrowth. In vitro release kinetics of rhBMP-2 showed a significantly lower initial burst release from the composite system compared with the growth factor-loaded particles alone or encapsulated directly within the hydrogel, followed by a slow release over time. The bioactivity of released rhBMP-2 was validated by alkaline phosphatase (ALP) activity as well as a mineralization assay. In in vivo studies, the PH/rhBMP-2/NPs induced ectopic bone formation in the mouse thigh. In addition, we further investigated the in vivo effects of rhBMP-2-loaded scaffolds in a rabbit radius critical defect by three dimensional micro-computed tomographic (μCT) imaging, histological analysis, and biomechanical measurements. Animals implanted with the composite hydrogel containing rhBMP-2-loaded nanoparticles underwent gradual resorption with more pronounced replacement by new bone and induced reunion of the bone marrow cavity at 12 weeks, compared with animals implanted with hydrogel encapsulated growth factors alone. These data provided strong evidence that the composite PH/rhBMP-2/NPs are a promising substitute for bone tissue engineering.     

人体脊柱胸腰段椎骨显微骨硬度分布特征研究

目的 探讨人体胸腰椎段椎骨显微骨硬度的分布特征及临床应用前景。方法 选取3具新鲜成人尸体标本,取出其T₁₁~L₂椎骨后剔除软组织。将每一个椎骨分为椎体区和附件区,经高精慢速锯切割成若干厚约3 mm的骨组织切片,12块椎骨标本共计产生72个骨组织切片。应用维氏显微硬度测量仪测量骨组织切片不同区域皮质骨和松质骨的显微硬度值,每一个区域选取5个有效显微硬度值,全体有效值的平均值作为该区域的硬度值。结果 12块椎骨共进行660次有效压痕实验并取得显微硬度值。(1)胸腰段椎休总体硬度为11.6 ~48.3 HV,其中皮质骨硬度为13.8~48.3(31.62±5.66) HV,松质骨硬度11.6~44.9 (29.62±5.38) HV;(2) 胸腰段椎体区和附件区皮质骨硬度分别为(29.99 ±5.27)HV和(32.92 ±5.63) HV,松质骨硬度分别为(28.44 ±4.79) HV和(30.81±5.71)HV,附件区均高于椎体区,差异均有统计学意义(t=5.098、2.011, P值均＜0.05);(3)椎体区皮质骨硬度由高到低依次为下终板(33.94±4.31)HV、上终板(29.76±4.35)HV、外周终板(28.13±5.07)HV,下终板皮质的骨硬度高于上终板、外周终板,差异均有统计学意义(P值均＜0.05);(4)附件区皮质骨中,硬度由高到低依次为椎弓根皮质(34.78 ±5.30)HV、上关节突(33.73±5.68)HV、椎板(33.15±5.28)HV、横突(31.69±5.37)HV和下关节突(31.26 ±5.91)HV,其中椎弓根皮质骨硬度与横突和下关节突相比,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。结论 本实验首次应用维氏显微硬度方法对人体胸腰椎段椎骨显微硬度的分布规律进行研究,发现胸腰椎段椎骨附件区皮质骨、松质骨骨硬度分别高于椎体区皮质骨、松质骨骨硬度,胸腰椎段T₁₁~L₂之间、不同标本的胸腰椎段的骨显微硬度存在差异,但分布规律相对一致,是微观结构、力学承载共同作用的结果,符合人体正常生理及负重功能。本研究结果可为3D打印制备具有梯度硬度的人工椎骨提供数据支持。     

缓释型重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料诱导骨形成

背景：重组人骨形态发生蛋白2在体内半衰期短、易降解代谢,达不到理想的骨再生效果。 目的：制备缓释型重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料,并观察其缓释性能、骨诱导活性。 方法：将重组人骨形态发生蛋白2与壳聚糖混合制备壳聚糖膜,涂覆于生物骨修复材料表面,ELISA方法检测其体外释药性能。茜素红染色检测缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨材料、重组人骨形态发生蛋白2生物骨材料、单纯骨填充材料诱导C2C12细胞骨钙蛋白的形成,观察其诱导成骨细胞能力。同时将3种骨修复材料植入清洁级KM小鼠股部肌袋内,2周后检测新生骨Ca2+离子含量,评价其异位骨诱导能力。 结果与结论：材料表面的壳聚糖膜分布均匀,负载的重组人骨形态发生蛋白2呈团簇状。重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料体外释药存在突释,前4 d释放量达总药量的50%,持续至12 d,释药量达到90%,第18天时释放完全。与单纯骨填充材料、重组人骨形态发生蛋白2生物骨材料相比,缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料诱导C2C12细胞向成骨晚期分化能力与异位骨形成能力显著增强(P < 0.05)。结果提示缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料缓释性能好,促进骨形成能力强。     

Injectable rhBMP-2-loaded chitosan hydrogel composite: osteoinduction at ectopic site and in segmental long bone defect

Carriers for bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) used in clinical practice still suffer from limitations such as insufficient protein retention. In addition, there is a clinical need for injectable carriers. The main objective of this study was to assess bone forming ability of rhBMP-2 combined either with chitosan hydrogel (rhBMP-2/CH) or chitosan hydrogel containing β-tricalcium phosphate (β-TCP) (rhBMP-2/CH/TCP). Formulations were first compared in a rat ectopic intramuscular bone formation model, and the optimal formulation was further evaluated in healing of 15-mm critical size defect in the radius of a rabbit. Three weeks after injection ectopically formed bone was analyzed by microcomputerized tomography (micro-CT) and histology. Significantly higher (4.7-fold) mineralized bone formation was observed in the rhBMP-2/CH/TCP group compared to rhBMP-2/CH group. In a pilot study, defect in a rabbit radius treated with rhBMP-2/CH/TCP showed incomplete regeneration at 8 weeks with composite leakage from the defect, indicating the need for formulation refinement when segmental defect repair is foreseen.     

重组人骨形态发生蛋白2壳聚糖纳米微球的制备及体外细胞毒性

背景：通过各种微球负载骨生长因子使骨形态发生蛋白达到缓释效果逐渐成为研究热点,但关于载药壳聚糖纳米微球的生物相容性特别是细胞毒性的报道较少。 目的：对重组人骨形态发生蛋白2壳聚糖纳米微球进行细胞毒性检测,评估应用壳聚糖纳米微球作为重组人骨形态发生蛋白2缓释载体的生物安全性。 方法：通过离子交联法制备空白壳聚糖纳米微球,应用透视电镜观察微球的形态,激光粒径分析其粒径分布;通过重组人骨形态发生蛋白2壳聚糖纳米微球体外细胞毒性试验评估微球的生物安全性。 结果与结论：离子交联法制备的壳聚糖微球,球形规整,分散均匀,微球平均粒径为230 nm,分布较集中。载药及空白微球的反应分级为0或1级,均为合格。提示,离子交联法制备可成功制备出负载重组人骨形态发生蛋2的纳米微球,且微球细胞毒性检测合格,为进一步的骨组织工程研究提供理论实验基础。     

依据颈椎曲度确定开门宽度在单开门椎板成形术中的应用

目的 探讨依据颈椎不同曲度确定开门宽度在单开门椎板成形术中应用的可行性和临床效果。方法 回顾性分析2012年2月—2014年1月第二军医大学附属长征医院脊柱外科行颈椎后路单开门椎板成形术治疗76例颈椎病患者的临床资料,其中颈椎后纵韧带骨化症48例,多节段脊髓型颈椎病28例。根据术前颈椎曲度不同分为3组:颈椎前凸角<10°为A组(21例),>40°为B组(16例),10°～40°为C组(39例)。根据开门宽度不同A组分为A1组(12 mm)和A2组(10 mm),B组分为B1组(8 mm)和B2组(10 mm),C组开门宽度均为10 mm。分别对术前和术后1周时神经功能JOA评分,记录术后各组出现神经根麻痹发生情况,并进行比较。结果 患者术后均获得随访,随访时间12.6～27个月,平均(19.3±4.7)个月。术后各组患者神经功能均有不同程度恢复,术后1周与术前JOA评分相比差异均有统计学意义(P值均<0.05);神经功能改善率A1组为50.21%±18.77%、A2组为42.06%±15.21%,B1组为53.53%±13.78%、B2组为57.89%±19.05%,C组为55.73%±14.59%,各组差异均无统计学意义 (P值均>0.05)。C₅神经根麻痹发生率A1组及 A2组均为0,B1组为1/9、B2组为2/7,C组为5.1%(2/39),其中B2组发生率较其他组高,但组间比较差异无统计学意义(Hc=7.322, P>0.05)。结论 采用单开门椎管扩大成形术治疗颈椎病简单、可行,可取得较好的临床疗效;术前根据不同颈椎曲度选择不同的开门宽度,在获得满意的神经功能改善前提下,有可能减少C₅神经根麻痹的发生率。