压缩载荷下猪腰椎间盘髓核摘除后力学行为的实验研究

为研究退变及摘除髓核后腰椎间盘的力学行为,对猪腰椎间盘进行压缩实验。髓核摘除并经胰蛋白酶处理后的椎间盘作为实验组,正常椎间盘作为对照组。考虑载荷大小及加载速率的影响,得到椎间盘应力和应变关系、瞬时弹性模量及蠕变性能,并建立了蠕变本构模型。结果发现:随着压缩载荷和加载速率的增大,实验组的应变及蠕变与对照组相比均明显增大,瞬时弹性模量与对照组相比则明显减小,这表明髓核摘除后,椎间盘的承载能力受压缩载荷大小及加载速率的影响明显大于正常椎间盘。实验组仍可以采用Kelvin三参量固体模型描述其蠕变性能,预测腰椎间盘去核后的蠕变行为。研究结果可为椎间盘疾病的临床治疗及术后康复提供理论基础。     

改变力学环境后松质骨胞元结构的预测

松质骨是骨的重要组成部分,结构疏松、多孔,由针状、片状骨小梁组成多种胞体,其结构称为胞元结构。正常生理状态下,骨质的形成与吸收呈平衡态,骨结构稳定,当骨所处的力学环境发生变化时,骨的结构形态也随之变化。松质骨细观结构数值模拟变化的力学环境与骨结构的关系目前未见报道,本文是采用带有生理限定应力的自适应生理模型与有限元相结合的方法,在力学环境发生变化后用计算机预测松质骨胞元结构;定量的研究了松质骨胞元结构从一种优化平衡态到另一种平衡态与其力学环境的关系,模拟了松质骨胞元结构的变化与力学环境的适应性。把这种骨结构预测从宏观水平提高到细观水平。     

以骨基质明胶及软骨基质构建一体化纤维环-髓核双相支架的实验研究

 目的 以骨基质明胶和软骨基质构建一体化纤维环-髓核双相支架,并检测其理化性能及细胞相容性。方法 制备中空骨基质明胶环,并注入脱细胞软骨匀浆,经冷冻干燥、交联后制备成一体化纤维环-髓核双相支架。行Hoechst 33258、天狼星红、HE染色,扫描电镜观察支架内部结构,检测支架孔隙率和吸水率,检测双相支架复水后的力学性能。分离山羊纤维环和髓核细胞,接种至双相支架的相应部位,体外培养48 h,扫描电镜、活/死细胞染色评价支架与细胞的生物相容性。结果 镜下Hoechst 33258染色未见细胞残留,天狼星红染色阳性,HE染色示两部分结合紧密。扫描电镜可见支架呈多孔结构,孔隙相连通,纤维环相孔径为(401.4±13.1) μm,髓核相孔径为(112.4±21.8)μm。支架孔隙率为73.37%±2.56%,支架吸水率为655.7%±78.6%。支架压缩弹性模量为(49.06±15.57)kPa,小于正常椎间盘的(135.9±28.9)kPa,但在同一数量级。扫描电镜观察细胞黏附于支架表面,细胞周围有基质分泌,live/dead细胞染色示细胞在支架上活性良好。结论 以天然骨基质明胶和软骨基质构建的一体化纤维环-髓核双相支架,无免疫原性,具有良好的孔径和孔隙率,支架两部分连接处结合紧密,在结构、生化成分及生物力学性能上与椎间盘组织相似,且具有良好的生物相容性。     

微创双板矫治漏斗胸的术中力学测量及影响因素

目的：探讨微创双矫形板矫治漏斗胸的生物力学及影响因素。方法2012年7月～2013年2月,连续对38例漏斗胸（儿童组和成人组各19例）行微创双矫形板矫治术。术前测量胸围、身高和体重;胸部CT扫描三维重建并测量漏斗胸指数（Haller index,HI）。用微创方法矫治,术中均使用2根矫形板;并用电子显示拉力计测量抬举胸骨单纯成形力、施压成形力和矫形板支撑压力,专用软件分析。结果38例用2根矫形板术中所测支撑胸壁的压力成人组高于儿童组,但仅有下板施压成形力[成人（207．2±37．0）N,儿童（175．2±36．8）N,t＝2．670,P＝0．011]和上板的矫形板压力[成人（75．1±21．9） N,儿童（60．6±13．7）N,t＝2．249,P＝0．020],2组差异有显著性（P＜0．05）;2组组内比较上、下板压力差异均无显著性。成人组下板单纯成形力、施压成形力和上板施压成形力与胸围显著正相关（r＝0．545、0．681、0．581,P＝0．016、0．001、0．009）,上板和下板单纯成形力、施压成形力与体重显著正相关（r＝0．504、0．704和0．483、0．614,P＝0．028、0．001和0．036、0．005）;而3个压力与身高无关。儿童组3个压力与身高、体重、胸围均无关。结论微创矫治漏斗胸术中胸廓成形力成人高于儿童,抬举胸骨压力强度与成人的胸围、体重有关。     

B超引导经皮肝穿刺置管引流治疗细菌性肝脓肿

目的:探讨B超引导经皮肝穿刺置管引流治疗细菌性肝脓肿的临床治疗价值。方法:2003年7月～2012年5月期间,对45例细菌性肝脓肿患者进行B超引导经皮肝穿刺置管引流术,肝右叶34例,肝左叶11例。结果:45例患者全部治愈,穿刺置管成功率达100%,无出血、胆漏及腹腔感染等并发症,留置引流管时间4～9天,穿刺置管后平均住院时间为6天。结论:B超引导经皮肝穿刺置管引流治疗细菌性肝脓肿具有效果显著、安全、操作简便、廉价、微创等优点,具有重要的临床应用价值,可作为临床治疗细菌性肝脓肿的首选方法。     

兔骨髓基质细胞在纤维蛋白胶中的立体培养

目的：应用纤维蛋白胶作为细胞支架进行兔骨髓基质细胞立体培养,探讨其作为新型骨组织工程支架材料的可行性.方法：实验于2001-09/2002-03在吉林大学中日联谊医院卫生部创伤骨科研究室、吉林大学再生医学研究所完成.采用兔骨髓基质细胞作为种子细胞在CO2孵箱中进行传代培养后,收集扩增的骨髓基质细胞与新型支架材料纤维蛋白胶复合后再进行培养4周,采用相差显微镜、电子显微镜、苏木精-伊红染色等手段观察骨髓基质细胞在纤维蛋白胶中的生长状况.结果：用相差显微镜、电子显微镜、苏木精-伊红染色均可观察到骨髓基质细胞在不同强度的纤维蛋白胶中的生长状态不同,在低强度纤维蛋白胶中活性好,扩增迅速,而在高强度纤维蛋白胶中细胞生长缓慢,数量少或逐渐死亡.结论：骨髓基质细胞在低强度纤维蛋白胶中能够良好扩增生长.纤维蛋白胶具有孔隙适宜、可塑性强,可降解等优点,是优良的细胞生长支架载体.     

高重力下成骨细胞的力学生物学响应

骨适应性力学环境中,成骨细胞作为骨形成的主要功能细胞,也是感应力学载荷的主要细胞之一。目前随着科技的发展,越来越多的航天员、飞行员等暴露于高重力环境中。为了更好了解和认识高重力下成骨细胞的力学生物学响应,综述高重力下成骨细胞形态及增殖、基因表达、细胞因子分泌以及信号转导通道等力学生物学方面的研究进展,为高重力环境下骨组织的力学生物学研究提供思路和准备。     

滚压载荷生物反应器促进兔骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的研究

[目的]观察滚压载荷生物反应器对BMSCs-琼脂糖复合体中BMSCs向软骨细胞诱导分化的作用。[方法]分离新西兰兔BMSCs,培养至第3代后与低熔点琼脂糖复合成凝胶块并在自制的模具中形成直径为4 mm、高4 mm的圆柱形胶块。将样本分为TGF-β1+力学组、TGF-β1组、力学组和对照组。在第7、14、21 d时去各组标本进行实时定量PCR、GAG含量检测以及组织学染色。[结果]TGF-β1+力学组II型胶原基因表达在第7、14、21 d 3个时间点随时间的推移逐渐增强,并在第21 d时显著增强。TGF-β1+力学组蛋白聚糖基因在第21 d时也较对照组显著增强并且高于其他两组。对照组的II型胶原和蛋白聚糖基因在3个时间点均见明显增强。TGF-β1+力学组GAG含量在3个时间点均明显升高(P<0.05)并且均高于其余三组。TGF-β1+力学组标本甲苯胺蓝染色较其余各组明显蓝染,并有软骨陷窝样结构。[结论]滚压载荷生物反应器可以有效促进BMSCs-琼脂糖复合体中BMSCs向软骨细胞诱导分化。在结合TGF-β1后这种促进作用更加明显。     

PKH26荧光标记牛尾髓核细胞的实验研究

【摘要】 目的 探讨PKH26荧光标记在牛尾髓核细胞的应用研究。方法 从牛尾椎间盘中分离髓核组织,通过酶消化法获取原代细胞,倒置显微镜下观察,P1代髓核细胞进行番红O、甲苯胺蓝和Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色,对P1代髓核细胞进行PKH26荧光染料标记,并对标记后细胞的活性、荧光强度（0、14、28d）及增殖特性进行评估。结果 分离得到的髓核细胞数为1.56±0.35×106/g,倒置显微镜下,原代细胞4d开始贴壁,细胞成群生长,13d铺满瓶底,原代细胞、 P1代细胞均呈类软骨样细胞形态;P1代髓核细胞甲苯胺蓝染色异染、番红O染色和Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色阳性;PKH26标记前后细胞活性均在95%以上,0d、14d、28d呈递减趋势,但28d时细胞仍可以检测出较强的荧光,标记后的细胞生长曲线与标记前的细胞生长曲线差异无统计学意义（P＞0.05)。结论 牛尾髓核组织中可以分离出数量满意的髓核细胞,而且具有软骨样细胞的表型,可以用作种子细胞;PKH26标记后的髓核细胞无生物学特性的变化,可以用作髓核细胞体内研究的示踪染料。     

构建关节软骨的滚压加载装置

背景:通常使用的加载装置或反应器有灌流式生物反应器、液压系统、直接动态压缩装置、剪切系统、拉伸装置或其中部分的组合.以上每一种载荷单独作用都没有实现软骨功能化培养,但即使是这几种的组合也不足以表征软骨的力学状态,构建的软骨功能与天然软骨仍有较大差距.目的:首次提出和研制了一种用于关节软骨构建的滚压加载装置,并在滚压加载条件下分析软骨的受力状态.方法:该装置包括滚动控制系统和压缩调节机构.滚动控制系统通过步进电机、丝杠控制辊子滚动速度,由齿轮和齿条啮合形成辊子纯滚动,辊子能够以均匀速度滚过培养物.压缩调节机构通过楔形滑块的相对滑动可以保证工作面平行升降,从而可以对培养物产生均匀、可调的压缩量.结果与结论:该装置对培养物提供了滚压的力学条件,使培养物处于动态压缩变形和剪切变形的复合加载过程.在滚压的力学条件下,有限元分析表明培养物受到复杂力学状态.培养物浅表层受到交替出现的压力、拉应力;中层在滚动方向平面内应力与表面有一定夹角,角度由45°～+45°呈周期变化;深层处应力都为压应力,与3个坐标轴方向接近.该装置的加载运动方式与关节的运动方式一致,滚压加载可能有利于功能化关节软骨结构、功能的构建.