The Ulutas Medical Journal p-ISSN 2149-0430 e-ISSN 2149-388X

The Ulutas Medical Journal · ISSN 2149-0430 (印刷版), 2149-388X (在线版) · https://www.ulutasmedicaljournal.com/?mno=76905

原创论著 · 开放获取

利用冠状骨骼增殖物、去地雷化骨骼基质和合成陶瓷生物玻璃进行大鼠骨骼断裂

标题、摘要和全文为机器翻译。 英文原文

  • Sakir Alper CANSEVER1
  • Zafer Aydogan2
  • Raif Ozden3
  1. Department of Orthopedics and Traumatology, Tarsus State Hospital, Mersin, Turkey ROR
  2. Hatay State Hospital, Department of Orthopedics and Traumatology, Hatay, Turkey ROR
  3. Mustafa Kemal University, Department of Orthopedics and Traumatology, Hatay, Turkey ROR
下载 PDF (792.8 KB) 引用方式 doi:10.5455/umj.20191206042123

摘要

导言:作为骨骼肿瘤手术的尝试过程中出现的创伤,骨感染,和骨缺陷,可以用骨骼切除术治疗. 本研究的目的是调查使用不同种类的骨折治疗的骨折愈合水平. 材料与方法:40只雄性维星-阿尔比诺大鼠被用作4个不同的组,每个组有10只大鼠. 其组别包括假肢,皮质分泌的模拟骨灰,去矿化的骨质基质,以及合成陶瓷生物玻璃. 对所有鼠类进行了生物机械和病理评估。 结果: 组织学评价的平均分数如下:假名5.5±1.64,第1组5.62±2.38,第2组6.9±1.19,第3组7.4±1.17。 在组织病理学发现(p=0,041)方面,各群体之间存在显著差异. 组对的p值如下:sham和2组,p=0.857;sham和3组,p=0.049;sham和4组,p=0.011;2和3组,p=0.22;2和4组,p=0.087;3和4组,p=0.37. 结论:历史病理学的研究结果表明,阿洛格拉夫病变对修复有缺陷的骨折具有辅助作用。 然而,脱矿后的骨质基质和生物活性玻璃-宫内膜都看到了过敏腺的生物力学正效应.

关键词

全文

全文为机器翻译；以英文原文为准。 英文原文

导言

骨骼系统是一个至关重要的结构,为人体器官和系统正常运转提供必要的支持. 该系统经常受到环境因素和人类因素的伤害。 (1)骨骼系统损伤可能从简单的软组织损伤到骨折等严重疾病,视创伤的严重程度而定。 (2)骨折造成的病理不仅限于骨骼组织. 周围的软组织和器官系统将受到不利影响 (3, 4)影响断裂愈合过程的两个主要因素是血液供应和断裂的稳定性。 (5). 众所周知,其他几个因素也影响骨折的愈合过程,如骨组织的状况和构型,围骨,以及周围肌肉/软组织. 这些因素的健康功能和它们之间的关系会影响断裂的愈合 (6)有关断裂愈合的研究侧重于断裂的固定性、影响断裂的系统和局部因素、断裂的电气和音频刺激以及超阻氧应用。 许多科学家正在试图开发新的方法来更好地理解骨骼的愈合过程,并确保骨骼系统的健康愈合. (5, 7)。 。 。

骨组织具有广泛的再生能力;可以完全恢复其原始结构和功能. (8)然而,在某些情况下,如创伤、感染、囊肿和肿瘤,骨缺陷可能无法完全愈合。 在这种情况下,骨质缺陷可能需要用骨骼取代,以启动、加速或促进愈合过程。 (9)在这项研究中,大鼠的右股骨骨折形成骨质缺陷,然后是内膜固定。 第六个星期,骨折用不同的gra处理. 对不同遗传处理的病理学和生物力学方面进行了调查。

材料和方法

学习设计

在这项实验研究中,我们调查了不同遗传材料对缺陷鼠股骨骨折的愈合过程的影响. 这项研究是在我们的实验动物研究实验室进行的,共有80只雄性维斯塔-阿尔比诺大鼠从研究所的实验室动物和研究实验室获得。 该研究获穆斯塔法·凯末尔大学医学院研究与考试委员会批准,涉及实验动物的使用(25.12.2016 - 2014/11/1). Wistar Albino大鼠都是雄性,年龄超过12周,体重在280-320克(图1)之间.

图1:Wistar Albino鼠的制备情况
Figure 1. 制备Wistar Albino鼠类

实验组

鼠类被随机分为4组. 第1组与取消的Allograft(TranZgraft 、TBI/Tission International,美国)进行了处理,第2组与去矿化骨基(DBM)进行了处理(SureFuse 、Hans Biomed Corp.,韩国首尔),第3组与生物活性玻璃-致癌(BonAlive putty 、BonAlive生物材料有限公司,芬兰图尔库)。 控制器( U)虚假组未经任何材料处理。 对老鼠的饮食没有限制。 实验对象被保存在最佳的老鼠避难所,平均22个(单位:千美元)C温度和12小时轻度/12小时的黑暗循环. 实验对象被喂食干老鼠食物.

患者的护理和营养由指定人员提供,并由兽医监督。 6周后,所有老鼠都因过量氯胺酮(100毫克/千克/氯胺酮)和宫颈失常而牺牲. 牺牲对象的股骨被从之前的切口地点取出并切除(图-2). 股骨被保存在10%的缓冲甲醛溶液中,直到组织病理学和生物力学检查.

外科技术

药物的剂量是通过每个药物的重量个别确定的。 麻醉药[50毫克/千克Ketamine HCl(Ketalar®, Pfizer,美国)和10毫克/千克Xylazine(Rompun®, Bayer,土耳其)]是从右腹股沟腹腔内注射的。 麻醉药服用后,局部地区用乙胺洗涤剂消毒(10%povidoneiod,Merkez-Turkey). 手术前后采用了抗生素疗法(IV 50毫克/千克Cefazolin钠)。 皮肤从柱子的侧面分解,有3厘米长的纵向切口。 肌肉被直截了当地解剖 以揭示股骨轴 这个缺陷是通过用一根电锯从中间切除股骨而形成的。 股骨有缺陷地固定在2毫米Kirschner电线上(逆向内膜). 留在外面的电线被用凿子切断。 在控制组中,形成的缺陷区域没有填充一个格子. 在第1组中,对有缺陷的骨折进行了取消式(冻-干)全重处理;在第2组中,骨质基质已去矿化;在第3组中,用生物活性玻璃-体官腔处理。 切口区域被无菌盐溶液的10cc冲洗,并用丝线2/0的基本缝合进行缝合. 伤口被波维多内碘擦伤.

图2:不同工作组开除的股骨样本
Figure 2. 不同工作组驱逐的股骨样本

生物力学评估

在第一步,肌肉组织被完全从股骨中切除,因为这是准确测量所必需的. 软组织可以改变骨骼的折叠性. 骨骼经过试验,从最初的断裂线断裂. 断裂造成的数值通过数字记录。 两只大鼠被排除在研究之外。 一只来自过敏组的老鼠患上骨髓炎,另一只来自玻璃细胞组的老鼠没有痊愈,并发展出脓血. 从牺牲的大鼠身上得到的骨头,在室温(23 °C)下,一次用三点弯曲的方法进行测试. 这项测试是通过在ZWICK/Z100引水箱(德国乌尔姆州Zwick Roell AG)上添加两个附件来进行的. 股骨放在下部,以提供前角弯曲力。 有效长度为20毫米。 牵引力被对称地应用到鼠股骨中心,在Callus线上. 初期牵引力为0牛顿,在股骨断裂前以20毫米/米的速度增加. 断裂点的最终负载由一台计算机数字记录.

组织病理学评估

共有40只老鼠被分为4组10只老鼠. 周围的软组织被从每个股骨中移除,股骨被保存在10%的中性醛溶液中以48h. 随后,标本以10%的甲酸溶液进行解析. 经过一周的解析,使用自动技术将股骨脱水,清除并嵌入石蜡中. 纵向部分(5-6微米)与断裂线垂直,并紧邻卡通. 他们后来染上了血氧素和eosin(HE). 制成的幻灯片的微图由一位具有望远镜研究显微镜的病理学专家评估. 根据霍等人报告的尺度,对纤维组织、软骨、新骨骼和成熟骨骼含量进行了评估。 (10)(表1) (中文(简体) ).

Table 1. 组织病理学评估分层系统
表1:组织病理学评估的分泌系统

统计分析

通常使用手段和标准偏差报告分布的数据。 在分析开始时商定,任何缺失5%或更多数据的变量都将排除在外。 通过Kruskal Wallis分析,通过SPSS v21统计包(IBM Inc.,芝加哥,美国伊利诺伊州)分析了获得的数据。 这些团体被与曼恩-惠特尼U测试(英语:Mann-Whitney U-test)成对比较. 在所有比较中,p值 < 0.05被认为是重要的。

结果

生物力学调查结果

第六周牺牲的老鼠身上的股骨 是通过三分弯曲测试得到的 (11). 移除内膜材料后,具有足够完整性的样品数量如下:控制组10枚股骨,1组9枚股骨,2组10枚股骨,3组8枚股骨。 生物力学测试数据如图3所示. 控制组中的Callus形成大多有规律的出现. 研究组的样本有纤维组织形成,但在部分样本中,这种外观被软骨和不成熟的骨骼形成所取代. 组织学评价的平均得分如下:控制为5.5±1.64,第1组为5.62±2.38,第2组为6.9±1.19,第3组为7.4±1.17。 组织病理学分数的分布如图4所示.

图3:生物力学结果力值图表
Figure 3. 生物力学结果力值图表
图4:组织病理学评价图表
Figure 4. 组织病理学评价图表

组织病理学发现存在显著差异(p=0,041)。 组对的p值如下:控制组和组1,0.857;控制组和组2,0.049;控制组和组3,0.011;组1和2,0.22;组1和3,0.087;组2和3,0.37. 分析显示,只有控制组与第2组和第3组(图5)之间的差别很大。

讨论情况

为改善骨折的矫形愈合过程,开发了多种方法. 为改善骨骼愈合而发现的应用开始被普遍用于临床实践 (12)也开发了遗传学应用,以从生物学上改善愈合过程 (13). 应用服务于两个重要目的:更换丢失的骨骼,纠正骨骼畸形以恢复完整性和功能。 在我们的研究中,我们制造了股骨的缺陷骨折 并用内膜固定来稳定它。 目的是比较治疗的生物力学结果与组织病理学结果,包括不同类型的遗传. 我们认为,调查结果将有助于外科医生进行例行的移植手术。

图5:第6周的病理学图像
Figure 5. 6的病理学图像编号 星期内

直到最近,矫形外科医生只能在治疗期间使用自发骨骼和全息骨取代骨骼. 由于免疫反应不强,骨质自转被认为是处理骨质缺陷的金本位. (14)然而,在组织工程应用方面有所发展,现在可以在许多不同的选择中作出选择,包括陶瓷、去矿化的骨质基质、骨髓、自发生长因子和复合遗传。 骨组织工程的基础就是产生一种反应,在理想的解剖区导致愈合. 治疗的目的是通过结合细胞和诱导因素的刺激来再生和修复骨组织. 组织工程试图模仿身体的自然组织形成过程来创造功能性活组织. (15). 影响这一过程的因素不同,如损伤地点的细胞种类,以及不同因素的水平等. (16, 17)封闭骨折被认为比开裂更容易愈合,因为血瘤尚未排出,周围软组织受到的损伤较少. 实验研究也采用了闭合断裂方法. 在开放断裂模型中,愈合过程更长,因此,更容易确定不同群体之间的愈合速度. (16) . 在我们的研究中,我们选择了骨切除术的实验,以便形成骨质缺陷,并将骨骼应用到骨折线上. 关于骨骼愈合的实验研究使用不同的动物模型,如狗,老鼠,兔子,羊,猪. 一般可以说,大型动物模型用于开发新装置,小型动物模型用于更好地理解治愈的分子机制和遗传. 大部分关于骨折愈合的研究都是在老鼠身上进行的 我们决定 (18)我们决定使用我们从大学实验动物研究实验室 得到的同源小鼠。 由于易于操纵、暴露和准备滑动,关于骨折愈合的研究主要使用大鼠在t或股骨上的实验 (19)此外,Wistar型大鼠的股骨形态与人类的股骨形态相似。 (20)因此,在断裂愈合研究中,Wistar型老鼠更受青睐。

在有缺陷的骨折研究中,目的是在骨折现场形成一个空隙,以便调查不同模式的活动,如支离破碎,生长因子,激素等;随后填补这一空隙. 实验研究最常用的模型是兔子和老鼠的头骨缺陷 (21, 22)在我们的诊所里,我们大多会遇到长骨骨折,这些骨折是内部或外部固定的。 根据文献,我们选择了与股骨合作,并采用了被接受为股骨骨折金本位的内膜钉法. 缺陷断裂形成后,骨骼被固定在2毫米K线的内膜应用中. 采用这种技术并获得材料是很容易的,但有些结构并不僵硬。 我们接受这一缺点是一个优势,因为它将提供关于观察二级骨愈合的更可靠的数据,在非刚性固定物中有一个更突出的卡路斯形成. 由于鼠股骨体型较小,大部分研究选择了内膜固定. 内膜固定后,股骨没有进一步固定. 这些研究大多在第六个星期检查治愈情况 (23, 24)这是因为,在六周内,Callus现在被骨组织完全取代;而矿化可以观察到. 因此,我们决定在第六周审查骨折情况。

文献提出了几种不同的组织学检查方法. Allen等人给这些组织从0到4的分数,涉及Callus组织的愈合过程。 霍等人给出了从1到10的分数来确定断裂地点的细胞变化. (10)这一尺度利用治愈地点的纤维、软骨、成熟和不成熟的骨组织来确定治愈程度。 在我们的研究中,我们使用了霍等人所开发的神学评价尺度.

关于不同移植对愈合的影响,有一些研究。 Tiedeman等人在狗的无锡裂缝中使用了脱矿基质。 (25)12日进行了组织学检查。编号 他们观察到许多软骨 与外界隔绝的软骨区域 以及骨骼通过内分泌骨化形成 Bernabe等人调查了生物活性玻璃和硫酸钙对大鼠的疗效。 (26)10号编号 手术后,研究组之间没有区别。 30号编号 在硫酸钙屏障组中骨骼的形成更为突出。 Rabie等人已经植入内分泌自体骨骼,去矿化骨骼,以及这两种骨骼的结合,以观察兔皮骨骼的愈合过程. (27)他们报告说,骨骼愈合是通过所有组群的内分泌骨化进行的,两种材料一起使用的组群的愈合情况大有改善:已去矿化的骨粉增加了接收地点和骨灰的骨骼诱导作用。

有许多研究表明,去矿化的骨质基质与长骨不结合时的自发性骨质遗传和骨折引起的骨折损失有相似的结果. 铁德曼等人. (28) 将骨髓和DBM复合移植处理(10个科目)与Iliac cristae(8个科目)的自动移植进行比较。 他们报告说,经过12个月的辐射跟踪,接受DBM治疗的病人中有9人已完全康复,而8名病人中只有6人完全康复。 DBM是骨硬蛋白(BMP)的混合物,具有免疫性. BMP混合物来自纯化的骨提取物. Johnson等人使用人类BMP-DBM复合材料治疗25名抗性非结膜患者,局部或完全局部缺陷 (29)平均后续行动为21个月(5至82个月)。 他们取得了14项完美、5项良好和5项中度成果。 Amorosa等人将甲状腺组织在施用过敏、自发和脚手架后产生的生理负荷与大鼠股骨断裂进行比较。 (9)他们发现,生物力学的结果在各群体之间有所不同。 大鼠分为四组,观察到自流体和全息体组的生物力学结果优于脚手架. 在我们的研究中,我们比较了不同遗传材料的病理和生物力学结果:冷冻-干燥的去除芳香、去矿化的骨质基质和生物活性玻璃颗粒。

在目前的研究中,通过三点弯曲试验获得的生物力学数据是数字测量和记录的。 发现控制和研究小组没有显著的不同。 然而,从宏观上看,Callus组织的规模较大;研究组的数据较高,这表明了使用移植对缺陷骨骼的愈合过程的积极影响。 我们认为,一项较长治疗期的研究可能会产生重大结果。 我们看到,除了控制组之外,所有组别都出现了不成熟的骨骼组织。 在控制组中,大肠杆菌和纤维组织存在于大约相等的部分。 对组织学发现和分数的比较表明,控制组和移植组之间有很大差异。 不同的授勋团体的神学分数也彼此不同. 这种差异可能是由于非固定性治疗引起的不同治愈率。 然而,控制组和移植组之间的显著差异表明,这些材料改善了愈合过程.

这项研究的局限性在于缺乏放射线。 类似的研究通过放射学评价参数,如桥架状态,断裂线的突出性,以及callus的宽度. 我们认为,这些参数可能导致衡量错误,因此我们的研究没有列入。

结论

在我们的研究中,我们发现,一种过敏、去矿化的骨基和生物活性玻璃-癌的存在并没有提高断裂骨的生物力;然而,组织病理学的研究结果表明,这些骨基改善了愈合过程。 这些调查结果表明,当自动移植导致捐赠地发病,或者由于骨骼大量流失而无法获得足够的材料时,这些材料可以取代自动移植. 我们希望,这些材料的长期后续结果将提供更有意义的结果。

声明

作者贡献（CRediT）
所有作者对全部 14 项 CRediT 角色贡献均等（Conceptualization, Data curation, Formal analysis, Funding acquisition, Investigation, Methodology, Project administration, Resources, Software, Supervision, Validation, Visualization, Writing – original draft, Writing – review & editing）。
资助

Funding information was not reported in the published version of this article.

利益冲突
The authors have declared no conflict of interest for the present article.
伦理批准
Ethics approval details were not reported in the published version of this article.
数据可用性
A data availability statement was not reported in the published version of this article.

参考文献 (29)

29 条参考文献中有 26 条已链接 DOI。

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如何引用本文

CANSEVER SA, Aydogan Z, Ozden R. Utilization of Corticocancellous Bone Graft, Demineralized Bone Matrix and Synthetic Ceramic Bioglass for Defective Bone Fractures in Rats. Ulutas Med J. 2019;5(4):233-242. doi:10.5455/umj.20191206042123

CANSEVER, S. A., Aydogan, Z., & Ozden, R. (2019). Utilization of Corticocancellous Bone Graft, Demineralized Bone Matrix and Synthetic Ceramic Bioglass for Defective Bone Fractures in Rats. The Ulutas Medical Journal, 5(4), 233–242. https://doi.org/10.5455/umj.20191206042123

CANSEVER, S.A., Aydogan, Z. and Ozden, R. (2019) 'Utilization of Corticocancellous Bone Graft, Demineralized Bone Matrix and Synthetic Ceramic Bioglass for Defective Bone Fractures in Rats', The Ulutas Medical Journal, 5(4), pp. 233–242. doi: 10.5455/umj.20191206042123.

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