机械性调节脊柱生长的初步研究

论文摘要

目的：通过后路单侧椎弓根钉不对称栓系建立脊柱侧凸模型，和前路骨骺加压钉技术矫治脊柱侧凸，进而分析长节段或短节段单侧加压调节脊柱生长的可行性及其机制，为国内医疗器械开发和临床应用奠定实验基础。背景：特发性脊柱侧凸畸形的治疗主要是传统的支具和手术治疗，这两种方法均存在某些严重的问题和并发症。在侧凸演进过程中，椎体和（或）椎间盘凹凸两侧生长不平衡。如果能选择性控制脊柱凸侧生长，而使凹侧正常生长，就可达到逐步矫正脊柱畸形的目的，而脊柱正常的生理功能也得以保留。方法：1、获取6具2月大小的山羊脊柱标本，测量椎弓根相关数据，并设计羊用椎弓根钉。6只2月大小山羊用于椎弓根钉不对称栓系建立脊柱侧凸模型的预实验，筛选最佳栓系方案。2、选取我国健康雌性山羊14只，年龄5—8周，体重6—8公斤。在全麻下单侧椎弓根钉不对称栓系建立脊柱侧凸动物模型。建模时间为8周。3、将已建立脊柱侧凸模型的山羊随机分成2组。对照组：单纯取出后路内固定，不治疗；治疗组：取出内固定同时开胸行前路椎体骨骺加压钉矫形术。术后进行系列X线检查，观察山羊在生长过程中Cobb角的变化，观察植入物情况。4、从对照组和治疗组随机各抽取2只山羊进行CT三维重建，观察各自结构特点。5、在观察期即将完成，动物处死前第13和第3天分别肌注四环素进行双标记。6、组织学观察：先用荧光显微镜观察四环素标记情况，并采集相关图象。用骨组织细胞图像分析系统分析凹凸两侧椎体生长情况。四环素观察完毕后作Giemsa染色，显微镜下观察骨-钉界面情况，观察脊柱凹凸侧椎间盘高度的变化，观察椎体生长板整体形态变化和高度的变化，观察脊柱凹凸侧骨骺软骨细胞的形态和排列。结果：1、山羊椎弓根较宽大，应用椎弓根钉技术较安全。钉棒系统不对称栓系可以建立脊柱侧凸动物模型。2、14只椎弓根钉不对称栓系的动物实验中，1只小羊因麻醉过量，术中死亡。X线发现只有1只羊的弯曲在固定期间没有进展（8.3％），11只羊的弯曲随着时间延长而增大，成模率为91.7％。术后即刻形成的Cobb角平均29.0°（23.0-38.0°）。8周后，Cobb角平均43.0°（36.0°-58.0°）。术后当时与观察8周后的Cobb角之间具有显著差异（p＜0.01）。3、在Staple在矫治脊柱侧凸的应用研究中，对照组：术后当时平均Cobb角为40.8°（28-56°），观察满8周后Cobb角平均为42.5°（30-58°），没有统计学差异（p＞0.05）；治疗组：术后当时平均Cobb角为44.5°（36-57°），8周后Cobb角平均为27.7°（12-39°），有统计学差异（p＜0.05）。4、CT三维重建：①对照组：脊柱弯曲呈结构性改变，其结构特点与AIS极其相似。②治疗组：所有Staple位置良好，没有断裂，松动和移位。部分Staple表面有骨痂形成。5、四环素荧光标记：对照组：凹侧生长板高度明显低于凸侧。四环素沉积主要位于椎体侧，而终板侧则无明显沉积。凹侧骨小梁仍具有旺盛的重塑能力，但相较于凸侧而言，矿化沉积距离略有减少（p＜0.05）。6、Giemsa染色：①对照组：凹侧骺板与椎间隙的距离小于凸侧。凹侧肥大层细胞数量较少、细胞形态异常、细胞整体排列不规则。凸侧细胞增殖活跃，肥大层明显增厚，细胞较多，细胞呈圆形呈典型的锥形结构，软骨增殖巢内新生软骨细胞密集。②治疗组：金属周围存在一层纤维组织；矫形钉加压侧为建模时的非加压侧，骺板内仍保留旺盛的生长潜能。从骺板内的软骨细胞数量，骺板高度，软骨细胞增殖程度等观察，两侧相差不明显。结论：1、单侧椎弓根钉不对称栓系可以建立脊柱侧凸模型；2、本侧凸模型为结构性侧凸，但它是一种弯曲现象，而非真正意义上的特发性脊柱侧凸；3、本法是采用非融合技术建立的动物模型，适合于脊柱侧凸外科矫治研究。4、力学负荷阻滞椎体生长板的机制可能是干扰软骨细胞的增殖和肥大，以及软骨细胞形态，排列结构，成骨方向，成骨环境异常有关。

论文目录

• 缩略词表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 正文
• 第一部分 山羊脊柱解剖及栓系因素的设计
• 材料和方法
• 实验结果
• 讨论
• 结论
• 第二部分 脊柱侧凸动物模型的建立
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 结论
• 第三部分 Staple矫治脊柱侧凸的动物实验研究
• 材料和方法
• 实验结果
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 文献综述
• 攻读学位期间发表文章情况
• 致谢