机械性调节脊柱生长的初步研究

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
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