仿生BCP組織工程骨塊重建股骨頭骨缺損區(qū)的實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、股骨頭缺血性壞死(Avascularnecrosisofthefemoralhead,ANFH)是骨科臨床上常見的一種難治性疾病,多見于中青年。盡管治療ANFH的方法很多,但仍有相當一部分病例療效欠佳,股骨頭繼續(xù)塌陷,最終導致患髖功能喪失。隨著組織工程技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展和不斷進步,以及生物力學研究的深入,為ANFH的治療帶來契機。本研究依據(jù)生物力學的研究成果,從組織工程角度出發(fā),利用仿生技術(shù)制備骨組織工程支架,在體外構(gòu)建骨組織工程骨塊,同

2、時建立股骨頭骨缺損模型,將構(gòu)建的組織工程骨塊植入骨缺損內(nèi),為組織工程技術(shù)重建股骨頭骨缺損進行初步嘗試和探索性實驗研究。 目的:一、觀察不同結(jié)構(gòu)的松質(zhì)骨塊填充股骨頭負重區(qū)骨缺損后對股骨近段生物力學性能的影響; 二、對犬股骨頭和ANFH松質(zhì)骨樣本的骨小梁結(jié)構(gòu)進行三維重建分析,了解其在不同區(qū)域內(nèi)的空間分布特征; 三、利用計算機三維凝膠疊層系統(tǒng)制備出小梁結(jié)構(gòu)具有一定取向性的仿生BCP支架,并對BCP支架進行評測;

3、 四、篩選種子細胞,在體外構(gòu)建仿生BCP骨組織工程骨塊,通過動物實驗確定組織工程骨塊其重建股骨頭骨缺損的可能性。 材料和方法:一、在股骨頭主要負重區(qū)制備定制大小(φ14mm×20mm、φ20mm×20mm、φ20mm×30mm)的骨缺損,模擬單腿站立相進行離體生物力學測試,觀察骨缺損程度對股骨近段整體剛度和股骨頭頸結(jié)合部的應變變化值的影響;在φ20mm×30mm骨缺損內(nèi)分別進行異體股骨頭骨塊植入、異體股骨髁骨塊植入和松質(zhì)骨粒打壓

4、植入,觀察不同骨塊植入后對股骨近段力學性能的影響;通過有限元分析模擬的方法,重復上述過程,觀察不同骨缺損以及填充不同彈性模量的材料后對股骨頭內(nèi)的應力分布的影響; 二、采用組織學切片的方法對犬股骨頭松質(zhì)骨樣本的骨小梁結(jié)構(gòu)進行三維重建和空間結(jié)構(gòu)分析;采用新近出現(xiàn)的Micro-CT對ANFH樣本進行檢測,分區(qū)域?qū)ζ湫×航Y(jié)構(gòu)進行三維重建和評測; 三、在犬股骨頭松質(zhì)骨樣本二維圖像的基礎上,利用計算機三維凝膠疊層系統(tǒng)制備出小梁結(jié)構(gòu)具

5、有一定取向性的仿生BCP支架,利用Micro-CT對仿生BCP支架的空間結(jié)構(gòu)進行評測;通過細胞在支架表面的生長情況觀察BCP支架的細胞相容性; 四、選取MSCs作為仿生BCP支架的種子細胞,對其成骨功能進行鑒定,在體外構(gòu)建仿生BCP骨組織工程骨塊;在犬股骨頭主要負重區(qū)制備股骨頭骨缺損,植入體外構(gòu)建的骨組織工程骨塊,通過動物實驗和壓凹試驗觀察組織工程骨塊植入后的效果。 結(jié)論:一、對于股骨頭負重區(qū)的骨缺損,要想使股骨頭的內(nèi)部

6、應力恢復至正常,必需對骨缺損進行結(jié)構(gòu)性植骨,并盡快實現(xiàn)與周圍骨質(zhì)的整合,植入材料的彈性模量應該與受區(qū)的彈性模量接近; 二、犬股骨頭松質(zhì)骨樣本的空間結(jié)構(gòu)隨著部位的不同而呈現(xiàn)不同特征,可能與局部的應力分布有適應關(guān)系;骨壞死樣本的骨小梁空間結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的區(qū)域性變化; 三、制備的多孔取向性仿生BCP支架具有與犬股骨頭松質(zhì)骨樣本類似的空間結(jié)構(gòu)和良好的細胞相容性,具有一定的初始力學強度,軸向彈性模量與松質(zhì)骨樣本接近; 四、仿

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