低强度超声波对人工骨修复骨缺损影响的实验研究

发布时间：2020-11-09 14:36

　　 骨移植技术是口腔种植临床上较常用的修复骨缺损的方法，其在口腔种植领域的的应用和发展直接影响了种植的成功率和远期效果，并拓宽了口腔种植术的适应症，使骨量不足的患者获得种植修复义齿成为可能。目前常用的骨缺损修复材料有自体骨、异体骨、人工骨材料等；作为理想的骨移植材料应具有良好的组织相容性、骨诱导活性和成骨能力，又应具有一定的孔隙率和强度。自体骨同时具备以上标准而被誉为骨移植的金标准，但自体骨来源有限，并需开辟第二术区所以限制了其临床应用。而异体骨移植又存在不同程度的免疫排斥反应和传播疾病等风险。 近年来人工骨材料成为研究的热点并取得了很快的发展。本实验所应用的纳米羟基磷灰石复合胶原／聚乳酸（nano-hydroxyapatite，collagen／PLA，nHAC／PLA）是由清华大学研制的纳米级仿生植骨材料，其具备良好的组织相容性、骨引导性并可在体内降解，其孔隙率约为79.8%，孔径为150μm左右，各孔之间相互通连，可加工为各种形状，并具有一定的抗折强度。目前已应用于临床，并在小块骨移植方面取得良好效果。 为了缩短骨缺损的愈合周期提高成骨的速度与质量，各种物理刺激方式被大量应用于临床，常用的物理刺激有：超声刺激、电磁刺激、低能量激光、加压治疗等方法。LIUS作为物理因素刺激，已有实验数据表明：LIUS对体外培养的成骨细胞有促进作用，并产生一系列的细胞效应。大量的动物实验也证明LIUS可促进动物模型的骨组织愈合。 超声波是一种频率高于20000Hz的机械波，其具有方向性好，穿透力强的物理特性。超声波在医学的诊断和治疗方面发挥着巨大作用。因超声波的输出强度不同可将治疗应用分为两个方面：较高输出强度的超声波（5~300W/cm2），应用于对病灶施行切割，碎石等手术；较低强度的超声波（1~3W/cm2），因其产热不明显可用于对人体进行物理治疗，促进组织的修复和功能恢复并能减轻疼痛及炎症反应。 低强度超声波（low intensity ultrasound, LIUS）具有促进骨折早期愈合、减轻疼痛、促进关节肌肉损伤的修复等作用。骨组织对超声波产生的微型压力非常敏感，可引起机体的生物化学反应，从而加快骨组织愈合。它的治疗作用主要有：理化效应、机械效应和温热效应。 目前LIUS的加快骨组织的矿化与再生作用已得到公认，但其作用于人工骨的修复效果尚不明确。 尽管大量的体外细胞和动物实验已证实：LIUS可活化成骨细胞，促进骨组织再生。但目前国内尚无将此应用到口腔种植领域的报道。若将LIUS应用于口腔种植植骨术，可能对缩短种植周期有积极意义，进而提高种植的成功率。总之，LIUS作为一种非侵入性的治疗手段，可能对促进人工骨骨愈合有积极作用，提高治疗效果。 本实验从LIUS对兔颅骨实验性骨缺损的愈合影响，探讨LIUS是否能加快nHAC/PLA材料与兔颅骨愈合，提高新生骨速度和骨量，为进一步应用于口腔种植临床提供实验基础。 目的：观察LIUS对兔颅骨实验性骨缺损的刺激作用。验证LIUS对促进兔颅骨与人工骨愈合的效果。评价LIUS处理后骨缺损处的炎症、新骨形成等组织学改变。 方法：15只新西兰大耳白兔，随机按时间分为3组每组5只，将直径10mm厚度2mm的nHAC／PLA材料植入大耳白兔颅骨两侧的直径10mm的全层骨缺损中，右侧为实验组进行超声波照射，左侧为对照组不进行照射。术后4w、8w、12w处死动物，通过大体观察，X线观察，组织学染来观察比较颅骨缺损的修复情况，新骨生成情况及材料降解情况。本实验中，超声波强度为30mW/cm2。 结果：1.实验动物健康状况良好，颅部手术切口无红肿、渗出、感染，无实验动物死亡。 2.大体标本观察：在8周及12周时nHAC／PLA材料周围均有不同程度的骨组织形成，照射组骨组织形成的量及硬度均优于对照组。 3.X线片观察：不同时间点的骨缺损区X线阻射程度比较显示照射组X线阻射面积均明显大于对照组的X线阻射面积，差异有显著性（P0.01） 4.组织学观察：在4周、8周、12周的颅骨实验标本中，照射组新骨形成面积均高于同期对照组（P0.05）；在8周、12周照射组材料剩余面积小于同期对照组（P0.05）。照射组的炎症评分明显低于对照组（P0.05）；照射组的骨形成评分明显高于对照组（P0.05）。 综上所述，适合剂量的LIUS照射可以对新骨的形成产生正性的作用，促进动物模型的骨缺损与人工骨的愈合。验证了LIUS是一种较为理想简单的促进人工骨与自体骨愈合的方法。将LIUS应用于口腔种植的术后愈合期，可能会促进骨整合，缩短骨愈合的时间，进而达到早期负重和早期修复，本研究为LIUS应用于口腔种植临床领域提供了理论基础。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：

LIUS靶向治疗仪

图 3.2 LIUS 治疗仪探头3.1.3 材料与试剂速眠新II 注射液，1.5ml×10支 中国医科大学实验动物中心陆醒宁注射液1.5ml×10支 军需大学兽医研究所 中国注射用青霉素钠 西安利君制药有限责任公司 中国医用超声消毒耦合剂 上海洪康医疗器械有限公司 中国

材料内部密度较低，骨缺损区域内阻射影像为絮状，主要分布于缺损，密度不均匀，且低于周围骨床，实验组高密度影像面积高于对照组；12周时实缺损边缘的密度与天然颅骨相似，但分布不均匀，对照组周边骨密度高，但较天度仍略低，且X线阻射面积明显小于实验组。对每组动物三个时间点颅骨标本缺损区x线阻射程度的比较如表3.2所示3.2 各组标本不同时间骨缺损区x线阻射程度的比较（%， x ±s，n=5）时间 实验组 对照组4 周8 周12 周28.34±4.6744.37±5.9462.65±6.9218.77±4.6234.54±3.9948.21±2.01注：统计学分析显示组与组之间比较均有统计学差异，P<0.01
【参考文献】

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本文编号：2876570