体外发散式冲击波物理特性研究及对软骨细胞和软骨前体细胞生物学特性影响的初步研究

发布时间：2017-05-01 09:08

  本文关键词：体外发散式冲击波物理特性研究及对软骨细胞和软骨前体细胞生物学特性影响的初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：【研究背景】随着全民健身运动的推广普及，运动系统损伤正呈现逐年增加的趋势，其中关节软骨损伤的发生率很高，对2479例膝关节手术患者流行病学分布统计[1]，其中关节软骨损伤者占55.1%，年龄分布范围大，中青年为主要人群，性别构成比相近。关节软骨损伤，常导致关节疼痛、活动障碍，严重者可丧失关节功能，成为肢体残障的重要原因[2-4]。目前临床上常用且较有效治疗软骨损伤的方法是关节镜下微骨折术，通过刺激骨髓间充质干细胞（BMSCs）生成来修复软骨，且修复结果多为纤维组织，其抗压能力较正常软骨差；组织工程方法治疗费用昂贵、周期长，难以广泛应用，因此，软骨修复目前仍是临床最棘手的难题。我们前期研究中将微骨折术结合关节腔内冲击波修复兔股骨远端软骨缺损，结果显示有类透明软骨形成，明显优于单纯微骨折术[5]。但对冲击波修复软骨损伤的机理尚不清楚。实验室研究表明，rESWT对软骨损伤有修复作用[6]。临床研究表明，rESWT对肱骨外上髁炎、冈上肌钙化、跟腱炎、软组织损伤、慢性疼痛的缓解等具有肯定效果[7]。rESWT的临床应用过程中，存在影响指标多而杂，缺乏一个统一的指标来衡量和评价其作用效果。在临床应用过程中，会面对很多不同的疾病，具体使用何种冲击波探头、多大的压力和频率进行对症治疗才能达到最佳效果，国内外一直都没有相关研究来解决这个问题[8]。 【研究目的】探索衡量rESWT作用效果的统一指标，初步研究rESWT刺激软骨细胞和软骨前体细胞的生物学效应，为进一步探索rESWT修复软骨损伤的最佳方法提供实验依据。 【材料与方法】采用发散式冲击波仪器测试直径为15mm和6mm两个标准探头，观察两个探头在不同压力、频率变化时的输出能量（EFD）的变化规律。使用纹影成像系统，观察36mm平面状冲击头、15mm标准治疗头、10mm标准治疗头、15mm长形治疗探头，在压力为2×105Pa，3×105Pa，4×105Pa，频率为10Hz时，使用高速数据采集仪观察发散式冲击波仪器输出波形。观察rESWT不同的探头在不同工作压力时，在空气中冲击波的传播形态和作用距离。 我们使用新西兰大白兔膝关节软骨分离培养出软骨细胞和软骨前体细胞，经过培养传代至P2代，使用rESWT对其进行刺激，压力分组0.8×105Pa，1.5×105Pa，2.5×105Pa，，3.5×105Pa，频率10Hz，冲击600次。观察两种细胞在rESWT刺激后24h时增殖情况差异，使用增殖活性最高的实验分组的压力刺激进行下步实验。组化染色观察rESWT刺激细胞后三系分化情况，Q-PCR测试两种细胞在rESWT刺激后的细胞内软骨分化相关mRNA水平的变化。 【结果】在测量rESWT输出能量时发现，相同的频率时，不同压力对输出能量的影响具有统计学差异（P0.05）。使用相同的压力下，不同频率对输出能量的影响有统计学差异（P0.05）。较小压力时（0.5×105Pa、1.0×105Pa）随着频率的增加，单个脉冲的能量随着上升；压力逐渐增加时（2.0×105Pa、3.5×105Pa）随着频率的增加单个脉冲的能量是逐渐下降的。随着压力的增加，每个频率的单个脉冲的能量都是增加的，频率越高时其增加的幅度变小。随着工作压力的增加，同一冲击波探头的作用距离也随着增加。空气中冲击波作用距离从远到近依次为，36mm平面状探头15mm长形治疗探头10mm标准治疗头15mm标准治疗头。15mm长探头与15mm标准探头相比，具有更远的作用距离和更大角度的作用范围。 rESWT刺激软骨细胞和软骨前体细胞后24h，CCK-8法测试细胞增殖活性，结果表明刺激后两种细胞的增殖活性均增加（P＜0.05），软骨前体细胞比软骨细胞具有更强的增殖活性（P＜0.05）。组化染色结果可以看到，软骨细胞分化能力不明显，软骨前体细胞在冲击波刺激和诱导之后，具有较强的分化能力。Q-PCR测试细胞内软骨相关mRNA表达情况的结果显示，无论是否进行软骨分化诱导，1.5×105Pa组的rESWT刺激均能上调软骨分化相关基因的表达水平（P 0.05），且软骨前体细胞比软骨细胞表达相关基因水平更高（P 0.05）。 【结论】本研究中提出了一种对发散式冲击波输出能量（EFD）进行测量的方法，有益于更加精确化研究冲击波修复软骨损伤的机理。冲击波可促进软骨损伤的修复，在其过程中，软骨前体细胞比软骨细胞可能发挥着更重要的作用。
【关键词】：体外发散式冲击波 软骨修复 软骨前体细胞 分化 能流密度 精确治疗 纹影系统
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R873
【目录】：

• 中文摘要6-9
• Abstract9-13
• 前言13-14
• 第一部分 发散式体外冲击波物理特性研究14-28
• 材料和方法14-16
• 1 实验仪器和设备14
• 2 ESWT 输出能量与工作压力和频率的关系14-15
• 3 纹影成像系统观察 ESWT 在空气中作用波形的光学成像15-16
• 4 统计分析16
• 结果16-24
• 1 发散式冲击波压力对输出能量的影响16-18
• 2 发散式冲击波频率对输出能量的影响18-20
• 3 纹影成像系统观察 ESWT 在空气中的传播波形和作用距离20-24
• 讨论24-26
• 第一部分小结26-28
• 第二部分 ESWT 对软骨细胞及软骨前体细胞生物学特性影响的初步研究28-46
• 材料和方法28-38
• 1 材料和仪器28-31
• 2 软骨细胞和软骨前体细胞的分离和培养31-32
• 3 rESWT 刺激32-33
• 4 细胞增殖情况检测33
• 5 细胞进行三系诱导和相关染色33-36
• 6 Q-PCR 检测细胞内 SOX9、Type II Collagen 基因36-38
• 7 统计分析38
• 结果38-44
• 1 软骨细胞和软骨前体细胞的形态38
• 2 CCK-8 检测细胞增殖情况38-39
• 3 两种细胞诱导后染色情况39-42
• 4 Q-PCR 结果42-44
• 讨论44-45
• 第二部分小结45-46
• 结论46-48
• 文献综述48-51
• 参考文献51-56
• 英文缩写词表56-57
• 攻读学位期间发表文章情况57
• 参加学术会议情况57-58
• 致谢58-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨柳;;重视“三基”训练,树立微创理念,立志成为一名合格关节外科医师[J];第三军医大学学报;2008年15期

2 易守红;郭林;陈光兴;段小军;杨柳;戴刚;;2479例膝关节镜手术患者关节软骨损伤的流行病学分布特征[J];第三军医大学学报;2011年09期

3 王朴;刘遄;阳筱甜;魏晓霏;周予婧;杨霖;何成奇;;体外冲击波对兔膝骨关节炎软骨保护和软骨下骨重塑的作用与机制研究[J];四川大学学报(医学版);2014年01期

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本文编号：338632