医用硫酸钙在家兔腰椎融合模型中的成骨能力

1、医用硫酸钙在家兔腰椎交融模型中的成骨才能【摘要】目的通过与自体髂骨进展比拟，评价医用硫酸钙单独应用的成骨才能，并讨论其可能的成骨机理。方法建立家兔腰椎后外侧交融模型，以自身作为对照，双侧横突间植骨，左侧植入硫酸钙颗粒，右侧植入自体髂骨。于术后3、6、12周行X线、T及组织学检查。结果术后3周，硫酸钙尚可见残留颗粒，自体骨完全降解；植骨区域内均可见到大量的破骨细胞，并有血管纤维组织长入。术后6周，硫酸钙完全降解，影像学检查两者之间没有明显的差异，表现为部分骨密度增高，新骨成形；组织学检查两侧植骨区内均为大量的透明软骨形成，自体髂骨植骨区内可见散在的骨小梁构造。术后12周，组织学及影像学上二者没有

2、任何的差异，两侧形成的骨组织与家兔的椎体骨组织构造一样。结论医用硫酸钙作为骨移植替代材料，除了具有良好的骨传导性外，硫酸钙可能还具有骨诱导性，其成骨才能与自体髂骨相当，医用硫酸钙单独应用可以获得良好的交融效果。【关键词】硫酸钙；骨移植材料；腰椎后外侧交融术1前言硫酸钙aliusulfate，aS用作骨缺损修复材料已经达百年之久，具有良好的生物相容性，对周围组织不产生炎症和异物刺激作用，目前已广泛应用于矫形外科、五官科、齿科骨缺损的填充修复。这种材料在体内可以被快速的降解，其降解的速度与新骨形成的速度根本一致1。在包容性骨缺损动物的临床与物理实验研究中，aS表现出了很好的骨传导作用，作为骨缺损的

3、填充物，硫酸钙可以恢复骨的形态轮廓，阻止软组织长入，为血管和成骨细胞的长入提供了骨引导性基质。但是在腰椎后外侧交融中，一侧为植骨床，另一侧为肌肉组织，其成骨才能如何，相关的临床及实验研究不多。本实验研究观察这种骨移植材料在家兔腰椎交融模型中对成骨的组织学过程，并讨论其可能的成骨机理。2材料与方法2.1植入材料医用硫酸钙美国right公司研制主要成分是半水硫酸钙，具有高纯度的晶体构造，其形状为圆柱形构造，其规格是4.83，不透过X射线，可以通过影像学检查判断其植入体内后的吸收情况。2.2实验动物安康家兔20只由北京大学人民医院动物实验中心提供，雌雄不限，体重2.02.5Kg。2.3实验方法建立家

4、兔腰椎后外侧单节段交融模型，交融节段为L4、5，以家兔自身作为对照，所有家兔均为左侧植入硫酸钙颗粒，右侧植入自体髂骨。实验操作：3%戊巴比妥钠1.5l/kg耳缘静脉注射麻醉，取后正中切口，切开皮肤、深筋膜，显露棘突、椎板、横突，填塞纱布止血，将切口向右侧牵拉，显露髂骨翼，剥离筋膜显露髂骨，取骨量约1.5l。双侧横突间植骨后，棘突钢丝“8字固定。缝合切口。2.4观察指标2.4.1大体观察术后家兔的精神状态、饮食、活动及伤口情况。2.4.2影像学检查术后3、6、12周随机处死空气栓塞6只家兔，行家兔腰椎正侧位X线片、腰椎T平扫观察植骨的降解以及新骨形成的情况。2.4.3组织学检查在家兔取材后，用1

5、0%的甲醛固定，常规脱钙、脱水、石蜡包埋，切片行HE染色、光镜观察植骨降解以及新骨形成情况。3实验结果3.1大体观察全部家兔均在术后26h清醒，术后第2d反响灵敏，饮食恢复正常、行动正常，术后伤口2周愈合，缝线自动脱落，本组家兔术后无伤口感染及死亡发生。3.2影像学检查术后3周：X线示硫酸钙植骨区内尚可见未降解的颗粒，而自体骨侧较为模糊；T平扫可见残留的硫酸钙颗粒图1，而自体骨植骨区模糊，部分骨密度增高。术后6周：未见硫酸钙残留颗粒，两侧植骨区域均模糊，部分骨密度增高，两侧之间没有明显的差异图2。术后12周：在植骨区域的周围有连续的骨皮质形成，其内部为松质骨构造，两侧没有明显的差异图3。图1术

6、后3周T平扫：硫酸钙植骨侧在T平扫尚可见残留颗粒，自体骨侧植骨模糊，边界不清略图2术后6周T平扫：两侧没有明显的差异，表现为部分骨密度增高略图3术后12周T平扫：可以见到在植骨区域的周围有连续的骨皮质形成，其内部为松质骨构造，两侧没有明显的差异略3.3组织学检查图49术后3周：硫酸钙颗粒内出现纤维血管组织长入，在残留硫酸钙基质的外表有明显的破骨细胞出现，在植骨床侧和肌肉侧硫酸钙的降解程度没有明显的差异；自体骨被完全的降解，大量的纤维血管组织长入，同时存在大量的破骨细胞。术后6周：硫酸钙颗粒完全降解，两侧植骨区内均可见大量的透明软骨形成，硫酸钙植骨区内植骨床和肌肉之间的透明软骨成熟程度是同步的，

7、没有见到骨小梁组织，而自体植骨区域内可以见到散在的骨小梁组织。术后12周：硫酸钙颗粒与自体髂骨植骨区的成骨没有差异，在植骨区的周边形成了连续的皮质骨，在皮质骨的内骨为骨髓样组织与家兔椎体的骨组织构造一样以及散在的脂肪变性。转贴于论文联盟.ll.4讨论腰椎后外侧交融术可以使多个脊柱节段发生骨性交融，形成力学整体，从而到达治疗脊柱病损的目的。自体骨移植术被认为是这种手术的金标准，但这种方法有一定的局限性，如手术时间延长、切口感染、皮神经损伤等。因此学者们一直在努力寻找自体骨移植的替代材料。硫酸钙用作骨缺损填充修复材料，已经达百年之久。1996年，美国right公司研制出医用硫酸钙，其分子构造为aS

8、41/2H2，具有高纯度晶体构造，硫酸钙颗粒植入后，完全降解大约需要68周的时间，这与新骨形成的速度根本一致，另外，颗粒之间的孔隙允许血管长入，从而更好地降解1、2。在包容性骨缺损模型中，由于周围都是骨组织，与骨的接触面积很大、血运丰富，加之这种材料具有良好的骨传导作用，其降解速度与新骨形成的速度根本一致，硫酸钙良好的成骨才能源于其良好的骨传导性。但是在腰椎后外侧交融中，与植骨床的接触面积要小得多，而另一侧为肌肉组织。这种情况下成骨才能如何？Glazer等3人在家兔腰椎后外侧交融模型中，将硫酸钙与自体骨髓结合植骨，并且将电刺激植入体内促进骨交融，但没有得到理想的结果，因此，他们认为硫酸钙在家兔腰椎交融中并不能获得良好的交融效果，应当结合生物学方法以促进骨交融。图4自体骨植入区3周，可见大量的纤维血管组织及破骨细胞HE染色100略图5硫酸钙植骨区3周，可见大量的纤维血管组织长入，在硫酸钙基质的外表可见明显的破骨细胞HE染色100略图6自体骨植骨区6周，可见透明软骨及骨小梁组织HE染色1