论文部分内容阅读
研究背景前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)是维持膝关节前后稳定的重要韧带,同时也维持部分侧方以及旋转稳定性,并且是膝关节运动损伤的主要受累韧带。关节镜下ACL重建是标准的微创修复方法,但二次翻修的比例仍达10%-20%。ACL术后早期主要是靠内植物提供稳定性,而长期稳定性的实现则需要依靠移植肌腱和骨道之间的充分愈合,即所谓的腱骨愈合。因此,牢靠的腱骨愈合是获得ACL重建术后远期良好疗效的关键。镁是一种可降解的植入材料,降解后周围形成富Mg2+环境,具有调节骨源性细胞信号传导通路的作用,可刺激成骨细胞分裂、提高成骨细胞往内植物表面聚集的比率、阻抑骨组织内破骨细胞的活性。然而,镁及镁合金在细胞培养液中降解迅速,存在较大幅度的pH值改变,这可能会危害材料周围细胞生长。而且镁合金植入体内后,会逐渐降解产生氢气,气体在骨组织内聚集,形成骨囊肿,引起溶骨现象,影响ACL术后腱骨愈合。研究目的本研究目的是通过ZK60镁合金Rigid-fix多孔内的BMP-2,诱导周围组织向内植物及移植肌腱爬行生长,实现早期的腱骨愈合,以期为组织工程化镁金属材料在运动医学领域应用提供可靠的实验和理论支持。材料与方法选取3只健康比格犬,标准方法获得正确的ACL骨道和钉道,制备出规格为Φ2*12mm的ZK60镁合金Rigid-fix钉,采用激光打孔法将部分表面制备成多孔区,三点折弯试验检测多孔Rigid-fix钉的抗折弯强度。选取健康雌性比格犬18只,取趾长屈肌腱进行ACL重建手术,随机分成3组：复合BMP-2多孔ZK60镁合金Rigid-fix钉(BMP-2组)为实验组;多孔ZK60镁合金Rigid-fix钉组(多孔组)、无孔ZK60镁合金Rigid-fix钉组(无孔组)为对照组。术后4thD、4thW,8thW和12thW,行活体X光检查、CT及MRI扫描,动态观察内固定物周围成骨现象。术后12周,将比格犬放血致死,游离出膝关节标本,行力学拔出试验;同时行病理切片染色观察成骨现象：EDS鉴别股骨内固定物周围组织成分。结果术后4thD, Rigid-fix钉位置正确满意,术后8thW, Rigid-fix钉周围明显新生骨形成,术后12thW,Rigid-fix钉基本完全吸收,新生组织填充满骨道;内植物周围新生骨的CT值：随着Rigid-fix钉逐渐降解,周围新生骨逐渐生成,最终形成上下两根新生骨钉,术后8thW, BMP-2组CT值明显高于其他两组,而术后12thW,内植物周围CT值三组基本相当。力学测试：BMP-2组极限拉伸强度明显高于多孔组和无孔组。术后12thW,病理检查显示多孔组和无孔组的内植物材料已经完全降解。BMP-2组中内植物材料周围明显新生骨组织,并且和内植物连接在一起。SEM观察发现BMP-2组中内植物材料已经大部分降解,周围有新生骨组织;而多孔组和无孔组中的内植物已经完全降解,并且产生空洞,周围新生组织主要成分是Ca和P,推测应该是新生骨组织。结论多孔ZK60镁合金Rigid-fix钉用于固定ACL重建术,Rigid-fix钉降解后,在上下方形成新生骨钉,实现由单钉固定转换成双钉生物型固定,将Rigid-fix钉制备成多孔且容纳BMP-2,可在术后8周明显形成新生骨,实现早期骨长入的效果,因此,新型多孔ZK60镁合金Rigid-fix钉应用于ACL重建术中固定,有望促进腱骨愈合。