目的我们曾采用血管化组织工程骨修复大动物(山羊)20mm胫骨缺损，获得了确切的修复效果。为了进一步为临床试验提供更详细、可行的方法，我们选取猕猴为实验动物，在进行解剖观察后，提出了进一步的血管化方法，通过对支架外型的特殊设计，允许血管和筋膜两种血管化方法的并存和协同，这样不仅加快了组织工程骨的血管化进程，而且对成骨质量的提高和时限的缩短等有了明显的作用效果。本实验目的在于检测猕猴骨髓基质干细胞与β-磷酸三钙的组织相容性，建立可行的组织工程骨修复猕猴胫骨段性缺损的动物模型，检测组织工程骨体内血管化程度和成骨情况，探究血管化程度与成骨质量的关系。方法第一部分取传三代猕猴骨髓基质细胞与材料复合培养，将猕猴BMSC与β-TCP复合培养，单纯细胞组作对照。所取样本使用倒置相差显微镜，扫描电镜观察两组细胞形态及增殖情况，MTT法半定量检测细胞增殖情况。第二部分对一只自然死亡的猕猴进行新鲜解剖，观察其胫骨的形态及周围知名血管束的解剖路径；将11只猕猴双侧胫骨(共22处)制成中段20mm骨-骨膜缺损，随机平均分成2组(实验组和对照组各9侧)，实验组在缺损处填塞由骨髓基质干细胞(BMSCs)和具有特殊外型(侧槽和中空管)的β-磷酸三钙(β-TCP)支架体外构建的复合物，在中空管内移入隐动、静脉束的一段，工程骨外被带蒂深筋膜；对照组只填塞组织工程骨。另外2只猕猴的无填充物胫骨缺损作空白对照。钢板螺钉固定。在4、8、12周时间点分别行放射线检测，墨汁灌注标本，组织学检测及标本大体观察。第三部分将20只猕猴双侧胫骨(共40处)制成中段20mm骨-骨膜缺损，随机平均分成4组(一个实验组和三个对照组，每组各9侧)，实验组在缺损处填塞由骨髓基质干细胞(BMSCs)和具有特殊外型(侧槽和中空管)的β-磷酸三钙(β-TCP)支架体外构建的复合物，在中空管内移入隐动、静脉束的一段，外被带蒂深筋膜；其余3个对照组分别填塞组织工程骨并包裹筋膜、单纯组织工程骨和单纯支架组。另外2只猕猴的无填充物胫骨缺损作空白对照。钢板螺钉固定。在4、8、12周时间点分别行放射影像学评分和X射线阻射密度分析，以及血管面积和成骨图像分析。得出数据进行统计学分析。结果第一部分：猕猴BMSCs体外增殖能力较强，在传3代后的第6天达高峰。细胞经诱导后，在第3天就可见良好的定向分化能力。该支架材料与猕猴BMSCs具有良好的相容性。但材料在加入培养基后会出现崩解，对细胞的初期附着有一定影响。第二部分：本实验以通过对组织工程骨材料外型的特殊设计，采用血管植入和筋膜包裹的血管化方法修复猕猴双侧胫骨20mm缺损为实验模型，进行了术后大体观察、X线和组织学检测，初步完成了模型的设计和检测工作，认为模型是可行的，为进一步的临床试验提供了参考，但需要更深入的研究。第三部分：一般观察术后4周：4组标本无明显差异，均在两接触面、材料后面和钢板侧有部分结缔组织或软骨样组织形成，中空管及侧槽为软组织填塞，材料与骨接触面能折动。A组材料中空管内原植入血管腔内充满墨汁。材料本身无明显吸收。术后8周：4组标本观察有差异。A组植入物除前面外，其余各面及与骨接触面均有骨样组织包裹，侧槽及中空管也有骨样组织填塞，植入血管观察不清，不易折断，材料1／3吸收；B组在植入物内侧面、前面及中空管内无骨样组织形成，其余各面及与骨接触面仅有少部分骨样组织形成，易折断，材料无明显吸收。C和D组植入物与骨接触面仅有少部分骨样组织形成，易折断，材料无明显吸收。4组标本均有墨染，以A，B两组最明显。术后12周：4组标本观察有明显差异。A组植入物各面及中央部完全被骨样组织所包裹或替代，坚硬，折不断，材料2／3被吸收；B组和C组植入物于内侧及前面仍有部分材料未被骨样组织所包裹或替代，用力可以折断，材料1／3被吸收。D组成骨罕见，材料无吸收，轻易弯折。空白组(12 w)缺损处完全被肉芽组织填塞，无骨样组织增生。显微镜下观察A组术后4周时在移植物边缘、断面及中央有少量新生骨组织——编织骨形成，临近新骨处的材料孔隙内也有新骨的形成和小“肺泡样”墨染结构，植入血管腔内墨染，材料较完整，孔隙未见扩大。8周时新骨形成明显增多，墨染血管样结构明显增多，多靠近外缘及中央，于新骨与材料交接处可见破碎的材料，小颗粒状，植入血管腔内未见墨染。12周时移植物完全被骨样组织所包裹，形成的骨样组织把材料分成几小块，有骨小梁样结构形成。于新骨及剩下的材料中均能见到血管样结构，密度明显增大。新骨中的血管样结构较粗大，走行直，少有分支；材料中的血管样结构多呈“肺泡状”，分支多，串珠样，孔隙之间有交通。于新骨与材料交接处可见较多破碎的材料，小颗粒状，此处的墨染血管样结构最多。B组术后4周时在移植物边缘、断面有少量新生骨组织——编织骨形成，材料孔隙内也有新骨的形成和小“肺泡样”墨染结构，植入血管腔内墨染，材料较完整，孔隙未见扩大。8周时新骨形成增多，墨染血管样结构明显增多，多靠近外缘，于新骨与材料交接处可见破碎的材料，植入血管腔内未见墨染。12周时形成的骨样组织把材料大部分包被，有骨小梁样结构形成。于材料中央部少见血管样结构。C组术后4周时在移植物边缘和中央未见新生骨组织，仅在断面处有少量编织骨形成，移植物仅有一面(后面)外缘有小“肺泡样”墨染结构，移植物完整，孔隙未见增大。8周时在移植物边缘、断面有少量新生骨组织形成，仅在新骨与材料交接处可见较多墨染血管样结构，余处少见。12周时可见移植物有少部分吸收，新骨及血管样结构的形成量比同组8周的有所增加，但仍然很稀少。D组4周时无成骨，移植物断端处可见有少量墨染结构。8周时仅在断端可见少量成骨，墨染结构较4周时增加。12周时移植物断端的成骨情况并未增加，墨染结构也未增加。血管面积及成骨面积分析各时间点上A组中央部和周围部的血管样结构面积及成骨面积与B、C和D组比较有显著差异(P＜0.01)。而且随时间的推移呈上升趋势。B和C组中央部血管样结构面积比较无统计学意义(P＞0.05)。B组周围部的血管样结构面积与C组比较有统计学意义(P＜0.05)。放射线观察A组8周显示移植物密度降低，两断面有连续性骨痂形成；12周显示移植物密度明显降低，个别区域低于正常骨，连续性骨痂明显。B和C组8周和12周移植物密度未见降低，断面处有连续性骨痂。D组各时间点无明显变化。影像评分从正位X线片骨缺损部位阻射密度值中可以看出，4 w各组间无差异，B和C组各时间点间无差异；8、12 w A组与B和C间有差异，A组各时间点间有显著差异(P＜0.01)。A组各时间点阻射密度值呈减少趋势，可能和材料被逐渐吸收有关。结论本实验以通过对组织工程骨材料外型的特殊设计，采用血管植入和筋膜包裹的血管化方法修复猕猴双侧胫骨20mm缺损为实验模型，进行了术后大体观察、X线检测及评分和组织学检测及血管密度图像分析，结果显示实验所采用的血管化方法可以加快和提高组织工程骨的成骨作用，为进一步的临床试验提供了参考，但需要更深入的研究。