骨科钛合金内植物表面氧化钛纳米管改性的研究进展

1引言 在创伤外科领域,内固定手术成功与否的关键之一在于植入材料与周围骨的结合情况,两者结合稳定性越高,则植入后松动的可能性就越小。

辛伐他汀对去卵巢大鼠脊椎椎体骨形成功能影响的实验研究

目的观察辛伐他汀对去卵巢大鼠腰椎椎体骨形成功能的影响,评价辛伐他汀对躯干骨骼的骨质疏松是否具有预防和治疗作用。方法 6月龄雌性SD大鼠60只,每组10只,50只切除双侧卵巢分为剂量组和对照组,另10只作为假手术平行对照组。以不同剂量辛伐他汀(5 mg、10 mg、20 mg及40 mg/kg/d)灌胃。三个月后分别行腰4椎体的双能X线骨密度测试,周围定量CT(pQCT)纵向扫描和腰5椎体的生物力学压缩测试。结果 (1)骨密度和pQCT扫描值:10 mg、20 mg剂量组数值较高,但皆无统计学差异。(2)生物力学测试:10 mg、40 mg剂量组数值较高,但无统计学差异。结论辛伐他汀10 mg/kg/d灌胃组(相当人体口服辛伐他汀12 mg～24 mg/天)在多数指标中好于其它剂量组,但未发现明显统计学差异。说明辛伐他汀对去卵巢大鼠的躯干骨骼并不具有明显的骨形成促进作用,即对脊柱椎体的骨质疏松并不具有预防和治疗的作用。

IL-1β和TNF-α对软骨细胞基质降解的影响及相关机制研究

目的研究白介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)对关节软骨细胞外基质降解的作用及相关分子机制。方法体外培养大鼠原代关节软骨细胞,单独或联合使用IL-1β和(或)TNF-α刺激软骨细胞,分别设为IL-1β刺激组、TNF-α刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组;另设无任何刺激的对照组。在细胞培养24、48、72h时点,采用倒置显微镜观察软骨细胞外基质的变化;采用Real-TimePCR法检测基质金属蛋白酶-13(MMP-13)、蛋白聚糖降解酶-1(Adamts-4)和蛋白聚糖降解酶-2(Adamts-5)mRNA的表达。结果细胞在培养48、72h时点,显微镜观察显示对照组与TNF-α刺激组的软骨细胞外基质降解情况无明显差异;IL-1β刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组细胞外基质失染、降解,细胞形态缩小,细胞间隙增宽。与对照组比较,细胞培养24h时点,IL-1β刺激组MMP-13、Adamts-4和Adamts-5mRNA的表达显著上调(P<0.01);而在培养48、72h时点有所下调。IL-1β和TNF-α联合刺激组与IL-1β刺激组比较,在培养各时点,MMP-13、Adamts-4和Adamts-5mRNA表达差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 IL-1β诱导软骨细胞产生大量的MMP-13、Adamts-4和Adamts-5而直接降解软骨细胞外基质;TNF-α可能不直接引起软骨细胞外基质的降解。

颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性

目的建立C1~7全颈椎三维有限元模型,研究其在颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性,为临床颈椎牵引的治疗提供参考。方法建立正常颈椎的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床颈椎牵引的方法,利用生物力学分析软件进行建模仿真,在牵引重量一定的情况下,用后伸0°、10°、20°、30°、40°进行牵引,获得关节力和肌肉力,筛选合适的关节力和肌肉力对颈椎模型进行有限元分析。结果颈椎后伸牵引过程中,在肌肉力的作用下,颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节的平均最大等效应力分别增加4.86、1.79、0.69 MPa,颈椎椎体的平均最大相对位移在矢状轴、垂直轴方向上分别增加5.53、0.63 mm。颈椎后伸牵引的生物力学特性与文献中的有限元分析结果相近。结论颈部肌肉对颈椎各椎体、椎间盘以及钩椎关节应力及位移的增加具有较大的促进作用。临床上行颈椎后伸牵引时,应考虑到颈部肌肉的作用,牵引角度不宜过大,推荐0°~20°是颈椎牵引初期相对安全的角度范围。

CT和MRI图像配准融合联合3D打印技术在难治性骨盆肿瘤术前规划中的应用

目的·探讨CT、MRI图像配准融合联合3D打印技术,在辅助难治性骨盆肿瘤术前规划中的应用价值。方法·回顾性总结2014年3月至2016年12月于上海交通大学医学院附属第九人民医院接受治疗的难治性骨盆肿瘤病例,术前常规行薄层CT、MRI检查,借助Medraw软件实现CT、MRI图像快速配准融合,精确判定肿瘤安全边界,辅助设计并3D打印个体骨盆肿瘤模型、假体和(或)导板。结果·共纳入难治性骨盆肿瘤患者13例(软骨肉瘤8例、骨肉瘤合并动脉瘤样骨囊肿1例、未分化性肉瘤1例、纤维结缔组织增生性纤维瘤1例、孤立性纤维瘤/血管外皮瘤1例、转移性鳞癌1例),平均年龄(50.0±8.5)岁。基于Enneking分区:Ⅰ区2例、Ⅰ+Ⅱ区2例、Ⅱ+Ⅲ区1例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ区3例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ区1例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ区1例、Ⅰ+Ⅳ区1例、Ⅱ+Ⅳ区1例、Ⅳ区1例。肿瘤最大直径平均值(15.15±4.81)cm,均未累及盆腔大血管。结合术中肿瘤边界快速冰冻结果及假体安装情况,判断基于融合图像的术前评估、规划的虚拟手术方案与手术的实施一致。结论·薄层CT、MRI图像配准融合联合3D打印技术,可以精确判定难治性骨盆肿瘤边界,辅助临床设计个体化3D打印假体和导板,在难治性骨盆肿瘤术前规划中具有重要的临床应用价值。

数字化技术辅助的中国人髋臼朝向三维测量

目的·开发一种精确可靠的三维测量技术,实现国人髋臼朝向的三维测量。方法·筛选60例(男女各30例)因非骨科疾患行双下肢CT扫描患者,获取CT数据,自主开发软件,验证其精确性和可靠性,实现骨盆三维建模,手工选点、迭代优化骨盆三维坐标系,基于模型表面实现髋臼参数的半自动测量,并描述中国人髋臼形态特征。结果·基于三维模型的髋臼测量技术有极好的可靠性(相关系数>0.999)和精确性。男女性相比,女性髋臼前倾角显著大于男性(平均3.1°,95%CI 2.0°~4.2°,P=0.004),解剖学外展角亦显著大于男性(0.9°,95%CI 0.4°~1.4°,P=0.028)。髋臼朝向双侧对比差异无统计学意义,部分个体双侧存在差异,前倾角相差最大为9.1°,外展角最大相差5.7°。结论·髋臼朝向在男女性间比较差异有统计学意义(P<0.05);整体上髋臼朝向变异范围较大,尤其是前倾角;个体髋臼朝向基本呈双侧对称。髋臼的三维测量及分析有助于髋关节疾患的诊治及假体设计。

TRAF3抑制IL-17引起的软骨破坏作用

目的研究肿瘤坏死因子受体相关因子3(TRAF3)对白介素-17(IL-17)刺激的软骨细胞中丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)和核因子κB(NF-κB)信号通路及其下游产物表达的影响;观察TRAF3转基因小鼠IL-17刺激的关节软骨破坏情况,探讨TRAF3的软骨保护作用。方法 Western blotting检测正常软骨细胞和TRAF3基因过表达软骨细胞中IL-17刺激的MAPK和NF-κB信号通路的变化,Real-Time PCR检测正常软骨细胞和TRAF3基因过表达软骨细胞中IL-17刺激的下游炎症因子IL-6、基质金属蛋白酶-13(MMP13)、含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶-4(ADAMTS-4)和ADAMTS-5 mRNA的表达变化,组织化学技术观察注射IL-17野生型小鼠与TRAF3转基因小鼠关节软骨变化的差异。结果 TRAF3的过表达能显著抑制经IL-17刺激软骨细胞中MAPK和NF-κB信号通路,使下游炎症因子IL-6、MMP13、ADAMTS-4和ADAMTS-5 mRNA的表达显著下调;TRAF3转基因小鼠IL-17引起的关节软骨降解显著较野生型小鼠减轻。结论作为IL-17信号通路的负调控抑制剂,TRAF3可能成为抑制关节炎软骨破坏的新靶点。

股骨转子间骨折手术方法的选择

股骨转子间骨折多见于老年人,常合并骨质疏松及其他疾病,治疗较棘手,约占全部髋部骨折的45%,其中不稳定者占35%~40%。随着人口老龄化,其发生率逐年增加。由于非手术治疗存在卧床时间长、并发症多等缺点,目前多主张早期手术治疗。手术方法可分为骨折复位内固定和人工关节置换两大类。骨折类型、骨折复位质量、植入物选择等因素均影响着骨折的治疗和预后。本文将对有关股骨转子间骨折手术治疗的若干热点问题作一述评，供临床参考。

滑液中IL-1Ra/IL-1β比率与骨关节炎临床症状相关性分析

目的测量OA滑液中IL-1Ra和IL-1β水平,并评估它们的水平或它们之间的比率与OA临床症状之间的相关性。方法按美国风湿病学会诊断标准纳入48例膝OA病人,利用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定滑液中IL-1Ra和IL-1β水平,按Kellgren-Lawrence分级评估影像学表现,按加拿大西安大略和麦克玛斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)评估整体临床症状。结果 OA滑液中IL-1β水平为1.1(0.1～12.28)pg/ml,IL-1Ra水平为2380(209～17111)pg/ ml,IL-1Ra-1β比率为2484(279～7000)。两种细胞因子或其比率与OA临床指标之间不存在任何相关性,但两种细胞因子之间存在较强的相关性(rs=0.9123,P<0.001)。结论 OA滑液中IL-Ra/IL-1β比率与OA临床症状之间不存在相关性,但远远高于正常滑液中这两种细胞因子的比率。尽管如此,软骨降解还是会发生。因此,提高局部IL-1Ra水平的治疗策略可能无法从根本上逆转OA病变进展。

大鼠皮质骨上机械性显微损伤的修复机制研究

目的研究大鼠皮质骨上植入物造成的机械性显微损伤的修复机制。方法 30只SD大鼠随机分为两组,一组行卵巢切除术,另一组行假手术。3个月后在右侧胫骨行钻孔术,分别于钻孔后1、2、4周后处死,处死前注射四环素和钙黄绿素进行标记。将含有钻孔的骨段(1 cm)应用大块碱性品红染色,甲基丙烯酸甲酯包埋后切成约50μm厚的切片。应用Bioquant图象分析系统对切片进行骨形态计量学分析。结果去卵巢大鼠和假手术大鼠都出现了与显微损伤有关的骨吸收腔,其中去卵巢组的孔隙率和骨吸收腔明显高于假手术组(P<0.05);随着术后时间的延长,吸收腔的数目逐渐增加,各时间点之间的差异有明显的统计学意义(P<0.05)。结论去卵巢大鼠的孔隙率和骨吸收腔数明显高于假手术大鼠,反映了在雌激素缺乏和较多裂纹形成两种因素刺激下,去卵巢大鼠皮质骨内的重建更为活跃,这会降低骨的强度从而增加骨折的危险性。

大鼠关节软骨干细胞的分离培养及其特性的鉴定

目的分离培养大鼠关节软骨干细胞(ACSCs)并鉴定其特性。方法运用纤连蛋白黏附法从大鼠关节软骨细胞中分选出ACSCs,流式细胞技术分别鉴定干细胞阳性表面抗原(阳性标志物CD90与CD44)和阴性表面抗原(阴性标志物CD45、CD31与CD34)在ACSCs中的表达水平,单克隆形成实验鉴定ACSCs的单克隆形成能力,成骨、成脂及成软骨诱导鉴定ACSCs的多向分化潜能。结果纤连蛋白可以特异性地分选出ACSCs。ACSCs高表达CD90与CD44,几乎不表达CD45、CD31与CD34。经过7d培养,单个ACSC可以形成大于32个细胞的单克隆细胞团。ACSCs具备很强的成骨、成脂和成软骨分化能力。结论大鼠关节软骨内存在ACSCs,ACSCs具有比较典型的干细胞特征。

新型非病毒纳米基因载体PEI-β-CyD对软骨细胞和骨髓间充质干细胞转染有效性评估

目的评估新型非病毒纳米基因载体聚乙烯亚胺-β-环糊精(PEI-β-CyD)对软骨细胞系C5.18和骨髓间充质干细胞系C3H10T1/2转染的有效性。方法体外培养软骨细胞系C5.18和骨髓间充质干细胞系C3H10T1/2,MTT法观察并比较PEI-β-CyD和相对分子质量为25 000的聚乙烯亚胺(PEI25KDa)对C5.18细胞和C3H10T1/2细胞的细胞毒性。在不同的N/P(载体有效氮含量/外源基因有效磷含量)复合条件下,利用PEI-β-CyD和PEI25KDa分别转染C5.18细胞和C3H10T1/2细胞,倒置荧光显微镜结合流式细胞仪分析转染效率。结果 PEI-β-CyD对C5.18细胞和C3H10T1/2细胞的细胞毒性均小于PEI25KDa。PEI-β-CyD与PEI25KDa对C5.18细胞的转染效率比较,差异无统计学意义(P>0.05);PEI-β-CyD对C3H10T1/2细胞的转染效率显著高于PEI25KDa(P<0.05)。结论 PEI-β-CyD对于软骨细胞系C5.18及骨髓间充质干细胞系C3H10T1/2是一种低毒有效的非病毒纳米基因载体,在软骨组织工程和细胞治疗研究及应用领域具有良好的开发前景。

骨科内植物表面细胞生物反应与纳米化改性

钛合金内植物具有良好的生物相容性，然而，其界面骨整合效果并不理想，易导致内植物松动和脱落。传统的内植物界面改性技术，包括机械方法（如切削、磨刻、抛光、爆喷等）、化学方法（如酸蚀、碱蚀等）和生物涂层方法，并未从根本上解决植入界面骨整合不足的问题。纳米材料和基于钛合金的表面纳米化改性技术，改变了细胞与材料表面的相互作用，有利于骨细胞生长和骨组织再生。

内侧半月板损伤患者关节镜手术前后三维步态特征差异

目的比较膝关节内侧半月板损伤患者关节镜手术前后的三维步态特征。方法纳入15名内侧半月板损伤患者和15名健康人群作为研究对象,采集损伤组术前、术后及健康对照组的三维步态参数,包括步态时空参数、运动学以及动力学参数。结果(1)损伤组术前步速和步长与对照组相比显著下降(P<0.05),损伤组术后步速、步长与对照组相比无显著差异。(2)矢状面,损伤组术前膝关节屈曲伸展活动范围、承重反应期和摆动相膝关节最大弯曲度较对照组显著下降(P<0.001);术后承重反应期膝关节弯曲度较术前明显增加(P<0.05),但术后摆动相膝关节最大弯曲角度和屈曲伸展活动范围仍显著低于对照组(P<0.05)。冠状面,损伤组术前内收外展活动范围和最大内收角度较对照组显著下降(P<0.001);术后内收外展活动范围和最大内收角度较术前显著增加(P<0.05),但也显著低于对照组(P<0.001)。(3)矢状面,损伤组术后膝关节屈曲力矩第1、第2峰值较术前增加(P>0.05),但仍显著低于对照组(P<0.05)。冠状面,损伤组术后内收力矩第1、第2峰值较术前增加,但也显著低于对照组(P<0.05)。结论半月板损伤患者有其独特的步态特征,通常采取僵硬步态来降低膝关节负荷。关节镜下半月板成形术能显著改善膝关节步态特征,但患者步态仍不能在短期内恢复正常。

一种基于加速度信号的步态稳定性研究

目的通过不同工况下头部和腰部的加速度信号分析人体步态稳定性,与质心(center of mass,COM)-压力中心(center of pressure, COP)法进行对比,探讨应用可穿戴设备进行步态稳定性分析的可靠性。方法应用基于加速度信号的谐波比(harmonic ratio, HR)参数分析18名健康青年人在3种工况下(穿鞋自然行走、裸足自然行走、不同步速裸足行走)的行走稳定性,并与COM-COP法的评估结果比较。结果自然步速下步态最稳定,此时HR最大;裸足比穿鞋行走时HR显著减小(P<0.05),步态稳定性降低。该结果与COM-COP法分析结果一致。综合步速和穿鞋影响因素,基于加速度的HR参数与COM-COP法的步态稳定性评估结果呈显著负线性相关(R^2>0.50),其中腰部HR具有更显著的线性相关性(R^(2 )>0.60)。结论应用基于加速度信号的分析算法可以有效且可靠地评估人体步态稳定性,其中腰部加速度对步态稳定性更敏感。

载纳米银磷酸三钙的体外细胞毒性及兔体内毒性

背景:课题组前期研究发现,负载5%纳米银颗粒β-磷酸三钙材料具有抗菌性和良好的生物相容性。目的:10%纳米银颗粒β-磷酸三钙材料的体内外毒性。方法:(1)体外细胞毒性:分别采用含质量分数10%纳米银颗粒β-磷酸三钙材料浸提液、多孔β-磷酸三钙材料浸提液、正常组织培养液培养SD大鼠(上海西普尔-必凯实验动物有限公司提供)骨髓间充质干细胞,培养1,3,5,7 d,CCK-8法检测细胞增殖;(2)动物体内毒性:取20只新西兰大白兔(上海市甲干生物科技有限公司提供),在左侧股骨外髁制作直径6 mm、深度13 mm的骨缺损,随机分2组,实验组缺损处植入含质量分数10%纳米银颗粒的β-磷酸三钙材料,对照组植入β-磷酸三钙材料。植入后12周,采用电感耦合等离子体质谱法检测血液和各组织器官内银离子浓度;苏木精-伊红染色切片观察各组织器官病理状态;Van Gieson染色切片观察材料植入区组织生长情况。结果与结论:(1)β-磷酸三钙浸提液组、正常组织培养液组、含纳米银颗β-磷酸三钙材料浸提液组培养不同时间点的细胞增殖比较无差异(P <0.05);(2)实验组和对照组兔血液、心、肝、脾、肺、肾各脏器中的银离子浓度均小于0.1×10^(-6),小于WHO规定的人体内银离子的最高浓度0.5×10^(-6);(3)实验组与对照组兔心、肝、脾、肺、肾组织切片均未见明显病理性改变;(4)实验组与对照组材料轮廓可分辨,材料周围可见被染成红色的新骨组织,材料内部多孔结构内可见大量红染的新骨组织,两组材料多孔结构内的新骨组织分布未见明显差异;(5)结果表明,含质量分数10%纳米银颗粒的β-磷酸三钙材料无明显细胞毒性与动物体内毒性,具有良好的生物相容性。

柴胡皂苷-d促进骨肉瘤细胞凋亡的研究

目的探讨柴胡皂苷-d(SS-d)对骨肉瘤Saos-2细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭能力的影响,并探讨其作用机制。方法经不同浓度SS-d处理骨肉瘤Saos-2细胞后,采用八肽胆囊收缩素(CCK-8)法检测骨肉瘤细胞增殖情况,采用流式细胞术检测骨肉瘤细胞凋亡情况,采用Transwell小室法检测骨肉瘤细胞迁移和侵袭能力,最后采用蛋白质免疫印迹(Western blot)法探讨SS-d对核因子-κB(NF-κB)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号转导通路的作用及其下游凋亡相关蛋白的影响。结果 SS-d可呈剂量依赖性地明显抑制骨肉瘤Saos-2细胞的增殖、迁移和侵袭能力(P均<0.05),促进骨肉瘤Saos-2细胞凋亡(P<0.05)。SS-d可抑制p-IκBα和p-p65表达,下调p-Jnk和p-p38表达,进而抑制NF-κB/MAPK信号转导通路激活,促进下游凋亡相关蛋白Bax和裂解活化的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cleaved caspase)-3表达,减小Bcl-2/Bax比值,促进骨肉瘤Saos-2细胞凋亡。结论 SS-d可明显抑制骨肉瘤Saos-2细胞增殖、迁移和侵袭,促进骨肉瘤Saos-2细胞凋亡。这一现象与SS-d抑制NF-κB/MAPK信号转导通路激活,减小Bcl-2/Bax比值,促进cleaved caspase-3表达有关。

颈椎后路椎板成型联合选择性固定对患者术后颈椎曲度维持及稳定性影响的影像学研究

目的探究颈椎后路椎板成型联合选择性固定术,治疗多节段颈椎管狭窄伴无骨折脊髓过伸伤患者的影像效果,明确后路成型联合选择性固定术是否会增加患者颈椎曲度丢失及失稳的发生率。方法对2015年1月~2018年1月在我中心就诊的多节段颈椎管狭窄伴脊髓过伸伤的患者进行回顾性分析。所有入组患者均存在2节及以上颈椎管狭窄伴或不伴后纵韧带骨化及椎间盘钙化,且不存在颈椎骨折脱位以及肿瘤相关情况。所有入组患者均采用后路椎板成型联合选择性内固定术。所有患者术前、术后进行影像学检查,包括颈椎正侧位及过伸过屈位。所有患者术后随访均超过12个月。术前及术后1年记录NDI评分。通过比较术前以及术后不同时间点患者影像学结果来明确后路椎板成型联合选择性固定的对颈椎曲度维持及稳定性的影响。结果共82例颈椎管狭窄伴脊髓过伸伤患者在我中心接受治疗,去除单节段、存在骨折脱位以及进行前路手术的患者,共17例患者入组,男女比例为13:4,平均年龄60.8±7.2岁。所以患者,平均随访时间为24±0.79月。术后NDI评分显著改善,由术前30.1±4.2降低到术后4.7±1.3(P<0.01);术后影像随访,有1例(5.88%)患者术后6个月出现过屈位失稳(相对位移超过3 mm),2年随访中失稳未见明显加重,患者临床效果满意。结论颈椎后路椎板成型联合选择性固定术具有良好的生物力学稳定性,既能保留运动节段,又能针对性的固定失稳节段。术后影像随访,患者无明显曲度丢失及失稳的发生。术后颈部疼痛评分较术前明显改善。

Notch信号通路在骨重建中的作用

Notch信号通路在胚胎发育、神经系统、血管系统、内分泌系统及肿瘤等领域具有广泛的影响。近年来的研究表明,Notch对于骨组织代谢尤其是骨重建有着重要的调控作用,而骨重建的调节紊乱和骨质疏松、骨关节炎等疾病的进展密切相关。Notch信号通路可以通过调控骨组织不同细胞的功能从而影响骨重建过程,但其在不同细胞中具体的参与方式仍然未知。综述近年来Notch信号通路在骨重建中的作用研究进展。

SIRT1信号通路对于骨代谢的调节作用

骨质疏松是一种以骨矿物含量下降、骨微细结构破坏为特征的骨骼疾病,其发病机制与骨骼系统衰老和能量代谢紊乱有关。沉默交配型信息调节因子2同源蛋白1(silent mating-type information regulator 2 homolog 1,SIRT1)是一类烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)依赖的去乙酰化酶,是生物体内细胞衰老、能量代谢和骨骼重塑3个重要生理过程的汇合点。SIRT1不仅能被单磷酸腺苷活化蛋白激酶[adenosine 5'-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK]、c-Jun氨基末端激酶1(c-Jun N-terminal kinase 1,JNK1)和酪蛋白激酶2(casein kinase 2,CK2)等激酶激活,还能被白藜芦醇等小分子药物激活。这些激酶与药物均能影响骨代谢。且研究证实SIRT1信号通路也能直接调控骨代谢过程,但其中的具体调节机制尚不明确。该文就SIRT1的结构、功能和在骨代谢各个环节中的作用作一综述,并分析SIRT1信号通路作为骨质疏松治疗新靶点的潜力。