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不同起始时间低强度脉冲超声治疗对兔骨腱连接点愈合的影响

编辑:郑成|陈华斌|刘飞飞|陈灿|王占稳|吕红斌 单位:武汉体育学院运动康复研究中心|武汉体育学院医院骨科|中南大学湘雅医院运动医学科

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-06-16 11:11:38浏览:217次

摘要:

研究目的:利用不同起始时间使用低强度脉冲超声治疗骨腱连接点损伤,观察愈合过程中骨腱连接点界面形态结构的修复、新生骨的大小与细微结构参数的变化,以及生物力学性能的恢复,探讨低强度脉冲超声治疗骨腱连接点损伤的可能作用机制及预后,为低强度脉冲超声用于治疗骨腱连接点损伤提供科学依据。

研究方法:108只新西兰兔行髌骨部分切除术建立骨腱连接点损伤动物模型,所有动物分为超声治疗组(n=72)和假治疗对照组(n=36),治疗组按术后低强度脉冲超声治疗起始时间不同分为两个亚组:LIPUS1治疗组(术后3天开始治疗,n=36),LIPUS2治疗组(术后7天开始治疗,n=36)。超声强度30mW/cm2,频率1.5MHz,脉冲宽度200μs,脉冲重复频率1KHz20min/次,每日1次直至收取标本的时间点。分别于术后2周,4周,8周和16周收取髌骨髌腱复合体标本,术后2周及4周各6个标本行H&E和番红/快绿组织学染色,观察骨腱连接点形态结构的修复;术后8周及16周各6个标本经X线影像学检测后经矢状面切开分为两半,一半用于组织学染色,另一半用于同步辐射显微CT扫面进行三维高清可视化成像,定量评估新生骨细微结构的形态学参数;另术后8周及16周各6个标本行生物力学测试,评估其拉断载荷、拉断能量和极限强度等力学性能。

研究结果:

1X线检测:术后816周,可见骨腱连接点自截骨面处逐渐出现新生骨向远端生长,且新生骨的面积和长度随时间的增加而增加;LIPUS治疗组新生骨的面积和长度均明显大于对照组,两治疗组间无明显差异。

2)组织学检测:H&E染色发现,LIPUS治疗组加速了骨腱愈合界面的组织融合,主要表现为新生小梁骨明显增加,且治疗组小梁骨逐渐由无序的编织骨向板层骨转变的速度较对照组要快;术后2周时,LIPUS2组骨腱界面的融合要优于LIPUS1组合对照组。番红/快绿染色显示,术后早期三组骨腱界面均无明显纤维软骨层出现,LIPUS1组和LIPUS2组后期纤维软骨层和软骨性化生区中蛋白多糖含量和分布较对照组要明显增加。

3)同步辐射显微CT扫描:利用上海光源同步辐射显微CT扫描获取了愈合过程中骨腱连接点三维高清可视化图像,像素大小3.25μm,肌腱与骨可清晰分辨,模拟组织学切片与组织学染色图像匹配,同时获取了新生小梁骨内部结构的三维高清图像,定量分析发现:在术后8,两治疗组新生小梁骨的BV/TVTb.ThTb.N均明显高于对照组,且Tb.Sp明显低于对照组;在术后16周,两治疗组新生小梁骨的BV/TVTb.Th均明显高于对照组,Tb.NTb.Sp与对照组无明显差异。从术后8周到16周,对照组BV/TV随愈合时间的增加而增加,而两治疗组均下降;三组Tb.ThTb.Sp随愈合时间的增加而增加,但Tb.N均下降。两治疗组间各形态学参数在术后8周和16周均无明显差异。

4)生物力学测试:三组骨腱连接点复合体标本的力学性能参数,如拉断载荷,拉断能量和极限强度均随时间增加而增加;LIPUS1组与LIPUS2组骨腱连接点标本在术后8周和16周的拉断载荷,拉断能量及极限强度均明显高于对照组,LIPUS1组与LIPUS2间无明显差异。

研究结论:

1)低强度脉冲超声治疗可促进兔髌骨髌腱连接点损伤后的愈合,主要表现为促进骨腱愈合界面的融合,新生骨的形成及其细微结构的重塑,在愈合后期促进纤维软骨的再生,并改善其力学性能。

2)同步辐射显微CT扫描可用于兔髌骨髌腱连接点三维高清可视化研究,并可定量评价兔骨腱连接点愈合过程中新生骨细微结构的变化。

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