第四军医大学学报2000年第21卷第1期

罗卓荆胡蕴玉王茜

摘要：目的探讨大块异种骨的制备及其在修复节段性骨缺损中的作用.方法将大块的牛松质骨制备成消除抗原性的载体，与牛骨形态发生蛋白(BMP)组合构成去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料.采用兔桡骨15mm节段性骨缺损模型，研究去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料在修复骨缺损中的作用.结果组织学见术后4wk宿主结缔组织长入植入材料内部骨小梁间，并有岛状新生软骨、骨组织形成；术后8wk新生软骨、骨增大并融合成片；术后12wk新骨改建成熟，巨噬细胞、破骨细胞吞噬、分解植入材料；术后16wk初期管状骨结构形成，骨髓腔再通；术后20wk骨缺损完全愈合，形成正常骨干结构，骨髓腔再通.X线检查示术后去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料组成骨量大，新骨改建、成熟迅速.结论去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料通过骨诱导和骨传导方式发挥骨缺损的修复作用，是一种较为理想的、具有高效成骨活性的植骨材料.

关键词：生物相容性材料；骨移植；骨愈合

0引言

骨移植术是目前临床修复长骨节段性骨缺损最常采用的方法，由于供给骨移植的自体骨取材十分有限，使得骨移植替代材料的研究成为骨科长期以来的重点课题^［1,2］.我们 将大块牛松质骨经系列化学处理，制备成消除抗原性的载体.从牛皮质骨中提取具有诱导成骨活性的 骨形态发生蛋白(BMP).再将二者组合构成去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料.我们采用兔 长骨节段性骨缺损模型，研究去抗原牛松质骨块/bBMP复合材料在修复骨缺损中作用.

1材料和方法

1.1材料将牛肱骨上端松质骨取材10 mm×20 mm×30 mm，经50 ℃水洗，氯仿甲醇脱脂，过氧化氢浸渍，部分脱钙，冻干处理.按Urist 方法从牛 皮质骨中提取牛BMP^［1］，二者在-93.3 kPa下组装复合，环氧乙烷消毒制备去抗原 牛松质骨块/bBMP复合材料备用^［3］.

1.2方法选用新西兰大耳白兔50只，体质量2. 2～2.5 kg，雌雄不限，其中40只行双侧桡骨中段15 mm骨、骨膜截骨，其左侧为实验组，骨缺损处植入去抗原牛松质骨块/ bBMP复合材料；右侧为实验对照组，植入去抗原牛松质骨块.另10只兔双侧桡骨骨缺损均不 植入任何材料为空白对照组.严密缝合伤口，不做内、外固定. 分笼喂养，自由活动. 术后4，8，12，16，20 wk分别随机取材实验组、实验对照组8只，空白对照组2只(4个标本).

1.2.1X线检查各动物于取材时间，行双侧尺、桡骨的正位X线片检查，观察各组间及不同术后时间的骨缺损愈合情况.

1.2.2组织形态学观察取材标本经固定，包埋，切片，HE染色，丽春红三色染色，光镜下观察.

1.2.3计算机图像分析①修复性新骨的面积检测∶取4，8，12，16，20 wk的实验组及 实验对照组的HE染色组织切片，低倍镜下采集图像，包括完整的骨缺损区域，采用Photosho p软件的histogram功能，分析统计新生骨(包括钙化基质、类骨质、编织骨、板层骨及骨髓腔)在骨缺损区域的所占面积(像素数pixels)的变化，采用t检验处理检测数据.②新骨 成 熟的动态分析∶取4，8，12，16，20 wk的实验组及实验对照组的丽春红三色染色组织切片，低倍镜下采集显微图像，采用Photoshop软件的histogram功能，分析统计在术后不同时期骨标本中软骨与成熟骨之比的动态变化.

2结果

2．1大体标本观察20 wk取材标本，实验组新骨较膨大，8例标本骨缺损均获得完全的骨性修复，新骨表面光滑，其侧方有较多进入新骨的血管滋养孔(Fig1). 实验对照组标本 ，8例标本中有4例获得新骨桥接骨缺损，但新骨骨干较原正常桡骨略细.空白对照组为骨不 连.

图1实验组术后20 wk，骨缺损获得骨性修复，新骨表面有较多血管滋养孔

fig 120 wk postoperation, the defect had been bony repaired, and a lot of nourich vein hole could be identified on the surface of the new bone

2．2X线检查实验组，术后4 wk植入材料纹理模糊，密度降低，骨端有骨痂；术后8 wk 植骨有点、片状密度增强；术后12 wk植骨区大量新骨形成，密度增强；术后16 wk新骨桥接 骨缺损，密度均匀，形成连续性的骨皮质；术后20 wk 8例标本新生骨皮质结构清晰，与原宿主骨自然连接，骨髓腔形成，再通，新骨直径较原桡骨略粗大(Fig2). 实验对照组，术后4 wk植骨纹理模糊，密度无明显变化；术后8 wk骨端骨痂生长；术后 12 w k材料密度降低；术后16 wk两端新骨向中心生长，骨缺损范围减小；术后20 wk 8例中有4例 骨缺损获得骨性桥接，但新骨中央略细. 另4例骨不连.空白对照组，术后各时间点，均未见骨性愈合，骨不连.

图2实验组术后20 wk X线检查

fig 220 wk postoperation, radiography showed the repairment after imp la nted with bovine cancellous bone/bBMP composite graft(L), bovine cancellous bone (M), and control (R)

2．3组织学观察实验组，术后4 wk宿主结缔组织长入植入材料内部骨小梁间，并有岛状 新生软骨、骨组织形成(Fig 3)；术后8 wk新生软骨、骨增大并融合成片；术后12 wk新骨改 建成熟(Fig4)，巨噬细胞、破骨细胞吞噬、分解植入材料；术后16 wk初期管状骨结构形成，骨髓腔再通；术后20 wk骨缺损完全愈合，形成正常骨干结构，骨髓腔再通(Fig5). 实验对照组，术后4 wk疏松结缔组织长入植入材料内，术后8，12，16 wk两端骨痂向中 央区 生长，术后20 wk 8例中有4例骨缺损由新骨修复，部分植入材料残留，另外4例骨缺损未获完全修复，骨不连.空白对照组，各时间点，均未见骨缺损获得骨性修复，骨不连.

图3实验组术后4 wk，大量软骨、骨形成，呈散在岛状

fig 34 wk postoperation, histomorphomentry showed the foundation of a bundant chondral and new bone islandsHE×60

图4实验组术后12 wk，幼稚新骨改建为成熟板层骨

fig 412 wk postoperation, modification procedure to matural boneHE×100

图5实验组术后20 wk，塑形改建完成的皮质骨及骨髓腔

fig 520 wk postoperation, the cortical bone and matural medullary can al occurredHE×80

2．4组织切片的计算机图像分析

2．4．1修复性新骨面积的检测结果术后4，8，12，16，20 wk时修复性新骨占原骨缺损面积百分值见Fig 6.在术后各个时间点实验组、实验对照组2组修复性新骨面积百分值经t检验统计处理，2组 新骨面积百分值在4，8，12，16，20 wk时均有显著性差异.实验组随着术后时间的延长，修复性新骨迅速生长，新骨骨量由术后4 wk占骨缺损面积的11 .1%，上升到术后20 wk的109.1%时所形成的修复性新骨增加8.8倍.在所观测的5个时间点中，各时间点间的平均新骨面积百分值经方差分析处理，发现有显著性差异(P＜0.01)，术后20 wk时新骨面积已超过原骨缺损面积.

图6术后不同时期实验组、实验对照组修复性新骨占骨缺损面积百分比

fig 6The proportion of the repairing bone to the defect after implanting (n=8)

2．4．2实验组新骨成熟的动态分析实验组不同时期丽春红三色染色组织切片，骨缺损修 复性新骨中成熟骨(红色)与软骨(蓝色)面积之比见Fig7. 数据经方差分析方法处理，在实验组术后的各个时间点间成熟骨与软骨所占面积比例有显著性差异（P＜0.05或P＜0.01），随着观察时间的延长，成熟骨在修复性新骨中所占的比例越来越大，其骨/软骨比由术后4wk的0.3上升到术后2wk的4.8.

图7新生骨中骨(红色)与软骨(蓝色)面积之比

fig 7The proportion of matural bone (red) to cartilage (blue) after implanting o