中空多孔钛金属假体加载牛松质骨基质兔体内骨生成的实验研究

军医进修学院硕士学位论文中国人民解放军军医进修学院；中国人民解放军总医院硕士学位论文中空多孔钛金属假体加载牛松质骨基质兔体内骨生成的实验研究姓名：魏均强申请学位级别：硕士专业：外科学（骨科导教师：蔡谞20080523中空多孔钱金属假体加载牛松质骨基质 兔体内骨生成的实验研究中文摘要目的：本课题利用中空多孔欽金属假体(HPTP)作为骨组织再生工程构架， 观察兔体内假体周围及其内部骨生成的可能性，并探讨在假体内加栽经过去 抗原处理的牛松质骨基质(CBM)来提高成骨活性，从而促进金属假体与骨质达 到相对一体化结合的可行性。希望实验结果能够为研制中空多孔人工关节假 体或其他骨组织再生型骨植入物提供基础实验依据，对生物固定型人工关节 的设计和改进有所帮助。方法：自行设计中空多孔（孔径2mm)和用作对照组的“实心无孔”饮 金属假体。所有假体植入骨内部分与骨接融的表面均有轻基麟灰石（HA)涂 层。实验分为三组：“实心无孔”假体组(SITP组，A组）、中空多孔假体组（HPTP 组，B组）、中空多孔假体+牛松质骨基质组（HPTP+CBM组，C组），横向将 各组植入体植入16只4 6月龄新西兰大白兔的股骨殊。实验动物飼养至第 3、8、12周时取材，通过X线、普通光镜、焚光显微镜、扫描电镜以及骨组 织形态计量软件等途径对金属假体和松质骨基质表面及其内部骨生成的情况 进行观察；每组取6例第12周的标本进行生物力学检测，以比较分析各组植 入体在体内的骨整合效果。用SPSS13. 0软件进行统计分析，计量资料以均数土标准差Grs)表示。 结果：三组假体外表HA涂层部分在不同时间点的骨生长情况类似，而B 组和C组骨组织最终可长入假体2mm大小的圓孔，达到交锁固定的效果；但 是B组假体内部骨组织形成困难，即使在12周时仍大部分为血块和纤维组织， 其内混有少量稀疏的类骨组织,在假体内壁也可见薄层类骨状组织贴壁生长， 而C组3周时即可见;质骨基质内有大量类骨组织生长，8周时松质骨基质 已有部分被吸收，12周时中空腔内新生骨组织更加成熟，可达到更好的整合 效果（但中空腔内仍未完全充满骨质）.在生物力学测试中，B组和C组的拔 出力明显大于A组，但是B组和C组拔出力之间未见统计学差异。结论：一、组织形态学和力学结果均证明，中空多孔金属假体与“实心 无孔”假体相比，其表面的多孔结构可明显改善假体和骨的整合，达到交铺 固定的效果。二、在较大的中空多孔金属假体中空腔内加载松质骨基质等具有成骨活 性的物质，可使假体内部更早、更好地生成骨组织，使各部分形成有机的整 体结构。三、假体的HA涂层与周围骨质的结合能够获得很强的抗剪切强度，“实 心无孔”假体抗剪切强度的薄弱环节主要应该是HA涂层和假体之间能够达到 的结合强度。四、中空多孔金属假体的设计思路是可行的，本实臉为进一步即将进行 的组织工程学（TE)研究提供了实验模型和参照数据。初步证明2醒的孔径 尺寸是该模型中一个合适的尺寸.本实验从体内角度证明，加栽成骨活性物质的中空多孔假体较传统的实 心假体具有优越性，至于如何更好地促进骨整合还需进一步研究。关键词：中空多孔假体，骨生成，松质骨基质，组织形态学，生物力学Bone Formatkm in HoDoiv Porous Utanhim Prostfieses Loadii Bovine Cancellous B(ie Matrix in RabbitsAbstractObjective: This research is to explore the possibility of bone formation around and within the hollow porous titanium prostheses ( HPTP ) which are used as bone-regenerating frameworks in rabbits, and to discuss the feasibility of HPTP and deimmimized bovine cancellous bone matrix ( CBM ) complexes used as bone-integration stimulative devices, in which CBM is hypothesized to be able to promote osteoblastic activity. We hope the results will provide an experimental basis for the study of hollow porous artificial joint prostheses and other bone-regeneration implants, and will be beneficial for the design and improvement of biological artificial joint.Methods: We designed HPTP with many holes (2mm in diameter) and solid imperforate titanium prostheses (SITP) used in control group. Sections going to be implanted in bone in all the prostheses were coated with hydroxyapatite (HA). There were 3 groups in this research: SITP group (group A), HPTP group (group B), HPTP and CBM group (group C), and all the implants were placed in the femoral condyles of 16 New Zealand white rabbits (46 months old) transversely. The animals were kept until 3，8，12 weeks later respectively, then we took out corresponding specimens in scheduled time, and studied the bone formation evolvement around and within the prostheses and CBM through X-ray, common light microscopy, fluorescence microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and some other methods such as computer software for norphometry. Besides, 6 specimens at the 12th week point in each group were used for biomechanical tests. The effects of bone integration in each group could be examined and analyzed through a pull-out test.SPSS 13.0 software was used for statistical analysis, and measurement data were expressed in the form of mean value standard deviation(J s). Results: There was similar bone formation effect on the HA coating surface of the prostheses in all the 3 groups at different time points respectively, while bone tissuecould finally grow into the 2mm holes in porous prostheses of group B and group C to get an interlocking fixation effect; However, bone formation within HPTP in group B was very difficult, and there was very few thin bone-like tissue which is quite thin among a mass of blood clots and fibrous tissue and along the internal walls of HPTP. On the contrary, bone formation in group C was ideal: Many bone-like tissues in CBM could be seen at the 3rd week point, and part of the CBM had been absorbed in 8 weeks, and there would be better bone integration at the 12th week point (However, bone still didnt fill up the cavity of HPTP). In biomechanical tests, pull-out forces needed in group B and group C were significantly stronger than group A, but there was no statistical difference between group B and group C.Conclusion: 1. Histomorphological results and biomechanical tests both prove that the porous structure of HPTP can improve integration of prostheses and bone tissue significantly than SITP by achieving interlocking fixation effect.2. Osteoblastic stimulative materials such as CBM in the big internal space in HPTP can improve bone formation earlier and better, making HPTP, CBM and newborn bone be an organic whole.3. Integration of HA coating and bone around prostheses can produce very strong anti-shear strength, and the bottleneck of anti-shear strength of the solid imperforate prostheses should mainly be the strength between HA coating and prostheses.4. The idea for HPTP is feasible, and our study provides a successful model and plenty of data for reference for the further tissue engineering (TE) study. The aperture size of 2mm may be an appropriate size in the model.Our experiment in vivo shows that hollow porous prostheses loading osteoblastic stimulative materials are advantageous when compared with traditional solid imperforate prostheses. However, there should be more studies on how to promote better bone integration on this issue in the future.Key words: hollow porous prostheses; bone formation; cancellous bone matrix; histomorphology; biomechanics英文全名bone harvest chamberhollow porous titanium prosthesesHPTPrhBMP OAM PBS SEM BMSCs HA TEsolid imperforate titanium prostheses SITPCBMcancellous bone matrix decalcified bone matrixbone morphogenetic protein英文缩略词表简写BHCrecombinant human BMP osteoinduction active material phosphate buffer solution scanning electron microscope bone marrow stromal cells hydroxyapatite tissue engineering中文全名骨收集室中空多孔铁金属假体 “实心无孔”铁金属假体 松质骨基质 脱韩骨基质骨形态发生蛋白 重组人骨形态发生蛋白 骨诱导活性材料 磷酸盐缓冲液 扫描电子显微镜 骨髓基质干细胞 轻基磷灰石 组织工程学军医进修学院硕士学位论文军医进修学院 研究生学位论文原创性声明秉承我院“敬业、勤奋、求实、创新”的学风，本人声明：所呈交的论 文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除 了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得我院或其他教育机构的学位及证 书而使用过的材料，对本文的研究作出贡献的个人或集体，均己在文中做了 明确的说明并表示谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：条日期：命色日指导教师签名：日期）军医进修学院 硏究生学位论文版权使用授权书本人保证毕业离院后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为军医 进修学院或解放军总医院。学院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文 原件、复印件和电子版本，可以采用影印、缩印、扫描或其它手段保存论文 以供被查阅和借阅。学院可以公布学位论文的全部或部分内容（保密内容除 外)。论文作者签名：韵多日期：月指导教师签名：日期广j、f mm随着社会老龄化，人体各种关节疾患导致的病废不断增加，人工关节置换作 为目前治疗关节毁损性疾病如类风湿性关节炎、骨性关节炎等晚期关节病损的最 终有效治疗手段，已经获得了病人和医生的认可。目前人工关节的固定方法一般 分为骨水泥固定和生物性固定(非骨水泥固定)两种，虽然理论上后者发生松动的 可能性较前者为小,但是无论哪种固定方法术后都仍存在较高的无菌性松动率， 无菌性松动已成为人工关节置换术后失败的一个主要原因。作为假体改进措施， 既往的研究先后将假体表面处理成珍珠面、铁丝面、喷砂面、HA面等，但骨与 假体结合范围、深度和强度仍均相当有限，骨结合率仅6%35%“23】，对假体远 期稳定性的帮助并不一定理想，同时这些假体因不能阻挡关节活动过程中产生的 磨损颗粒进入骨-假体界面而引起骨溶解，因应力遮挡引起的假体周围骨吸收同 样不能避免，最终可使假体丧失骨性结构的支撑而易发生松动。因此，如何提高 假体表面骨组织长入，增加假体与周围骨床的结合力和范围，从而使其获得长期 稳定，已成为生物固定型人工关节假体迫切需要解决的关键问题和近年来非骨水 泥固定人工关节的研究焦点。非骨水泥型人工关节，尤其是人工髋关节，为达到初始稳定而设计的假体几 何形状已很难有新的突破。其设计不论如何变化，假体均为实心体，即使在界面 上能与周围骨质充分整合，其结合部分相对整个假体截面而言也十分有限，使远 期稳定性受到制约。但是将假体设计为空心体构造的研究甚少。本研究将人工假 体植入骨内的部分设计为中空多孔形状，并利用复合于其中的异体或异种成骨活 性物质诱导其周围骨质通过壁上孔洞长入假体空腔，从而达到相对一体化结合， 以用作承重结构的构想，目前国内外仅见于本课题组稍早期的相关报告。人工关节表面孔径的设计需要在假体的负重能力和骨整合能力之间达到平 衡，两者之间存在矛盾。就负重而言，为达到较好的强度，要求假体表面尽量光 滑平整，即使有孔洞，孔径也要尽量小为好。相反，为使假体与骨组织交界处的 骨生长更多，达到夺锁固定效果，则要求假体表面孔径尺寸适当增大，且尽量多 为好。在设计假体时应该最大地优化和平衡这种相互制约的矛盾。目前普遍认为， 釆用多孔技术及骨诱导物质（如rhBMP等）有利于成骨，但关于微孔尺寸的研究 很多，关于巨孔仅有少数研究。Albrektsson等设计的骨收集室（Bone Harvest Chamber, BHC)孔洞直径为Imra,他们报道在将BMC后植入兔胫骨干葡端后68 周即可在内部形成分化良好的小梁骨。谭本前等将孔径加大至5mm的表面多孔 层股骨柄假体植入杂种犬体内，其中在假体表面孔隙内充填有犬自体股骨头颈骨 质制成的骨泥，3月时也取得了良好的骨整合效果。本实验既要求所设计的假 体孔径早期能为假体内组织骨长入的提供充足血供,还要求晚期在孔内可通过塑 形改造形成坚固的骨组织,参照临床上所应用的铁笼、铁网的孔径尺寸(一般在 3-5mm之间），并适当缩小，将孔径设计为2mm本实验是国家自然基金项目“中空多孔金属假体复合骨诱导材料作为骨组织 再生工程构架的基础研究”（30471755)的体内实验部分。前期体外实验部分已 经建立了 HPTP加载成骨活性物质的复合载体模型，并证实经过组织工程化处理 后，兔骨髓基质干细胞（BMSCs)在复合载体表面和内部确实能够经体外诱导成 骨，形成组织，达到良好的骨整合效果。本部分研究将利用中空多孔钛金属假体 作为骨组织再生工程构架，观察兔体内假体周围及其内部骨生成的可能性，并探 讨在假体内加载去抗原处理的牛松质骨基质，提高成骨活性，促进金属假体与骨 质相对一体化结合的可行性。希望实验结果能够为研制中空多孔人工关节假体或 其他骨组织再生型骨植入物提供基础实验依据，对生物固定型人工关节的设计和 改进有所帮助。在本实验完成后，本课题还将进一步把本部分体内实验与前期体 外实验研究结果相结合,从组织工程学角度寻求生物复合型中空多孔假体研发的 突破点。第一部分动物模型的建立和组织形态学的研究人工关节置换成功应用于临床已经有半个多世纪的历史，关节置换手术的相 关理念及技术得到了长足的发展。虽然众多的临床随访证明该手术是一种成熟的 技术，疗效令人鼓舞，但是从长远来看，关节置换仍然存在假体使用寿命有限、 术后远期可能发生骨溶解和无菌性松动等问题，患者面临着需要翻修的风险。如 何改进假体设计和制造，无论是从材料的生物相容性、力学相容性、耐磨性，还 是假体的形状、结构和表面处理方面，仍是一项很有研究价值的课题。本课题组试图将脊柱椎间融合中“cage”概念引入人工关节的设计，将人工 关节植入骨内部分设计成中空多孔的形状，通过采用组织工程学的方法，使假体 和受体骨之间达到更好的骨整合效果。项目负责人蔡谞教授所提出的“生物复合 型中空人工关节假体”的设计理念和早期研究成果已经申请并获得国家发明专利 (ZL00107241.2)【豸】。本实验所设计的钛金属假体采用上述理念,设计成中空多孔形状，另制作“实 心无孔”假体作为对照，前者中空，植入骨内部分的假体壁上带有孔径2ram大小 的圆孔，后者表面无孔，两种假体植入骨内部分的所有表面均带有HA涂层。第 一部分实验将从组织形态学的角度，对两者的骨整合效果进行描述和比较分析， 并观察中空多孔假体内加载成骨活性物质后骨整合效果是否会有所改变。材料与方法1.钛金属假体及松质骨支架的制备1.1实验用中空多孔铁金属假体(HPTP)的制备由TC4铁合金棒材加工制作。假体按体内植入时是否植入骨质内分为两部 分：骨内部分和骨外部分。设计尺寸如下（见图1A和图IB):较长部分为植入 骨内部分，空心圆桶状，高8. 5mm，外径7mm，内径6min，侧壁和底壁厚度均为：尔P；进後华K顿丨：学位论文0.5mm,壁上均匀分布有直径为2mm的圆孔，侧壁脚孔有3排，每排6个，底壁 岡孔有4个，共22个：较短部分为f!外部分，商3rnm，外径8. 5mrn,内托6mnu 该部分内壁上部2. 5mm有嫁纹。该媒纹iij与配套吻仓的螺枯旋紧，使假体上口封 闭，还可与力学实验拔出杆旋紧，作为固定部位I由天津正天民疗器械軒限公司 生产。1.2对照用“实心无孔铁金屈假体(srrp)的制备此假体形状和尺寸类似上述中空多孔铁金腐假体，不同之处楚側壁和底壁无 孔（见图IB和图1C*尽管假体制作巾将其内部挖空，但其外部结构同临床中 所使用的实心假体无异，所以可作为传统实心无孔假体的模塑。1.3金诚假体表面轻甚憐灰石（HA)涂层处理1绍lA.HPTP的设计图纸以上两种假体植入骨内部分均按生物固定型非骨水泥假体规格行轻基憐灰 石等离子喷涂处理（图IC)。由四川大学51家生物医学材料工程中心加工。工艺 参照标准IS013779-2:涂层径基躲灰石含里：这90%，径基憐灰石结品度：务 45%:涂层轻蓝隣灰石辉憐原子比Ca/P: 1.67-1.76,涂层材料染质元索念 S和重金诚总里（以铅计）(mK/kg):砷(As)实3,描(Cd)实5,衆(Hg)实5,铅(Pb) 实30:重金庙总带（以招计）表面涂层质里：徐层厘度：50丨OOlim, 灰白色播层.表面色萍均匀并严密稷盖基体；I1A涂层与基体的结合强度：抗 拉强度 丨5MPa。0,5X45*KI iB.srrp的设计图纸图IC. HA涂层的HPTP和SITPU丨D.牛松质；基质（CBM)1.4松质骨基质。其中第一组与第二组的所有假体均在兔的双后肢进行配 对植入*将7只兔随机分为两部分：第一部分为4只，分别在左右侧植入HPTP 和SiTP假体：第二部分为3只，双侧均植入加载CBM的HPTP假体，观察时ij点 定为植入后3周、8周，丨2周，毎组每时间点各取一个标本用于进行不脱两骨切 片的观察。坡后毎组剩余的一个第12周的标本用于进行扫描电镜（SliM)观察，军医进修学院硕士学位论文军民进fit学院烛丨.学位论文第三组均多余一例第3周和第8周标本，为对兔体创伤的平衡处理，不计入统H-。 2. 2麻醉方法麻醉药品为速眠新拔胺嗣合剂（1.5ml: 2.0ml配比），按0,4mlAg行肌肉 注射麻辟。由我院实验动物中心手术室提供。 2. 3手术操作少骤（见图2)m 2A.从股！外侧賊横向向内钻孔图2B.孔底麽平后的孔洞形状阁2C.将假体沿?L的轴向描入m 20.手术后兔外观实验兔双后肢常规条皮，取仰卧位将其fit/肢及头部闹定于手术台，0.5%碘伏 消毒术野皮肤，铺无菌手术巾，足部妾扎无歯手金，行膝关节外上方长约3cm 的切U,逐层切开皮肤、皮下组织及深筋膜，经前外侧肌卩ij隙纯性分离，切TT-关 节藥上部，显媒股骨外侧躲。切JT并剥离外侧骨股，以股贵外側媒外侧面的中点 (位于外侧副初带起点略上方）为中心，先用直径7. 2mrn的尖头绞钻沿与外侧面 垂直的方向钻孔，深度为S.Jimm,即金屈假体植入骨内部分长度，与钻头等长； 后用直径7. 2iran的平头绞钻磨平孔底，生理故水冲洗术脚后将各组植入体植入孔 中。S假体植入位置良好，生理盐水冲洗切口，遂层链合切口，两侧操作相同。实验动物术后1-2小时内清醒，术后不制动，连续三天行青霉素20万单位 肌肉注射以预防感染。各兔术后第二天即可站立，三至五天时行走基本正常，切 口愈合情况良好，未见明显炎症反应和切口裂幵。术后恢复均良好，体重无明显 下降。2. 4标本的采取与准备实验兔处死前第13天和第3天需两次行四环素焚光标记（购自北京百灵克 生物科技有限责任公司），剂量为50mg/kg,采用肌肉注射方式。分别于术后3、 8、12周时采取各组标本。以空气栓塞法处死相应的实验兔后，取出双侧股骨髁 部分，股骨截断面约在裸上1cm左右。彻底去除表面附着的软组织及骨膜。2. 5不脱韩骨切片的包埋和制备将各标本先后用45%、75%、95%、100%的梯度酒精逐级脱水（每周一个梯度)、 二甲苯浸泡透明，依次将标本浸泡于包埋用的I、II、m液中（成分中分别含有 聚甲基丙烯酸甲酷和邻苯二甲酸二丁酷等)，经过氧化苯甲酰催化常温下聚合包 埋。经包埋后的骨标本用德国产Leica 1600金刚砂不脱韩切片机进行连续切片， 厚度为50微米，切片时流水冲洗降温。切好后经过Giemsa染色、烘烤等处理， 用环氧树脂将标本封固于载玻片（荣光切片无需染色)2.6扫描电镜标本的制备电镜标本制作过程如下：取材和固定：取每组第12周时标本1例，将相 应界面组织分割成小块，尽快浸入2. 5%的戊二酸固定液中固定，4C冰箱内冷藏 过夜。漂洗和后固定：0.1M磷酸盐缓冲液（PBS)漂洗3X30分钟（30分钟一 次，共3次），1%四氧化锇固定液行后固定2小时。导电染色：0.1MPBS漂洗 标本3X30分钟，将其浸入2%的单宁酸溶液30分钟，更换一次新液，再次浸泡 30分钟。脱水和过渡：将导电染色后的标本充分漂洗，之后进行常规脱水处 理，过程依次如下：50%乙醇30分钟50%乙醇30分钟一70%乙醇30分钟一70% 乙醇30分钟一90%乙醇30分钟一90%乙醇30分钟无水乙醇30分钟无水乙醇 30分钟一醋酸异戊酯40分钟过渡。临界点干燥和镀膜：先后采用HITACHI HCP-2型临界点干燥仪和E-102型真空离子溅射仪进行临界点干燥和把金键膜处 理r用HITACHI S-4800型超高分辨率扫描电子显微镜观察标本并拍摄照片。另对CBM及带有HA涂层的SITP假体表面亦进行喷金链膜并观察拍摄。3.结果检测3.1大体标本观察从外观观察受体骨对植入体的反应及两者之间的结合情况。3.2 X线检查选择部分动物分别于术后即刻、第3周、第8周、和第12周进行透视观察， 并拍膝关节X线片，了解植入体位置及有无骨折、髌骨脱位等并发症，并了解植 入体与骨结合情况、股骨親骨膜反应情况、膝关节周围软组织是否有异位骨化影 像。3. 3不脱骨切片组织学观察釆用Olympus BX51型生物显微镜和DP70图像采集系统进行观察。Giemsa 染色切片观察：Giemsa染色方法优于甲苯胺兰染色，具有以下优点：光镜下成 熟骨组织与新生骨组织及纤维组织之间颜色对比清晰、层次分明，骨组织染成粉 红色，骨细胞核呈蓝色，成熟的骨组织颜色较深，新生骨组织颜色较浅，而成骨 细胞分泌的新生骨基质和未韩化的类骨质染色最浅。突光观察：由于四环素可 以与韩化前沿组织内的韩离子结合，并在紫外线照射下显示出黄色焚光，可以作 为新骨形成和新生骨组织钩化的标志，可观察假体和CBM周围及内部的新骨形成 情况。3.4扫描电镜检查可以获得标本表面3-5lira的信息，减少了普通光镜检查因影像重叠对准确 评价植入体与骨结合所造成的影响，对样本表面形态和结构可进行直观的了解。3. 5骨组织计量学分析取B、C两组每时间点不脱弼骨组织切片各5片，置于焚光显微镜下观察并 通过计算机图像采集系统将其荧光图像采集到电脑，范围包括植入体和周围骨组 织，然后利用计算机图像分析系统（Image-pro plus 6.0 system)对两组各个 不同时间点假体中空腔内的新生骨量进行统计和比较。结果1.大体标本观察军Kiit怯学院y! 学位论文军氏进g学院耿h学位论文取W时各組实验兔均址谈.双后肢外观无异常，软组织无炎症反应表现，取 材后，见所有植入体周困无明显炎症反应，露出骨质部分的植入休表面光泽良好， 无绣烛表现（图3A)。多数假体周围有致密纤维组织包衷，但与植入体金屈表面 接触处无粘附同Jfe,甚场分离。去除该ffl织，肉眼观察可见植入休与股背低周闹 骨质结合紧密，无软组织嵌入，股表面可见有皮质骨略增厚，包绕十植入体同 困（图3B),HPTP组（li组）和HPTP+CBM组（C各时间点去除假体上端嫘帽后，对 假体内组织进行观察。3周时标本可见：C组中的CBM所在位S己有类状物存 在，以注射器针头触之.感觉质地较原来很脆弱的松质骨甚质为坚勧*类骨状物 周围和假体之间为血块和肉芽組织填充，质地仍很柔软（图3C); HPTP组则绝大 部分仍为血肿和新生的肉芽组织，质地相当柔软（图3D)。12周时标本可见：C 组中原CBM所在位置有骨状物存在，周出与駄金厲假体内壁紧密相连，质地很坚 硬，以注射器针头触碰时，感觉骨状物中央部位质地较周闲为柔软，针尖易插入， 同3周时标本相比也有所变软,部分标本该部分可见混有血块和内芽组织（陶 3E)(而B组虽然在螺粘下形成一层很瑰的类骨样组织，在将其刺穿后，假体内 大部分仍为血肿和纤维肉芽组织充填（图8周时标本甚木类似于对应的第 12周标本，差异主要是8周时质地硬度较丨2周时稍差.ftJ3A. C织第丨2周标本閱3B. B纽第3爛标本阁3C. C织第3周标本m 3D. BSl第3周标本图3L CmrS 12周样本6J3r. R组第12周标木2. X线检查依次对各组实验标本进行术后即刻、术后第3周、8周、12周的摄片检查， 可见植入体位置良好，未见有骨折、骸骨脱位相关等并犮症，膝关节周闻软组织 无异位骨化影像。各组具体影像结果如下：2.1 SITP 组 0 组）SITP楨入后即刻X线示假体与周困骨质紧密接触，与骨组织界面及附近均 未见骨缺损、透光带和骨质密度减低现象。术后3周时可见假体周幽脅质略有吸 收，骨质密度略科降低。术后8周时尽笠假体周围骨密度仍略低，促已变得比较 均勾，其内隐约可见骨小梁纹理围绕假体。术后12周可见植入体周困骨质密度 均勾，无减低，两者紧密接触，棺入体周围骨皮质增厚。（图4)15军K进fe学EififH 学位论文图4A.术后即刻 图4B.术后3周 图4C.术后8周 图4D.术后12周2.2 HPTP 组IIPTP植入术后即刻X线表现类似于前组，HPTP与周围骨质紧密接触，与骨 组织界面及其附近均未见骨缺损、透光带和骨质密度减低现象，HPTP屮孔洞清 晰可见。术后3周时假体周围骨小梁有所吸收，骨质密度略有降低，HPTP孔洞 仍清晰可见,其内组织为低密度影像。术后8周时假体周围骨密度恢复正常，HPTP 孔内组织密度略增高，与周围骨质影像对比度减低。术后12周X线片除假体周 围骨皮质变厚外，其余表现与术后8周类iJU (图5)2. 3 HPTP+CBM 组加载有CBM的HPTP植入术后即刻X线示，HPTP与周围骨质接触紧密，与周 围骨组织界面及其附近无骨缺损、透光带和骨质密度减低现象，HPTP孔洞内可 见CBM砂粒状密度影。术后3周时假体与前两组相同时间点X线片表现不同，周 围骨质密度未见降低，HPTP孔洞仍淸晰可见，其内砂粒状组织影密度略有增高。 术后8周时假体周围骨密度IE常，丨丨PTP孔洞稍变模糊，孔内组织密度较3周时 增商，与周围骨质影像对比度减低。术后12周X线片HPTP孔洞影像较第8周更 模糊，其内组织密度与周围骨质密度近似，假体周围皮质骨增厚。（图6)军探进格学院明上学位论文阁5A.术后即刻 S5B.术后3周 图5C.术后8周 图5D.术后12周m 6A.术后即刻术后3周 图6C.术后8周 图6).术后3.不脱约骨切片观察3.1第3周对不脱钟骨切片观察nf见：三组均可在骨-植入体界而处见大量浅粉红色的B组3周时脊-假体界面（X20)0粗3用时内部淑合纽织(X10新生纤维和类背质泥杂于原骨小梁间，围绕假体生长，并贴附于假体表面的HA 涂层，假体周围新生组织内可见新生血管、哈佛氏管结构以及部分未机化血块， 在高倍镜（X40)下可见新生组织内有大暈成骨细胞，在不同组织交界处的蓝带 内紫聚尤其明显（阁7A7C):焚光切片可见假体周围组织内有大量清晰的双四 环素标记线，提示类脅;S和原骨质表面K在发生评化，有矿物抹沉积和新骨形成 (图7R、图7H7J, B组假体部分孔洞处可见有新生突脊质长入，in在发丨：弼 化，部分仍未见妈化的类骨质形成；假体中空腔和内壁上仍然有较多的血块和纤 维肉芽组织，很少有类骨质结构，仅可见零M界化（图7F、图7iK C纽孔洞类 似于B组，也是部分孔洞有新生类脅质形成，而其内部CBM中则可见大量新生炎 骨质形成，之fnj有大量新生的成骨细胞：原CBM的框架结构仍清晰可见，未见明 ffi吸收，但也有骨细胞附着和矿物盐沉积，荣光标记着色明显（图7D、图7G、图 7J)t CBM边缘与HPTP假体间的空隙内仍可见部分血块和纤维组织（图7J。图7/L A组3周时母-假体界面（X10)浓4,、B组3周时贷HH鉢界面19革K进烧学院丨I:学位ifeJt阁7E. H相3周时R-假体界丨(XIO)B织3周时孔洞处类針质阁7G. C组3周吋内部泥合組织CX10) 7H. A纽3周时辟本核体外观a.25 图7J. C组3周时标本整体外观（X1.25)3.2第8周：植入后8周各组观察可见：各组标本周围的血块和纤维组织己明显减少，新 生骨组织量均相对增加，质地均勻的骨组织之叫可见成热的新生血管和枪佛氏管 结构；新生的骨小梁相对增粗，焚光切片可见骨质表面有带状或片状的双突光标 12线，提示仍有钟质矿物盐继续沉着(图8A80;骨-植入体界面间的新生廿与军E进後学院士学位论文HA之闾界限有所融合，可见足突状骨细胞和基质侵入表面四陷部分（图8E), B组假体壁上孔洞处可见更多新生骨形成，而内部中空腔内血块和纤维肉芽组织 同第3周比无明显变化(图8C8D);仅在假体内壁可见一薄层骨现，沿其上HA 涂层生长（图8F)。C组孔洞内骨组织情况仍与B组类似部分可见母化，而中 空腔内可见有更多新生组织生长，中空腔内原CBM框架结构部分被吸收改进， 为新生骨小梁或编织骨、类骨质所充填，荣光切片提示毋生长活跃（图8G8H)A组第8周时脅-假体界面（X10)图8A. A组笫8周时骨HS体界而（X10)B組第8周时孔洞处骨质（X10)B組第8周时孔洞处骨质（X10)B组第8周时骨-假体界面（:图10A可见金J假体表面为不均勾珠状HA 喷涂物；图10B可见松质骨小梁结构内大a的三维网孔状结构；图10C为SITP 假体拔出后的表面形态，与10A相比，可见假体表面新生背样组织与HA涂层结 合紧密，原HA涂层中的珠状HA颗粒巳很少见，假体拔出时部分界面被斯裂，部 分混合组织仍残留于SiTP表面：图10D为图10C的高倍像，可见较表浅的组织 为类似骨基质的致密组织，与金属假体表面残余的薄层HA相贴连，表明两者结 合紧密，可能己有部分HA被吸收；图10E为假体表山_ HA涂层外生成的骨质形态， 越靠近HA新生骨小梁越致密,骨小梁间隙内可见散在的骨细胞和红细胞，在SITP 和HPTP两种假体周围无明显区别：图10F为HPTP组长入假体孔洞内的骨组织， 可见骨小梁网状结构，表面为纤维组织膜所覆盖；图10G显示了 HPTP组在不复 合CBM的情况下，其内壁上只形成了致密的薄层类骨样组织，该组织部分表面被 一层紧密相连的上皮细胞所构成的膜所覆盖：图10H则提示HPTP假体内加载CBM 后，其内生成的组织虽然仍混杂有部分纤维成分，但骨小梁和骨细胞结构均明显 存在提示有骨样组织形成。lOAi金屈假体表面HA涂层CXiSO)10B, CBM的三维孔隙形状23军医进修学院硕士学位论文表1. B、C组植入体各时间组新生骨形成率（) 235xs标本编号 3 周 4.18 6.04 5.76 4.70 6.58 5.450.99 B 组 8 周 5.47 6. 57 3.98 4.98 5.94 5.3肚0.98 12 周 3.81 6.90 4.85 5.78 4.90 5.25士 1.163 周 27.82 25. 43 29.64 25. 73 23. 30 26.38士2.42 C 组 8 周 43.56 46.73 42.15 38.75 41.45 42.532.93 12 周 54.65 50.73 58.69 60.37 53.89 55.673.87统计学分析：釆用SPSS13.0统计软件对该数据进行分析，P0. 05表示差异显著,P组和HPTP组进行配 对t检验，对SITP组和HPTP+CBM组进行成组t检验，均得P 0.05,两组之树不存在统计学差异，力学測试 结果不能证明HPTP加载CBM后假体拔出所需力g会与单纯HPTP组有差别. 2.标本拔出后形态的观察标本拔出后，再次对各组第12周时的标本进行大体形态方面的观察* SITP组假体表面的HA涂层与周围新生骨质结合紧密，拔出时部分HA涂层 可因暴力而与假体分离，部分从铁金属表面脱落，可见原假体周围有致密的骨质 形成（图12/Vi2B), HPTP组假体与周围脅床交锁固定，结合紧密，拔出时箱要 较大力量，甚至可造成假体周围的骨质骨折，拔出后可见娱体和对应骨床的表面各带有部分骨放，其中部分骨质残帘于假体孔洞内，去除孔洞内骨质后可暴露出 假体中空腔内的血块和纤维组织,腔内很少有骨质形成（图12Ci2D),HPTP+CBM 组假体与周闹得床结合及壁上孔洞的成骨情况类似nPTP组，不同的是其中空腔