后内侧入路建立兔膝关节单纯软骨缺损动物模型

摘要

背景：临床常见的关节软骨缺损多由创伤、感染、骨性关节炎等引起，由于软骨自身修复能力有限，一旦缺损将很难自愈。软骨缺损后引起关节疼痛、活动受限，导致患者生活质量严重下降。近年来，软骨组织工程技术飞速发展，并被证明是修复关节软骨缺损较为有效的治疗方式。在研究这些治疗方法的过程中，动物模型的构建必不可少，新西兰大白兔被广泛应用于膝关节软骨缺损修复动物实验。目前国内外学者在兔膝关节软骨缺损动物模型中采用的手术方式多为髌骨前内侧切口显露膝关节软骨，由于术野显露有限，软骨缺损构建位置多为股骨滑车部、股骨髁前部。这些软骨缺损构造位置虽然手术操作简便，不易损伤膝关节重要的神经血管组织，但缺损构造位置却多位于兔膝关非主要负重区，且构造缺损处软骨较薄，软骨面不够平整，一定程度上影响了软骨再生植入物的贴附效果。不同研究者在软骨缺损修复动物实验中造模方式及软骨缺损位置、直径、深度存在的差异使得各种新型治疗方法的疗效间难以进行有说服力的横向比较，且构造的软骨缺损均为软骨-骨缺损，软骨下骨的不完整将导致骨髓中间充质干细胞向缺损处迁移，而骨髓间充质干细胞已被证实在兔膝关节软骨缺损的治疗中有效，这就导致在研究新治疗方法的效果时引入混杂因素，造成研究结果偏倚。本研究中我们进一步观察兔膝关节运动规律，定义兔膝关节主要负重区软骨分布范围；详细了解兔膝关节周围肌肉、血管、神经等主要解剖结构，为改进造模方式提供依据；离体膝关节标本比较髌前内侧入路和膝关节后内侧入路显露股骨髁范围的差别；采用光学相干断层成像（opticalcoherencetomography,OCT）无创测量兔膝关节股骨髁主要负重区软骨厚度，提供构造单纯软骨缺损的数据参照。
　　目的：综合兔膝关节负重区、膝关节周围重要解剖结构、负重区软骨厚度探索一种手术操作简便、创伤小，容易在兔膝关节主要负重区构造单纯软骨缺损的动物模型构建方式。
　　方法：选择成年12月龄新西兰大白兔60只，雌雄不限，随机编为6组，每组10只。组1：用弹力绷带将实验兔膝关节分别固定至最大屈曲位和最大伸直位，X光摄片观察兔膝关节股骨髁与胫骨平台主要接触点变化范围确定股骨髁主要负重区软骨；组2：无痛处死实验兔后取双膝关节离体标本，解剖观察膝关节周围主要肌肉、神经分布并观察这些重要解剖结构与拟行后内侧手术切口的位置关系。组3：安射力（碘氟醇注射液350mg/ml）耳缘静脉注射后利用计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)进行膝关节周围血管造影及三维重建观察兔膝关节周围主要血管分布情况及其与拟行后内侧手术切口的位置关系；组4：无痛处实验兔后取双膝关节离体标本，分别选择髌前内侧入路和膝关节后内侧入路显露股骨髁，置入标记针，测量标记针轴线与股骨长轴夹角，比较术野显露差别；组5：将组1～组4实验兔与本组实验兔（共50只）双膝关节作为实验样本，无痛处死实验兔后取新鲜离体膝关节标本（膝关节数共100），游离股骨髁部，将膝关节内侧髁负重区软骨0.430.6cm2区域平均分成面积为0.230.2cm26块区域，OCT法分别测量6块区域中点软骨厚度；组6：无菌条件下以后内侧入路在活体兔膝关节验证后内侧入路构建股骨内侧髁软骨缺损的可行性。
　　结果：从最大屈曲位到最大伸直位，兔膝关节股骨髁与胫骨平台主要接触点到股骨髁上中点连线与股骨干轴线夹角呈90°～130°，提示兔股骨膝关节主要负重区位于股骨髁后部；后内侧拟行手术切口处主要组织有浅表的股薄肌筋膜，深面有半膜肌、半腱肌，切开股薄肌筋膜及半膜肌于股骨远端止点后于胫侧副韧带、半腱肌、腓肠肌内侧头组成的三角间隙内切开关节囊，即可显露股骨内侧髁后部；深部胫神经和腓总神经距离拟行后内侧手术切口位置较远，膝后主要神经支离手术切口最短距离平均为0.45±0.11cm；膝关节血管三维成像显示手术切口可避开离切口位置较近的膝降动脉，最短距离平均为0.31±0.06cm，手术切口宜选择离胫侧副韧带0.5cm内并与之处在同一高度较为安全；在髌前内侧入路兔膝关节最大屈曲位置入标记针及在后内侧入路兔膝关节最大伸直位置入标记针结果显示，髌前内侧入路不能显露股骨髁负重区软骨而后内侧入路可将负重区软骨显露完全；主要负重区软骨的平均厚度为304.9±6.2μm,6块区域间软骨厚度差异无统计学意义（P＜0.05）；活体实验结果显示后内侧手术切口可很好的显露股骨内侧髁主要负重区软骨，成功构造出直径3mm、深0.3mm的单纯软骨缺损，软骨缺损构造方便，出血量少，术后动物未出现死亡或残疾。
　　结论：后内侧入路建立兔膝关节股骨内侧髁单纯软骨缺损是一种较为理想的动物模型建立方式，该建模方式可充分显露兔膝关节股骨髁主要负重区软骨并构建单纯软骨缺损，手术创伤可控，混杂因素少，值得在软骨缺损修复动物实验中广泛推广。

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前言

材料与方法

1 一般资料

1.1 实验动物

1.2 实验仪器及手术器材

1.3 实验试剂及药品

2.实验方法

2.1 实验动物饲养与分组

2.2兔膝关节软骨主要负重区

2.3兔膝关节解剖

2.4 离体比较两种膝关节手术操作方法暴露范围

2.5兔膝关节主要负重区软骨厚度测量

2.6 活体动物模型构建

结果

1 膝关节股骨髁主要负重区

2 后内侧切口与周围主要肌肉、神经、血管位置关系

3 离体膝关节两种手术方法显露范围

4 膝关节股骨髁主要负重区软骨厚度

5 活体动物后内侧入路构建软骨缺损模型情况

附图

附表

讨论

结论

参考文献

综述:软骨缺损动物模型建立方法的研究进展

致谢

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