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目的骨缺损的治疗是目前骨科临床的一个难点,需要较长时间的临床观察与随访。传统的随访观察方式为X线摄片结合临床经验评估缺损区愈合情况,缺乏客观的定量评价标准。因此本研究希望通过对骨密度(Bone Mineral Density, BMD)与骨痂力学强度相关性进行研究,确立一种可以准确、量化评估骨折愈合情况的新方法,从而更好的指导临床中对骨缺损的跟踪治疗,具体试验目的包括两方面:一、利用新西兰大耳白兔骨缺损动物模型,探讨利用双能X线骨密度仪(DualEnergy X-rayAbsorptiometry, DEXA)评估骨痂生物力学特性的可行性,并优化评估指标以提高评估的可靠性。二、通过临床试验了解DEXA对骨髓炎致骨缺损病例中新生骨痂恢复情况评价的可靠性,为临床上指导患肢功能锻炼、决定患肢负重时机设立量化标准。方法一、动物实验选用纯种新西兰大耳白兔20只建立兔桡骨骨缺损模型,进行自体骨移植治疗,实验动物按随机数字法分为4周组、8周组、10周组、12周组。在术后各时间点处死对应组动物,取患肢与对应健肢大体标本进行X线检查、骨密度测定、生物力学检测及病理组织学检查,实验结果行统计学分析。二、临床试验按照实验纳入标准选取26例骨髓炎临床病例,所有患者均通过一期病灶彻底清创术治疗,存在大段皮质骨缺损,采用自体髂骨松质骨一期移植治疗并全部达到一期愈合。术后4个月、6个月、8个月、10个月后对所有患者的患肢行X线正侧位摄片以及Enneking肢体功能评分,对骨缺损植骨区的骨痂以及健侧对照区行DEXA检测,实验结果行统计学分析。结果一、动物实验所有实验动物均未出现伤口感染及骨缺损不愈合等情况,全部完成最终实验,具体各观察指标结果如下:(1)X线摄片术后4周,骨缺损区轮廓清晰,植骨区植入骨变稀薄,少量骨痂生成。术后8周,骨缺损区边界模糊,植骨区可见骨痂生成增多且变致密,局部出现膨大。术后10周,缺损区模糊,骨痂进一步致密,局部可见板层骨生成。术后12周,植骨区骨痂重新塑建出现皮质骨,且部份髓腔再通。(2)BMD测定缺损区不同时间点BMD之间有统计学差异(P<0.05);对照区不同时间点BMD之间无统计学差异(P>0.05);不同时间点缺损区与对照区BMD比值之间有统计学差异(P<0.05)。(3)生物力学检测缺损区不同时间点最大抗折载荷之间有统计学差异(P<0.05);对照区不同时间点最大抗折载荷之间无统计学差异(P>0.05);不同时间点缺损区与对照区最大抗折载荷比值之间有统计学差异(P<0.05)。(4)病理组织学第4周,新生骨痂内可见大量的软骨细胞、少量骨母细胞、骨基质,局部可见骨小梁。第8周,骨痂内可见较多成熟的骨小梁,编织骨改建成板层骨,可见少许软骨基质。第10周,骨痂已发展为较为成熟的骨组织,皮质骨和骨小梁结构得以恢复。第12周,骨痂局部可见大量板层骨,皮质骨和髓腔关系恢复。(5)BMD与最大抗折载荷相关性最大抗折载荷与BMD为正相关,相关系数r=0.753(P<0.05);最大抗折载荷比值与BMD为正相关,相关系数r=0.835(P<0.05);最大抗折载荷与BMD比值为正相关,相关性系数r=0.851(P<0.05);最大抗折载荷比值与BMD比值正相关,相关性r=0.953(P<0.05)。二、临床试验临床试验共纳入26例患者,其中21例患者10个月后可以完全负重站立行走,达到临床愈合,完成最终试验。5例患者10个月后不能完全负重行走,未达到临床愈合,未完成最终试验,从结果中剔除。(1)X线摄片4个月后,骨缺损区依然清晰,内有少量稀疏骨痂通过,少量外骨痂形成。6个月后,植骨区内骨痂含量明显增多,且外骨痂膨大。8个月,缺损区模糊,有较致密骨痂生成,外骨痂逐渐减少。10个月,植骨区骨痂更加致密产生皮质骨,出现部份髓腔再通。(2)Enneking评分不同时间点患肢Enneking评分分值之间有统计学差异(P<0.05);不同时间点患肢肢体功能百分比之间有统计学差异(P<0.05);第10个月时肢体功能接近正常水平,肢体功能百分比平均值为95.4%。(3)BMD测定患肢不同时间点BMD之间有统计学差异(P<0.05);健侧不同时间点BMD之间无统计学差异(P>0.05);不同时间点患侧与健侧BMD比值之间有统计学差异(P<0.05);4个月、6个月、8个月患侧与健侧BMD有统计学差异(P<0.05),10个月患侧与健侧BMD无统计学差异(P>0.05),此时BMD比值平均值为96.7%。(4)BMD比值与Enneking评分相关性BMD比值与患肢功能百分比为正相关,相关系数r=0.948(P<0.05)。结论利用DEXA检测BMD并计算BMD比值,可以有效的评估骨缺损愈合中新生骨痂的生物力学性质。BMD比值与肢体功能恢复密切相关,临床可以通过BMD比值评估骨折愈合情况。本研究中患侧BMD恢复到健侧的96.7%,肢体功能百分比达到95.4%时,缺损区骨痂生物力学强度可满足肢体生理负重要求。