發布時間：2020-02-20所屬分類：醫學論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要背景：臨床上兒童干骺端、骺板周圍骨折比較常見，跨骺板鋼板內固定對穩定骨折有較為重要的作用。但內固定一定周期后取出內固定物，繼續觀察一定時間骺板的發育恢復情況鮮有報道。目的：設計骺板周圍骨折動物模型，分析跨骺板置入鎖定鋼板一定周期取出鋼
摘要背景：臨床上兒童干骺端、骺板周圍骨折比較常見，跨骺板鋼板內固定對穩定骨折有較為重要的作用。但內固定一定周期后取出內固定物，繼續觀察一定時間骺板的發育恢復情況鮮有報道。目的：設計骺板周圍骨折動物模型，分析跨骺板置入鎖定鋼板一定周期取出鋼板，繼續觀察一段時間后骺板的生長抑制情況。方法：建立32只幼兔右股骨遠端骺板上方5mm骨折模型，隨機分4組，每組8只。應用相同型號鋼板和螺釘，跨骺板周圍骨折線行鋼板置入內固定。術后2，4，8，12周取出內固定物，繼續觀察2周處死幼兔。取出股骨標本，測量股骨長度;作病理切片，測量骺板厚度及肥大細胞計數;觀察形態學中肥大細胞及骺板厚度變化情況。將骨折模型作為實驗組，以左股骨遠端骺板作為對照。結果與結論：①實驗組在內固定2周后，取出鋼板繼續觀察2周，股骨長度、骺板厚度、肥大細胞計數等與對照組對比，差異無顯著性意義;②實驗組內固定4，8，12周，取出鋼板繼續觀察2周，與對照組相比，實驗組股骨長度、骺板厚度、肥大細胞計數等指標未能完全恢復至正常，差異有顯著性意義(P<0.05);③結果表明，在內固定物不傷及骺板的前提下，跨骺板鋼板內固定初期(≤2周)取出鋼板繼續觀察2周，適當壓力作用對骺板生長發育未產生顯著影響;④但持續過久壓力限制時(≥4周)，內固定對骺板壓力限制時間過長，雖然也及時取出內固定，但肢體長度、骺板厚度、肥大細胞計數等指標均未能完全恢復正常，可導致骺板生長部分或者完全阻滯，引起肢體畸形及骺板發育停滯。
關鍵詞：骺板周圍骨折;跨骺板;鋼板，內固定;股骨長度;肥大細胞;動物實驗
0引言Introduction
臨床上兒童骨骺損傷頗為多見，雖然兒童骨骺損傷后有很強的塑形能力，可以選擇保守治療，但也有相當一部分病例需要手術治療。關于骨骺損傷或骺板周圍骨折的手術固定治療，目前尚無有效確切固定方式。骨骺損傷如果不能及時得到有效治療，會導致肢體畸形，其中25%-33%可導致肢體短縮或畸形，5%-10%出現生長障礙[1]。在臨床實踐中，針對骨骺損傷及骺板周圍骨折，有時候在固定骨折時為避免傷及骺線，常采用跨越骺板鋼板內固定。莊云強等[2]報道應用解剖鋼板治療肱骨近端骨骺分離伴干骺端骨折患兒12例，螺釘離骺線1cm跨骨骺固定，取得良好療效。王兆紅等[3]報道應用Y型鎖定鋼板跨骺板治療股骨髁部骨骺損傷患者15例，可有效固定骨折及良好促進膝關節功能恢復。紀開亮等[4]應用股骨近端鎖定板治療青少年股骨髁上骨折10例，取得較好效果。雖然目前跨骺板鎖定鋼板治療兒童骨骺損傷及骺板周圍骨折取得一定優勢，但跨骺板內固定多長時間，以及何時取出內固定物，對骨骺生長抑制影響較小，一直是臨床骨科醫生困惑的問題。
為探索跨骺板鋼板內固定一段時間，取出內固定物，觀察骺板抑制及其恢復情況。此次實驗設計建立骨骺或骺板周圍骨折模型，利用鋼板跨越骺板、骺板周圍骨折線固定，以對照組作為對照。經跨骺板固定一段時間后取出鋼板。觀察、測量不同時間點肢體生長長度、骺板厚度、肥大細胞形態等骺板抑制情況，從而為骨骺周圍骨折及骺板損傷的臨床治療提供重要的實驗依據和參考。
1材料和方法Materialsandmethods
1.1設計隨機對照動物實驗。
1.2時間及地點于2018年9月至2019年1月在哈爾濱醫科大學附屬第一醫院動物實驗室完成。
1.3材料
1.3.1實驗動物選擇健康中國大耳白家兔32只，四五周齡，體質量450-550g，由哈爾濱醫科大學動物實驗室提供(合格證編號：35701)。標準兔糧適應性飼養，自由飲水，室溫恒定，間隔12h照明，定期消毒、通風。
1.3.2植入物介紹見表1。
1.4方法
1.4.1造模方法將兔按隨機直抽樣法分為4組，每組8只。選用耳緣靜脈注射麻醉，異戊巴比妥鈉2-5mg/(kg·h)靜脈維持(哈藥集團有限公司，批號：H20122183)。取右股骨遠端關節外側切口，顯露股骨遠端骺板(銀白色)及髁部，注意勿傷及骺板周圍的軟骨膜，制備右后肢股骨遠端距骺板上方大約5mm骨折模型。跨骺板置入1塊鎖定鋼板，螺釘固定。沖洗，縫合切口，無菌敷料包扎。術前30min給予頭孢呋辛(珠海經濟特區粵康醫藥有限公司，批號：H20110593)預防感染1次。
1.4.2造模成功的標準術中可見股骨髁部銀白色骺線，于骺線上方約5mm予以標記，保護周圍軟組織，在股骨外側跨骺線及骨折置入鋼板螺釘內固定，應用細線鋸將股骨遠端予以完全離端，造模成功。
1.5主要觀察指標造模后2，4，8和12周4個時點取出鋼板，繼續觀察2周。取出雙側股骨，測量離體股骨長度恢復情況。骺板行病理切片，常規蘇木精-伊紅染色和特殊染色。經光鏡檢后，將圖像傳入fpax系統，測量骺板厚度和單位柱內肥大細胞計數。將骨折模型作為實驗組，以左股骨遠端骺板作為對照。
1.6統計學分析觀察股骨長度恢復情況、骺板厚度及單位柱內肥大細胞個數，連續型變量采用_x±s表示。實驗組與對照組相關指標的比較采用兩獨立樣本t檢驗。應用SPSS18.0統計軟件處理，P<0.05為差異有顯著性意義。
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2結果Results
2.1實驗動物數量分析納入32只幼兔制備右股骨遠端骺板上方5mm骨折模型，隨機分4組，26只進入結果分析數量，實驗過程中有6只因腹瀉、營養不良等原因死亡。補齊后32只幼兔進入結果分析。
2.2實驗創新性①通過建立動物實驗模型，經內固定一段時間后，繼續觀察2周，動態觀察骺板受抑制情況;②觀察骺板肥大細胞個數及骺板厚度生長速率，了解跨骺鋼板內固定對兔肢體生長發育抑制的影響。
2.3該實驗更接近臨床實踐內固定一段時間后，取出鋼板繼續觀察2周，了解骺板受抑制及其恢復情況。對兒童骨骺骨折，經跨骺板鋼板內固定后，骺板受壓力限制影響產生可逆損害的時間界域提供了方向。
2.4造模后2，4，8，12周取出鋼板，繼續觀察2周后的股骨增長長度變化跨骺鎖定鋼板固定一定周期(術后2，4，8，12周)取出鋼板，繼續觀察2周。經測量，術后≤2周(+2周)，股骨長度無顯著變化;術后≥4周(+2周)，股骨長度出現不同長度短縮、畸形，甚至生長停滯，差異有顯著性意義(P<0.05或P<0.001)，見圖1，2及表2。
由表2可見，內固定2周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組與對照組股骨長度差異無顯著性意義(P>0.05)。內固定4，8，12周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組股骨長度小于對照組，股骨出現不同程度生長停滯或短縮，差異有顯著性意義(P<0.05或P<0.001)。
由表3可見，內固定2周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組與對照組骺板厚度差異無顯著性意義(P>0.05)。內固定4，8，12周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組骺板厚度小于對照組，骺板厚度受到不同程度抑制，經過統計，差異有顯著性意義(P<0.05或P<0.001)。2.6造模后2，4，8，12周取出鋼板，繼續觀察2周單位柱肥大細胞個數比較跨骺板鋼板內固定2周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組與對照組單位柱內肥大細胞個數差異無顯著性意義(P>0.05)。內固定4，8，12周取出鋼板，繼續觀察2周，實驗組單位柱內肥大細胞個數小于對照組，差異有顯著性意義(P<0.001)，見表4。
2.7骺板軟骨細胞的蘇木精-伊紅染色和特殊染色
2.7.1蘇木精-伊紅染色鏡下見，內固定早期(≤2周)，軟骨細胞、肥大細胞體積略變小，但盡早取出內固定物，骺板厚度及單位柱內肥大細胞個數無顯著變化。隨著時間推移(內固定≥4周)，軟骨細胞層逐漸變薄，且逐漸變為無序。肥大細胞體積、數量減少，細胞核逐漸出現固縮、碎裂，見圖4。
2.7.2特殊染色術后2周(+2周)對照組透明軟骨細胞染呈深藍色。術后2周(+2周)實驗組特染軟骨細胞呈深藍色;術后4周(+2周)實驗組骺板軟骨細胞層繼續變薄，軟骨肥大細胞數量減少，體積減小，局部骺軟骨板骨橋形成，特染軟骨細胞染呈藍色;術后8周(+2周)骺板斷裂，厚度變薄，軟骨細胞層存在，細胞數量減少，軟骨肥大細胞柱固縮深染;特染軟骨細胞染呈淺藍色，肥大細胞核固縮淡染;術后12周(+2周)骺板斷裂，骺板軟骨層變薄，軟骨細胞減少、消失;特染軟骨細胞染呈淡藍色，肥大細胞少見，部分細胞核碎裂，見圖5。
3討論Discussion
3.1骺板周圍骨折動物模型建立的優勢骺板周圍骨折動物模型主要在參照景金珠等[5]、陳梓峰等[6]、JANARV等[7]制備方法的基礎上，做適當調整后建立。設計跨骺板上5mm制造骺板周圍骨折模型，對研究兒童骨骺損傷或骺板周圍骨折具有一定優勢。最主要表現在跨骺板鋼板固定一段時間后，取出內固定繼續觀察一段時間，了解骺板受抑制后軟骨細胞修復情況。此動物模型雖然與兒童骺板常見損傷類型不完全一致，但仍然對研究骺板受抑制后骺軟骨細胞修復過程具有非常重要的臨床意義。
3.2鋼板內固定對骺板軟骨細胞的影響當骺板周圍骨折后，會啟動再生修復機制，骨折端會產生大量細胞因子，包括轉化生長因子β、胰島素樣生長因子及血管內皮生長因子等，它們在調節細胞增殖、分化以及生物學行為方面起著關鍵作用[8]。張菁等[9]研究發現，若對骺板適當壓力一段時間，當壓力解除后，發現骺板未見封閉，光鏡下觀察亦未見骺板及干骺端之間骨橋形成;若骺板壓力過高，時間過長，骺板會出現閉合，骨骼縱向生長活動停止。近年研究發現，應用鋼板跨骺板固定4周以上，與對照組相比會產生不同程度的影響，主要表現在股骨長度短縮畸形，骺板早閉，發育停滯等方面[10-11]。
3.3內固定一段時間后取出鋼板，觀察骺板軟骨影響程度骺板軟骨細胞共分為4層。骨骺損傷后，骺軟骨的結構發生了一系列修復重建性改變[12]，其中骺板軟骨增生層和肥大細胞層的細胞增生、分化、代謝活躍。由于肥大細胞層細胞增大，基質稀少，形成了骺板中最薄弱部位，故受到壓力時變化最為顯著。燕鐵斌等[13]的研究結果發現，不同的損傷時間，可以引起骺板發生不同形狀的裂隙或鏡下骨折，其發生與損傷的壓力和持續時間有關。關于鋼板對骺板軟骨細胞的壓力與骺板生長之間的關系，多數人贊同骺板受壓時間越長，骨骺板越狹窄，肥大層是較為敏感的標志。EHRLICH等[14]用特制釘在幼鼠的股骨遠端跨骺板固定，發現術后早期是刺激生長階段，以后逐步出現肥大細胞分化減少，骺板進行性狹窄。他們認為刺激生長是創傷所為，而骺板狹窄可能是壓力使分化的肥大細胞難以形成柱狀排列所引起。
此次實驗通過跨骺板鋼板固定一段時間，取出內固定物后動態觀察骺板變化情況。研究結果發現，在內固定2，4，8，12周，骺板始終受到壓力作用，均出現不同程度的骺板厚度變化。但跨骺板內固定2周后，取出內固定繼續觀察2周。鏡下見，單位柱內肥大細胞體積變小，個數無顯著變化，細胞核與對照組無明顯變化。細胞柱上段有絲分裂較為旺盛。測量股骨長度和骺板厚度與對照組比較，差異無顯著性意義(P均>0.05)。
跨骺板固定4周，取出內固定繼續觀察2周。骺板軟骨細胞層變薄，軟骨細胞層演變仍有一定的規律，肥大細胞數量變少，體積減小，部分細胞開始變性，局部骺軟骨板骨橋形成，可見新生骨小梁。測量股骨長度、骺板厚度均比對照組小，單位柱內肥大細胞個數比對照組數量減少，差異有顯著性意義(P均<0.05)。
跨骺板固定8周，取出內固定繼續觀察2周。骺板軟骨細胞層繼續變薄，部分骺板層斷裂，軟骨細胞柱狀排列順序紊亂，肥大細胞數量減少，細胞核變性固縮。測量股骨長度短縮，骺板總厚度變薄，單位柱內肥大細胞數量減少，差異有顯著性意義(P<0.001)。
跨骺板固定12周，取出內固定繼續觀察2周。發現骺板斷裂清晰可見，骺板軟骨層很薄，軟骨細胞呈島狀分布，局部軟骨細胞減少、消失，肥大細胞較少見，細胞已經出現變性固縮壞死凋亡，細胞核碎裂，失去分化增殖能力。部分骨骺被致密板層骨小梁取代，骺板大部分閉合。測量股骨長度明顯短縮，外翻畸形，骺板厚度很薄;單位柱內肥大細胞數量顯著減少，差異有顯著性意義(P<0.001)。說明骺板軟骨細胞受長時間鋼板壓力的限制，股骨長度和骺板厚度難以恢復到正常程度。
作者通過動物實驗發現，若跨骺板內固定一段時間(≤2周)，及時取出鋼板，骺板生長受壓力限制作用及時解除，股骨長度、骺板厚度與肥大細胞的細胞核形態能夠恢復至正常。若跨骺板固定較長時間(≥4周)，即內固定對骺板壓力限制時間過長，雖然也及時取出鋼板，但光鏡下見骺板軟骨中肥大細胞逐漸出現變性，核出現固縮，甚至碎裂。最終導致股骨縱向和橫向發育阻滯，股骨髁部發育遲緩、停止，引起股骨遠端關節面發育障礙、關節咬合不良等，遠期出現肢體不等長、畸形等嚴重的并發癥。
3.4該實驗對醫學轉化的意義骺板軟骨對骨骼的生長發育至關重要。綜覽相關文獻，大多研究集中骨骺損傷的臨床診斷和治療方面[15]，動物實驗研究報道相當較少。臨床上若兒童骨骺損傷治療不當，容易在骨骺與干骺端之間形成骨橋，骺板早期閉合，造成肢體短縮、畸形，可導致兒童肢體生長發育遲緩、障礙，嚴重影響兒童身心健康[16]。在選擇手術治療兒童骨骺損傷、骺板周圍骨折或骺板病理骨折時，跨骺板鋼板內固定是一種較為可靠的固定方式，但易產生骨骺生長抑制。一般認為，行跨骺板固定后，早期取出內固定物可最大程度上減輕對骺板軟骨壓力。可是取出內固定過早又會影響骨折端穩定性，以至于骨折再移位，出現肢體畸形愈合。洪加源等[17]曾報道應用跨骨骺滑動鋼板治療13例兒童股骨遠端骨折，從固定形式上已有較大創新，且平均7.5周全部達到骨性愈合，但骨折愈合后，骺板受抑制情況未能繼續追蹤。此次研究通過實驗模型，為骨骺損傷提供可靠固定一段時間的前提下，取出內固定物，動態觀察不同時間點骺板軟骨損傷及其恢復情況，為骺板軟骨細胞受壓力限制影響產生可逆損害的時間界域，提供了一定的方向。對跨骺板鋼板固定治療骨骺損傷或骺板周圍骨折患兒，在內固定一段時間后，何時取出內固定的時間區域上，提供了重要的參考和理論指導意義。目前，骨骺損傷的治療仍然存有很多的不足和缺陷，隨著生物醫學材料學和組織工程學進一步發展，一定能夠解決目前存在的不足和缺陷，造福于骨骺損傷的患兒。
SCISSCIAHCI
