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1材料與方法
1.1材料
1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
SPF級(jí)SD大鼠60只,雌雄各半,體重(雌性250~270g,雄性260~280g),上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供[SCXK(滬)2012-0002];實(shí)驗(yàn)在本院SPF級(jí)屏障環(huán)境動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行[SYXK(蘇)2011-0015],并遵循實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的“3R”原則,給予人道主義的關(guān)懷。
1.1.2主要儀器和試劑
Mammomat-1000NOVA型攝影X射線機(jī):Sie-mens公司(德國(guó));LightspeedVCTXT型64排螺旋CT:GE公司(美國(guó));Echospeed型1.5T超導(dǎo)核磁共振儀:GE公司(MRI,美國(guó));Axioskope2型顯微圖象分析系統(tǒng):Zeiss公司(德國(guó));傷科接骨片:0.36g/片,大連美羅中藥廠有限公司(中國(guó));鈣、磷測(cè)定試劑盒:南京建成生物工程研究所(中國(guó))。
1.2方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組
大鼠購進(jìn)后適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,取60只稱重后按性別、體重隨機(jī)分為3組:假手術(shù)組、模型組,傷科接骨片治療組,每組各20只,雌雄各半,做好標(biāo)記,分籠飼養(yǎng),每周復(fù)稱體重。
1.2.2動(dòng)物模型的制備
將模型組,治療組大鼠按文獻(xiàn)方法制備前右肢橈骨中段骨折模型:水合氯醛腹腔注射麻醉,右前臂脫毛,于右前臂前側(cè)作直切口,切開皮膚及深筋膜,從拇展長(zhǎng)肌及橈側(cè)腕長(zhǎng)伸肌之間分離,骨膜外暴露橈骨,在雙側(cè)橈骨中段以骨鉗折斷,滴入3~4滴的青霉素液(40萬U/mL)預(yù)防感染,然后逐層縫合,后肢連續(xù)3d肌注青霉素(40萬U/只)預(yù)防感染。手術(shù)3d后開始按組分別灌胃給藥,方法如下:治療組將傷科接骨片用蒸餾水配制成濃度為0.033g/mL的混懸液,按0.33g/kg的劑量灌胃給藥,假手術(shù)組和模型組灌胃給予等體積的蒸餾水。各組每日灌胃給藥一次,共4周,在本院SPF動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室正常喂養(yǎng)。
1.2.3放射影像學(xué)檢查(X射線、MRI和CT成像檢查)
給藥第28天,各組取10只大鼠(雌雄各5只)分別以3.5%濃度的水合氯醛按3mL/kg腹腔注射麻醉后,分別進(jìn)行X射線、核磁共振(MRI)和計(jì)算機(jī)掃描CT四維成像等放射影像學(xué)檢查,檢查各大鼠骨折部位的愈合和恢復(fù)情況,并參考文獻(xiàn)方法進(jìn)行4級(jí)評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):1分,骨折斷面可見或邊緣趨向性模糊,未見骨膜和骨痂形成;2分,斷面邊緣模糊、不整齊,可見骨膜形成,少量骨痂形成;3分,斷面邊緣接近消失,骨膜明顯,骨痂量增多但尚未填滿;4分,斷面邊緣消失,骨膜近似正常,骨痂填滿,與骨皮質(zhì)相互連接。
1.2.4血液和骨折部位檢測(cè)標(biāo)本的獲取
給藥四周后,每組各取10只大鼠(雌雄各5只),分別以水合氯醛麻醉后,腹主動(dòng)脈抽取血液,約3mL以15%EDTA抗凝,測(cè)定血小板聚集率、全血粘度(高切、中切、低切的切變率分別為8、40、1201/s)及血漿粘度,其余置于未加抗凝劑試管中,室溫放置60min,3000r/min離心5min,取血清按試劑盒說明書的方法測(cè)定血清Ca、P的水平。第28天取血后,離斷大鼠腕肘關(guān)節(jié),剔除附著的軟組織,取完整左側(cè)撓骨,將骨痂組織標(biāo)本置于裝有4%甲醛(pH7.4)的潔凈玻璃瓶中封口,置于4℃冰箱中,固定48h再將骨痂標(biāo)本置于含5%ED-TA(乙二胺四乙酸)液中脫鈣30d左右。石蠟包埋,常規(guī)切片(矢狀面),行HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察骨痂生長(zhǎng)情況。
1.2.5生物力學(xué)特征—抗折力測(cè)試
給藥結(jié)束后,每組另取10只大鼠(雌雄各5只),按上法解剖取完整的撓骨標(biāo)本,然后將獲取的撓骨架在兩根鐵棒之間,以橈骨骨折處為中心掛一根線繩,在線繩下端懸掛一個(gè)小桶,然后逐漸向小桶內(nèi)加水,當(dāng)水加到一定的重量時(shí),該愈合的骨頭就會(huì)發(fā)生折斷,然后稱量小桶中所加的水的重量作為橈骨骨折造模抗折力的指標(biāo)。
1.2.6數(shù)據(jù)處理
各實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果以SPSS13.0軟件進(jìn)行方差分析和組間t-檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1大鼠骨折部位的X射線檢查結(jié)果
X射線檢查結(jié)果表明:偽手術(shù)組大鼠的右前肢橈骨輪廓清晰、光滑,結(jié)構(gòu)完整,未見明顯創(chuàng)傷。模型組大鼠的右前肢橈骨可見明顯的創(chuàng)傷性骨折,為橫斷的完全骨折,多數(shù)有明顯的錯(cuò)位,可見纖維性骨痂形成,但骨折線明顯可見。治療組給藥后骨折部位可見有明顯的致密性骨痂形成,骨折線模糊不清或消失,多數(shù)可見大量的鈣鹽沉積,趨于愈合。
2.2大鼠骨折部位的CT成像、MRI檢查結(jié)果
骨折部位的CT成像、MRI檢查結(jié)果基本與X射線檢查結(jié)果基本一致,但CT成像更直觀地反應(yīng)了骨折部位的外膜輪廓愈合和恢復(fù)情況,且圖像直觀、清晰,可以從不同的角度和側(cè)面反映骨折部位的愈合情況。而MRI圖譜則更加清晰地反應(yīng)了骨折部位內(nèi)部的恢復(fù)情況,但圖像清晰度稍差。
2.3對(duì)骨折部位的影像學(xué)評(píng)分結(jié)果
治療組的影像學(xué)評(píng)分明顯高于模型組,表明其愈合情況明顯好于模型組。偽手術(shù)組因?yàn)闆]有骨折造模,全部分4分。
2.4對(duì)大鼠全血及血漿粘度的影響
與模型組比較,治療量組全血粘度(高切,中切,低切)有明顯的降低,差異有顯著性(P<0.01),表明傷科片對(duì)骨折模型大鼠全血粘度的升高有一定的降低作用,對(duì)血漿粘度的升高其抑制作用不明顯(P>0.05)。
2.5對(duì)大鼠血小板聚集率的影響
與模型組和偽手術(shù)組比較,治療組血小板聚集率明顯降低,有極顯著意義(P<0.01),表明傷科接骨片可抑制血小板聚集,有明顯的活血作用。在實(shí)驗(yàn)過程中,模型組有2只血液標(biāo)本有凝聚血絲,不能正常測(cè)定,故n=8。
2.6對(duì)骨折模型大鼠血清Ca,P水平的影響
與模型組比較,治療組大鼠的血清Ca、P水平均有明顯升高(P<0.05~0.01);甚至略高于偽手術(shù)(正常對(duì)照)組的水平,表明服用傷科接骨片后可以促進(jìn)Ca、P的吸收,有益于骨折創(chuàng)傷的恢復(fù)。
2.7骨折部位生物力學(xué)檢測(cè)———抗折力測(cè)試結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模型組大鼠骨折部位的抗折力顯著下降,給藥各組的抗折力比模型組均明顯提高(P<0.05~0.01),高、中劑量組的愈合情況尤佳,但仍未恢復(fù)到正常動(dòng)物的水平。
2.8對(duì)骨折部位的病理組織學(xué)檢查結(jié)果
病理組織學(xué)檢查結(jié)果提示:偽手術(shù)組大鼠的右前肢橈骨的病理切片可見骨密質(zhì)呈板層狀,骨結(jié)構(gòu)完整,骨髓腔清晰,骨皮質(zhì)連續(xù),骨小梁排列整齊,骨組織無缺損,結(jié)構(gòu)正常。造模各組大鼠骨折部位的骨髓腔均消失,其中模型組以纖維骨痂為多,可見大片的纖維性骨痂和少量的骨小梁殘留;治療組大鼠可見骨性和軟骨骨痂形成,多數(shù)骨小梁長(zhǎng)成且排列較齊,僅有2只大鼠的骨小梁排列稍亂,骨折的愈合情況明顯好于模型組。
3小結(jié)與討論
骨折是臨床上多見的創(chuàng)傷性疾病,其愈合過程是復(fù)雜的骨組織結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)不斷恢復(fù)的過程。在骨折初時(shí),因骨骼及周圍組織血管斷裂、出血而在局部形成瘀腫,并逐漸形成含有網(wǎng)狀纖維素的凝塊,約24h后新生毛細(xì)血管、成纖維細(xì)胞和吞噬細(xì)胞開始侵入,使血腫塊機(jī)化,被機(jī)化的血腫塊和肉芽組織再演變?yōu)槔w維結(jié)締組織,形成骨折端的纖維化愈合。其后骨折部位的骨內(nèi)膜及骨外膜的成骨和成軟骨細(xì)胞開始發(fā)生,產(chǎn)生骨化組織,填充在骨折端的空隙,形成內(nèi)、外骨痂,并沿著骨皮質(zhì)的髓腔側(cè)和骨膜側(cè)向骨折線生長(zhǎng),逐步會(huì)合并不斷鈣化。骨折間隙早期形成的纖維組織也逐步轉(zhuǎn)化成軟骨組織,進(jìn)而鈣化成骨痂,同時(shí)新生的骨小梁不斷增加,骨痂也逐步骨化形成骨連接,終至骨折愈合。實(shí)驗(yàn)中選擇的治療藥“傷科接骨片”由紅花、炙沒藥、三七、煅自然銅、馬錢子粉、炙乳香、土鱉蟲、冰片等中藥精制成,有“活血化瘀,消腫止痛,舒筋接骨”的功效,是臨床上常用的治療骨折的中成藥。其中的紅花、沒藥、三七、冰片等活血化瘀中藥在骨折早期可發(fā)揮化瘀、消腫、止痛的作用,而煅自然銅、乳香、土鱉蟲等中藥則對(duì)其后的骨痂形成及骨化、骨小梁生成等有一定的促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)一步確證了其主要功效,表明傷科接骨片口服給藥后可促進(jìn)骨折模型大鼠的創(chuàng)口形成骨性和軟骨性骨痂,促進(jìn)骨小梁的生成和鈣鹽沉積,使愈合后的骨折部位的生物力學(xué)特征———抗折力明顯增強(qiáng),進(jìn)而加速其愈合。這些藥效作用可能與全方的活血通絡(luò)、促進(jìn)骨折斷端鈣磷的沉積和纖維骨痂組織的鈣化等有關(guān),其作用的機(jī)理有待進(jìn)一步地研究和分析。通過對(duì)大鼠骨折模型的X-射線、CT四維成像和MRI圖像的比較,發(fā)現(xiàn)X-射線圖為二維圖像,遠(yuǎn)不及CT成像對(duì)大鼠骨折及愈合情況表達(dá)的清晰、直觀和全方位。而MRI圖像需要用特殊的動(dòng)物專用小線圈,價(jià)格昂貴,目前難以推廣,且其圖像的清晰度、分辨率和直觀表達(dá)也需要進(jìn)一步地提升。CT四維成像是先將X線束對(duì)物體掃描后,由探測(cè)器接收透過該層面的X線,轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓晒怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào),輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,最終形成清晰的全方位四維動(dòng)畫圖像,從而更加清晰、直觀地反映骨折的愈合情況,值得進(jìn)一步地推廣應(yīng)用。當(dāng)然,CT四維成像可能對(duì)愈合期骨痂和成骨的區(qū)分不夠清晰,有文獻(xiàn)報(bào)道正常的骨痂CT閾值約在225~330之間,而成熟骨組織的CT值則在331~700之間,因此可以運(yùn)用多閾值分析法分別對(duì)骨痂和成熟骨組織進(jìn)行表達(dá)。另外,也需結(jié)合生物力學(xué)、病理組織學(xué)等檢查綜合評(píng)價(jià)骨折的修復(fù)情況。
作者:沈明勤 王穎鈺 荊梅 石磊 王志剛 羅宇慧 單位:江蘇省中醫(yī)藥研究院