背景:在杰克遜等人先前設計模型的基礎上,Bonnarens等人描述了大鼠骨折模型。在這個(gè)模型中,在骨折前使用髓內針(IM)通過(guò)膝關(guān)節逆行植入。然后,一個(gè)固定的重量落在一個(gè)鈍斷頭臺上的骨頭上,形成了一個(gè)標準化的閉合性股骨中段骨折。一些研究已經(jīng)報道了使用鈍斷頭術(shù)的股骨骨折大鼠模型中的復發(fā)并發(fā)癥,包括死亡、錯位骨折、過(guò)度粉碎和深部感染。此外,骨折愈合過(guò)程中骨折的不同程度的愈合尤為困難。骨折粉碎程度對愈傷組織的形成有影響,大鼠骨折模型與粉碎后的骨痂形成有一定的相關(guān)性。在大鼠脛骨骨折模型中建立骨折,結果顯示粉碎性小,但骨塊移位高,針尖角度大于10°。在大鼠脛骨骨折模型中使用三點(diǎn)鉗表現出最小的水腫和死亡,但在骨折六個(gè)月后仍有明顯的脛骨痂縮短率,且針角為80±2°。由于現有骨折模型的局限性,需要一種可靠的骨折模型,尤其是實(shí)驗動(dòng)物,這是可行的和可重復的。
方法:動(dòng)物:使用10只,30周齡的及71只,8周齡大鼠。骨折采用三點(diǎn)彎曲鉗,如下所述。在體內研究中,共使用二十五只(n=25),8周齡的雌性Sprague-Dawley大鼠,平均體重187.04±10.15克。在體內研究中,共使用二十五只(n=25),8周齡的雌性SD大鼠,平均體重187.04±10.15克。在實(shí)驗開(kāi)始前有一周的馴化期。在馴化期后,大鼠在手術(shù)前空腹12小時(shí)。
手術(shù)操作:所有的手術(shù)都是用氯胺酮和甲苯噻嗪的預麻醉下進(jìn)行的。各組大鼠肌肉注射氯胺酮(40 mg/kg)和甲苯噻嗪(5 mg/kg)后進(jìn)行手術(shù)和放射顯影。手術(shù)切口采用4 mm皮膚切口,用解剖刀刀片(#15)在膝關(guān)節處進(jìn)行手術(shù)切除。用不銹鋼暴露脛骨,并通過(guò)脛骨、顱骨至前交叉韌帶的附著(zhù)和半月板前角之間手動(dòng)引入尖銳探頭,以確定髓內針入口的面積。23G,11/2"針插入到脛骨遠端, 針的穿透深度約為22毫米。髓內釘完全穿過(guò)脛骨后,用骨切割器將多余的近端針頭切斷。切口用簡(jiǎn)單間斷不吸收4/0尼龍縫線(xiàn)閉合。為了改變大鼠脛骨的骨折,通過(guò)修改奧托等人的上頜壓縮鉗口,構造了特別改進(jìn)的三點(diǎn)彎曲鉗,尺寸為10×0.1 mm。將三點(diǎn)彎曲鉗的兩個(gè)支撐爪改為7毫米,而不是17毫米。使用鉗子后,目視控制位置,鉗子閉合,直到聽(tīng)到裂紋聲,鉗子的阻力突然下降。此后立即釋放了壓力。應用上述原理建立大鼠脛骨或股骨骨折模型。左側脛骨骨折,對照側右側脛骨完整作為對照。每只動(dòng)物被放置在單獨的籠子中,以允許手術(shù)后自由活動(dòng)。術(shù)后每天給藥曲馬多5 mg/kg作為鎮痛連續給藥3天。腹腔注射20 mg/kg的戊巴比妥對動(dòng)物進(jìn)行安樂(lè )死,進(jìn)行放射學(xué)觀(guān)察。
骨折的大體評估:由于骨折是髓內釘預先固定在骨折骨中,骨折被認為是穩定的,并且不需要額外的術(shù)后外部支持繃帶。從誘導骨折和非骨折肢體(對照)中收集解剖脛骨。分別于術(shù)后第一、第二、第三、第四、第六周各處死五只大鼠(n=5)。用解剖脛骨和對照方法測定毛痂指數和愈傷組織面積大小。用一臺3.1μm像素的解剖立體顯微鏡拍攝解剖骨圖像,測量大鼠脛骨骨折愈合的骨痂寬度(mm)。以對側大鼠右側脛骨為對照,用IMAGE軟件對愈傷組織指數的比值進(jìn)行測定。用同樣的軟件測量骨痂面積、骨痂指數、針角、近端骨折、全長(cháng)骨折和正常對照骨。
骨折的放射學(xué)評價(jià):術(shù)后即刻及術(shù)后每周一次,使用X射線(xiàn)機對骨折和對側完整的脛骨進(jìn)行兩個(gè)角度的X線(xiàn)攝影。用骨關(guān)節、骨痂形成的大小、骨粉碎程度、針角、X線(xiàn)骨痂指數等指標對骨愈合情況進(jìn)行客觀(guān)評價(jià)。X線(xiàn)骨痂指數為脛骨中段骨痂形成的最大寬度,包括原骨除以對側控制骨的寬度。粉碎性骨折是將骨分裂或斷裂成兩個(gè)以上的碎片。第一,兩個(gè)前后位的影像學(xué)觀(guān)察未見(jiàn)粉碎現象。第二,較小的碎片粉碎,其大小小于釘直徑,即<1.1 mm;第三,嚴重粉碎(大于1枚髓內釘直徑的大碎片)。
骨折的組織學(xué)檢查:術(shù)后第1, 2, 3周、第4周、第6周處死動(dòng)物,每周從斷肢處收集解剖脛骨標本(n=5)。在骨折部位(骨痂形成明顯)下,將骨切成2 mm,在甲醛10%中固定24小時(shí),在10%甲酸中脫鈣4天,然后再處理,用H&E標準染色。
結果:對30周齡大鼠進(jìn)行初步研究(n=10),結果顯示脛骨骨折主要以粉碎性、傾斜性和遠中位為主。8周齡的大鼠(n=65),結果顯示:主要以脛骨的非粉碎性、橫斷性和中軸為主。另取8周齡大鼠(n=6),比較股骨與脛骨骨折的類(lèi)型。股骨和脛骨骨折的類(lèi)型主要是橫斷和非粉碎性骨折,位于骨中軸。在體內研究中,所有的誘導骨折都被發(fā)現在中部的第三脛骨。平均手術(shù)時(shí)間3.90±0.55 min。所有動(dòng)物在手術(shù)中存活,無(wú)任何并發(fā)癥,骨折部位軟組織損傷或鄰近膝關(guān)節和踝關(guān)節僵硬。骨折部位未見(jiàn)創(chuàng )面壞死或嚴重水腫征象。骨折二十四小時(shí)后,大鼠表現出正常行為。術(shù)后1~2周,大鼠開(kāi)始對患肢負重。在2周后,所有的大鼠開(kāi)始顯示所有四條腿的負重。在第1周觀(guān)察到愈傷組織的形成,并在第6周逐漸下降。通過(guò)放射學(xué)測量骨折線(xiàn)與脛骨長(cháng)軸之間的夾角來(lái)確定骨折類(lèi)型。骨折的主要類(lèi)型為橫形(89.41±2.11)。近端骨折骨的平均長(cháng)度為完整骨的41.02,±3.27%。側位和前后位的IM針的平均角度分別為167.33±3.67°和161.47±4.87°。在X線(xiàn)片上骨折部位周?chē)丘栊纬汕逦梢?jiàn)。在第三~第四周時(shí),愈傷組織密度增加,骨折線(xiàn)難以觀(guān)察。第四周骨折線(xiàn)消失,骨折完全愈合。在第1周,X線(xiàn)片愈傷組織指數幾乎不可測量,在第2周非常小,幾乎看不見(jiàn)。在第3周達到最高點(diǎn),在第4周和第6周逐漸下降。四只動(dòng)物觀(guān)察到輕度粉碎性骨折,其余未發(fā)現任何粉碎性骨折。骨折后組織學(xué)檢查顯示骨折后1周出現增殖期的血腫和軟骨細胞,而第2周軟骨細胞區和松質(zhì)骨增多。在第三周和第四周,松質(zhì)骨隨著(zhù)肥大軟骨細胞和骨髓的出現而增加。
結論:在本研究中使用的改進(jìn)的三點(diǎn)彎曲鉗是實(shí)用的,以創(chuàng )建一個(gè)可重復的閉合骨折,大鼠術(shù)后并發(fā)癥非常小。