孔慶柱, 楊佳寧, 王賀龍, 趙勝軍, 孔素紅, 趙佳林, 金 宇

(承德醫(yī)學院附屬醫(yī)院創(chuàng)傷小兒骨科, 承德 067000)

外固定架制作兔股骨延遲愈合模型

孔慶柱, 楊佳寧, 王賀龍, 趙勝軍, 孔素紅, 趙佳林, 金 宇

(承德醫(yī)學院附屬醫(yī)院創(chuàng)傷小兒骨科, 承德 067000)

目的 使用外固定架制作兔股骨骨折延遲愈合模型。方法 將72只新西蘭白兔隨機分成對照組，實驗A組、B組，將所有兔左側(cè)股骨中段截骨，以微型可調(diào)節(jié)外固定架為固定裝置，實驗A組及B組去除10 mm皮質(zhì)骨，同時去除內(nèi)外骨膜及骨髓，實驗A組保持骨折斷端1 mm間隙，實驗B組使用骨蠟封堵骨折斷端，然后保持骨折斷端接觸。對照組截斷骨皮質(zhì)后即行外固定，不去除骨膜及骨髓。術(shù)后通過大體觀察、影像學觀察及組織學方法觀察截骨端的愈合情況。結(jié)果 實驗A組及B組愈合時間均為12周，對照組愈合時間為4周。結(jié)論 該實驗建立的兔股骨骨折延遲愈合模型具有延遲愈合的X線及病理特征，說明該模型制作合理、可靠。

模型; 動物; 外固定器; 新西蘭白兔; 股骨; 骨折; 不愈合

眾所周知，骨折最常見的并發(fā)癥是骨折延遲愈合及不愈合[1]，因此，骨折延遲愈合和不愈合也就成了骨科的熱點問題，但仍有很多問題未能解決。在臨床上，骨折延遲愈合是骨折不愈合的前期表現(xiàn)，很多骨折延遲愈合病人因未及時處理而使病情進展成為骨折不愈合。根據(jù)李冀等[2]調(diào)查，骨折不愈合在骨折術(shù)后并發(fā)癥中發(fā)生率高達10%。

骨折延遲愈合的原因不僅是最初的高能量創(chuàng)傷所致的骨與血管的損傷，骨折的治療方式也是其中之一[3]。雖然目前對骨折的治療技術(shù)水平越來越高,但骨折延遲愈合的治療卻仍是一個棘手的難題。而不能及時處理骨折延遲愈合，則可能使其發(fā)展成為更為棘手的骨折不愈合。因此，骨折延遲愈合的積極治療能有效地減少骨折不愈合的發(fā)生。

目前關(guān)于骨折不愈合的研究較多，而關(guān)于骨折延遲愈合的研究卻很少[4]。關(guān)于利用兔制作骨折不愈合模型的研究相對較多，但骨折延遲愈合模型的研究卻少之又少。本實驗擬應(yīng)用單邊可調(diào)外固定架，制作新西蘭白兔股骨骨折延遲愈合模型，為骨折延遲愈合建立一個客觀的動物模型 ，為臨床治療提供實驗支持。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組

4～6月齡普通級新西蘭白兔72只，體質(zhì)量1.5～2.5 kg, 由承德醫(yī)學院實驗動物中心提供[SCXK (冀)2015-0100],飼養(yǎng)于清潔級環(huán)境下[SYXK(冀) 20014-0012]。將所有實驗動物進行編號，使用隨機數(shù)字法將兔分為實驗A組、B組及對照組，每組24只。

1.2 模型建立方法

參照文獻[5-7]方法制作兔股骨骨折延遲愈合模型。以兔左側(cè)后肢為術(shù)側(cè)，左大腿外側(cè)為術(shù)區(qū)，使用電動褪毛器予術(shù)區(qū)褪毛。術(shù)前半小時肌注青霉素40萬單位預防感染。使用體積分數(shù)3%戊巴比妥鈉按照 1.0 mg/kg的劑量注入耳緣靜脈進行麻醉，實驗兔取左側(cè)臥位固定于兔臺上，保持其呼吸通暢，使用0.5%碘伏予術(shù)區(qū)消毒，常規(guī)鋪無菌單。取兔大腿中部外側(cè)縱形切口，逐層分離軟組織，最大程度避免損傷軟組織，于股外側(cè)肌和股后肌之間的肌間隔鈍性分離，充分暴露兔股骨干。分別于股骨遠端及近端平行放置兩枚1.5 mm外固定架螺紋釘，然后安裝外固定架(圖1左)，確保外固定架固定牢固。用線鋸在股骨中段截骨，實驗A組去除10 mm皮質(zhì)骨(圖1中)，同時去除內(nèi)外骨膜及骨髓，去除后調(diào)節(jié)外固定架，保持骨折斷端1 mm間隙，骨折斷端不用骨蠟封堵; 實驗B組去除10 mm皮質(zhì)骨，同時去除內(nèi)外骨膜及骨髓，去除后將骨折斷端使用骨蠟封堵，然后調(diào)節(jié)外固定架，保持骨折斷端接觸；對照組截骨后不去除骨膜及骨髓，直接外固定架固定。截骨過程中反復用生理鹽水沖洗截骨處，避免截骨周圍骨膜及軟組織因線鋸截骨產(chǎn)熱而受損。然后徹底止血，用生理鹽水注射液及5%碘伏消毒液反復沖洗手術(shù)傷口后縫合,包扎傷口(圖1右)。于清潔級環(huán)境下分籠飼養(yǎng)。術(shù)后每日肌肉注射青霉素40萬單位，連續(xù)3 d，并每日2次用5%碘伏消毒液消毒傷口預防感染。

1.3 模型評價

分別于術(shù)后4周、8周、12周對各組動物行X線檢查，并分別于4周、8周、12周處死8只兔，截取骨折斷端骨痂軟組織，取材包括骨折雙側(cè)正常骨端 0.3 cm, 行常規(guī)脫鈣、脫水、透明及石蠟包埋, 5 μm連續(xù)切片, HE染色, 于20×20倍光學顯微鏡下進行組織學觀察。

2 結(jié)果

2.1 大體觀察

各組兔術(shù)后均可自由活動，3 d后恢復術(shù)前狀態(tài)，步態(tài)無異常。實驗期間，全部兔生長均正常，外固定架固定牢固。

2.2 X線檢查

術(shù)后4周對照組兔骨折均愈合(圖2A)。實驗A組及B組兔均可見清晰骨折線(圖2B、圖2C)。8周時實驗A組及B組兔骨折線模糊，可見較多骨痂(圖2D、圖2E)。12周除實驗B組1只兔未愈合外，其余兔均愈合(圖2F、圖2G)，各組總體愈合率沒有差異。

2.3 組織學檢查

術(shù)后4周，對照組兔可見骨折斷端連接良好(圖3A)，實驗A組及B組均為纖維瘢痕組織(圖3B、圖3C); 術(shù)后8周,實驗A組及B組可見骨痂形成，軟骨細胞向成骨細胞轉(zhuǎn)化(圖3D、圖3E)。術(shù)后12周實驗A組及B組可見骨折連接良好，骨折愈合(圖3F、圖3G)。

3 討論

骨折愈合是一個復雜而連續(xù)的過程，分為三個階段，分別為：血腫機化演進期; 原始骨痂形成期; 骨痂改造塑形期[8]。盡管骨折的愈合能力很強，但骨折不愈合在骨折術(shù)后并發(fā)癥中發(fā)生率仍高達10%[2]。而骨折不愈合有一大部分的前期表現(xiàn)為延遲愈合，若骨折延遲愈合不及時處理則會導致骨折不愈合的發(fā)生。因此，骨折延遲愈合的治療對于避免骨折愈合的發(fā)生也至關(guān)重要。

骨折的愈合時間一般為3個月，超過3個月未愈合則為延遲愈合。但該標準為人類愈合標準，通過對照組兔可得出兔骨折正常愈合時間為4周。

影響骨折愈合的因素有很多，如年齡、生活習慣、骨折類型、手術(shù)方式等。某一因素或者某幾種因素都可能導致骨折的延遲愈合或不愈合。目前骨折延遲愈合的治療方式分為手術(shù)治療及非手術(shù)治療[9]。但無論哪種治療方式都需要大量的前期臨床分析及動物實驗提供理論支持才能應(yīng)用于臨床。因此，一種客觀的動物模型的建立尤為重要。

目前關(guān)于骨不連模型的建立研究很多[10-12]，但骨折延遲愈合模型的研究卻很少。Brownlow等[13]將新西蘭長耳大白兔的脛骨截骨 ,徹底清除脛骨干長度的骨折斷端骨膜及髓腔內(nèi)組織 ,用外固定架固定骨折斷端 ,同時調(diào)節(jié)外固定架使骨折斷端保持 2 mm的間隙。術(shù)后第8周行X線及病理學檢查，可見大量瘢痕組織，符合萎縮性骨不連的表現(xiàn)。Eckardt等[14]則將外固定架改為了內(nèi)固定鋼板，也成功建立了骨不連的模型。本實驗是對Brownlow等方法的改進，同時實驗B組采用骨蠟封堵斷端，在骨蠟吸收之前也可延緩骨折愈合。

圖 1 固定股骨所用外固定架(左)、截取后股骨(中)及骨折不愈合模型兔(右)

圖 2 兔股骨截骨后從斷端明顯骨折線到骨折線模糊骨痂形成再到最后的骨性愈

圖 3 兔骨折斷端骨痂軟組織觀察

本實驗的創(chuàng)新點在于選用兔股骨使用外固定方式造模。兔股骨最主要研究應(yīng)用方向是以兔股骨頭制作股骨頭壞死模型，而以股骨作為研究骨折的部位較少。本研究以股骨為骨折造模部位，主要考慮股骨長度最長且骨皮質(zhì)較厚，而且與脛腓骨共同作為兔的主要承重骨。尺橈骨及脛腓骨長度較短，外固定架螺釘之間距離無法掌握，而且因上述四個部位骨的皮質(zhì)骨較薄，放置螺釘時較股骨更易劈裂。目前動物骨折實驗的內(nèi)固定方式主要有采用克氏針進行髓內(nèi)固定、微型鋼板進行內(nèi)固定以及外固定架進行外固定三種。髓內(nèi)固定和鋼板內(nèi)固定的抗旋轉(zhuǎn)能力比較差，而實驗動物無法制動，因此內(nèi)固定可能會因?qū)嶒瀯游镒杂苫顒赢a(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力導致內(nèi)固定失效，同時由于內(nèi)固定的抗旋轉(zhuǎn)能力差而導致骨折斷端旋轉(zhuǎn)微動造成局部血運受到破壞，使實驗的干擾因素增多[15-17]。本研究采用外固定方式，外固定架的螺釘穿透股骨的層皮質(zhì)，較內(nèi)固定有更強的抗旋轉(zhuǎn)力，同時也可牢固固定，因此對局部血運影響不大，而且只固定局部，不影響關(guān)節(jié)，實驗動物可以自由活動。

本實驗的不足之處: 1)骨折愈合影響因素有年齡、力學因素、局部血運是否豐富及內(nèi)分泌等，同時臨床上骨折有粉碎性、螺旋形、橫行骨折等多種，本實驗僅從兔股骨的橫行骨折造模進行實驗研究，力求在可控性應(yīng)力與微動作用下證明該實驗的客觀性，為臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。但本實驗僅從橫行骨折造模進行實驗過程，對軸向應(yīng)力促進骨折愈合方面進行初步研究，尚不能作為臨床治療各種骨折的參考依據(jù)，需要從廣度、深度上進一步研究。2)該實驗的實驗對象為新西蘭白兔，雖然該實驗達到了預期造模效果，但該模型的實驗成果如需應(yīng)用于臨床治療，因新西蘭白兔與人存在物種差異, 需在倫理及臨床允許下, 謹慎進行部分臨床實驗，取得顯著成果后才可廣泛用于臨床治療。

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Establishment of Femoral Delayed Healing Model with External Fixation in Rabbit

KONG Qing-zhu1, ZHAO Jia lin2, FENG Zhen3
(Affiliated Hospital of Chengde Medical College, Chengde 067000, China)

Objective To establish a model of rabbit femoral delayed healing with the external fixation. Methods Seventy and two New Zealand white rabbits were randomly divided into three groups, including the control group, the experimental group A and experimental group B. Make osteotomies of all the animals’ left femur, is in the middle, and make the micro adjustable external fixator as the fixtures. 10mm cortical bone has been removed of the experimental group A and group B while removing the inner and outer periosteum and bone marrow. Keep the experimental group A 1mm gap to the fracture site. The experimental group B has been using bone wax plugging the fracture site, while maintained contact with the fracture fragments. The control group cut off the cortical bone and then fixed with the external fixator, without removing the periosteum and bone marrow. Observe the healing of osteotomy by gross observation, radiographic and histological observation postoperatively. Results The healing time of the experimental group A and group B are 12 weeks, while the control group are four weeks. Conclusion The rabbit femur fracture delayed union model has X-ray and pathological features of delayed healing, indicating that the model is reasonable and reliable

Models; External fixator; New Zealand White Rabbits; Femur; Fractures; Delayed healing

Q95-33

A

1674-5817(2017)01-0059-05

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.06.013

2016-07-22

承德市科技支撐計劃項目(201422036)

孔慶柱, 男、碩士, 主治醫(yī)師。

E-mail: kongqingzhu0314@163.com

金 宇, 男、碩士, 主任醫(yī)師。

E-mail: 792027135@qq.com