Образование кости или хряща из свободных периостальных трансплантатов было продемонстрировано морфологически и биохимически, но ограничено относительно небольшой областью. Восстановление функции тазобедренного сустава у этих пациентов и предотвращение преждевременной замены искусственного сустава является важной задачей клинического лечения. В связи с этим мы провели экспериментальное исследование на животных больших аутологичных свободных периостальных трансплантатов с целью дальнейшего клинического развития реконструкции тазобедренного сустава.
1. материалы и методы
(1) Экспериментальные животные и группы Шестнадцать здоровых беспородных собак в возрасте 10-12 месяцев, весом 10-12 кг каждая, самцы и самки, были случайным образом разделены на две группы: 12 в экспериментальной группе и 4 в контрольной группе, причем в качестве оперируемой стороны была выбрана правая сторона.
(2) Хирургический метод: экспериментальных животных анестезировали тиопенталом натрия (35 мг/кг) путем внутрибрюшинной инъекции. В асептических условиях делали переднелатеральный разрез в области тазобедренного сустава, разрезали кожу вдоль подвздошного гребня, отделяли подкожные ткани, резко отделяли надкостницу снаружи офтальмологическими ножницами до размера 3 см×3,5 см, и резко отделяли надкостницу костным ножом под углом 45 к поверхности подвздошной кости. Проксимальные 2/3 суставного хряща, глубоко до кровоточащей отменной кости, сглаживались и округлялись, а надкостница приклеивалась к обрезанной головке бедренной кости с помощью замороженного фибринового клея (из Шанхайского института биологических препаратов), расплавленного в соседнее время, при этом зародышевый слой был обращен в полость сустава. Для предотвращения авульсии 4-6 стежков неинвазивного шва 3-0 фиксировались к периферическому хрящу, промывались раствором гентамицина, головка бедренной кости возвращалась и ушивалась слой за слоем. В контрольной группе удалялся только суставной хрящ, а периостальный трансплантат не производился. Послеоперационное внутримышечное введение гентамицина 2 раза, по 160 000 ЕД каждый раз.
(3) Метод наблюдения: После операции наблюдали за движением тазобедренного сустава и заживлением разреза; животных расчленяли на партии через 2, 4, 8 и 12 недель после операции. двухслойное окрашивание JEM-1200 просвечивающая электронная микроскопия наблюдение.
2. Результаты
(1) Общее состояние экспериментальных животных: через 1 неделю после операции экспериментальные животные были ограничены в движениях на стороне операции и находились в состоянии самозащиты с прыгающей походкой. Через 2 недели животные могли свободно двигаться, а разрез зажил на I стадии.
(2) Визуальное наблюдение: через 2 недели после операции соскальзывания надкостницы не было, но образовались складки, место пересадки надкостницы было белым, заполненным мягкой фиброзной тканью, поверхность не была гладкой, надкостничный трансплантат все еще можно было оторвать. Через 4 недели после операции на месте периостального трансплантата была белая прочная хрящеподобная ткань с некоторыми участками над нормальным хрящом. Через 8-12 недель после операции трансплантат по цвету напоминал нормальный хрящ, был твердым и гладким, а головка бедренной кости была хорошо изогнута. В контрольной группе область дефекта была заполнена белой мягкой фиброзной тканью, а поверхность не была гладкой.
(3) Морфологическое наблюдение: в головке бедренной кости контрольных животных были обнаружены плотные пучки коллагеновых волокон с неправильным расположением и уплощенными клеточными ядрами между пучками. Поверхность кости была плотной, а внешний слой ткани — рыхлым и четко демаркированным. Клетки были веретенообразной формы с выступами и имели небольшое количество шероховатого эндоплазматического ретикулума и нуклеопротеиновых телец в цитоплазме (рис. 1, 2).
Окрашивание толуидиновым синим показало, что пролиферирующая надкостница была синего цвета, а волокна между надкостницей и трабекулярной костью реципиентной области стали вялыми.
На 4-й неделе (28 дней) после операции при световой микроскопии было видно, что клетки трансплантированной надкостницы изменились с плоских на круглые или овальные и плотные на трабекулярной поверхности кости вблизи реципиентной области. При электронной микроскопии клетки были неправильной формы, с большим количеством шероховатого эндоплазматического ретикулума, полиморфными нуклеопротеинами и свободными нуклеопротеиновыми телами в цитоплазме, а некоторые клетки имели две нуклеолы в ядре (рис. 4 и 5).
На 8-й неделе (56-й день) после операции сформировался гиалиновый хрящ, а световая микроскопия выявила небольшой поверхностный слой хондроцитов и глубокий слой гомологичных клеток. При электронной микроскопии хрящ был неправильной формы с многочисленными микроворсинками. В цитоплазме было видно большое количество расширенных шероховатых эндоплазматических ретикулумов (рис. 6, 7).
Морфологические изменения при световой и электронной микроскопии на 12-й неделе (84 дня) были такими же, как на 8-й неделе.
3. Обсуждение
О небольших площадях свободных периостальных трансплантатов сообщалось в исследованиях на животных и клинических применениях, но исследования больших площадей свободных периостальных трансплантатов редки. Размер — понятие относительное, зависящее от пространственной геометрии суставной поверхности, и большими считаются только те раны, где соответствующая суставная поверхность может непосредственно сдавливать биотрансплантат и влиять на его выживаемость. Большие хрящевые дефекты наблюдаются клинически и имеют хирургическое значение, в то время как большие остеохондральные трансплантаты с большой площадью контакта, соответствующей суставной поверхности, подвержены некрозу из-за прямой компрессии.
Поэтому в исследованиях на животных мы сохраняем периферическую часть суставного хряща, чтобы уменьшить компрессионную нагрузку на пересаженную надкостницу. Кроме того, тазобедренный сустав собаки движется преимущественно в передне-заднем направлении, с относительно плотным прилеганием головки к моляру. Контакт периферической части хряща с вертлужным хрящом значительно снижает прямое давление на проксимальные 2/3 трансплантата, а односторонняя операция, защитная реакция животного и отсутствие ранней нагрузки значительно снижают давление на пересаженную надкостницу, что играет важную роль в выживании пересаженной надкостницы и ее трансформации в хондроциты.
Результаты гистологических исследований показывают, что эволюция большой области периостального свободного трансплантата соответствует эволюции меньшей области периостального свободного трансплантата. Ожидается, что клинические попытки применения CPM-устройств с регулируемым тягой давлением в суставах для больших периостальных свободных трансплантатов будут успешными.
При использовании аутологичных надкостничных свободных трансплантатов следует отметить несколько проблем.
(1) Выбор надкостницы Peng Jisheng et al. обнаружили, что подвздошная надкостница превосходит другие части надкостницы по толщине зародышевого слоя, количеству клеток и распределению сосудов. Он также легко режется и имеет большую донорскую зону, особенно при реконструкции бедренного хряща, когда большая площадь надкостницы может быть вырезана в пределах одного и того же разреза, что уменьшает боль пациента. Поэтому надкостница подвздошной кости является идеальным источником ткани.
(2) Фиксация надкостницы Свободная надкостница может быть жизнеспособной, только если она находится в тесном контакте с костью, имеющей кровоснабжение. В наших экспериментах мы использовали фибриновый клей с неинвазивной нейлоновой шовной фиксацией для ранней и точной фиксации, эффективно предотвращая соскальзывание надкостницы.
(3) Иссечение надкостницы Чем больше клеток в периостальном герминативном слое, тем выше вероятность репаративной трансформации. Поэтому надкостницу следует иссекать таким образом, чтобы максимально сохранить целостность надкостницы, не повреждая или незначительно повреждая клетки периостального зародышевого слоя. Мы используем острый остеотом для удаления надкостницы под углом 45 по отношению к наружной пластинке подвздошной кости, так что усилие приходится в основном на наружную пластинку подвздошной кости, а клетки периостального слоя роста почти не повреждаются, что обеспечивает гарантию регенерации и трансформации периостального трансплантата.