潘源城　林然　陳順有　張韜　陳惠敏

【摘要】 目的：制作新西蘭大白兔的脛骨骨延長動物模型，為臨床上治療骨延長提供實驗理論依據(jù)。方法：將30只成年新西蘭大白兔制作成脛骨外固定架骨延長模型，自制骨延長外固定器安裝于右側脛骨上后，于脛腓骨中段截骨，其中截骨時保護脛骨外側骨膜的連續(xù)性，靜息期1周后開始進行骨延長，分別于術后第7、14、28天拍攝X片對比觀察脛骨骨延長區(qū)骨痂生長情況，并取脛骨標本進行肉眼大體觀察。結果：脛骨標本X線檢查，14 d骨延長區(qū)域呈較高密度、不均勻影像，新生骨質區(qū)與脛骨骨干連接部分邊界模糊，與遠端骨干連接部分邊界較清，尚存臺階，外層皮質尚未完全連續(xù)，可見部分新生骨痂生長。28 d延長區(qū)域呈高密度、均勻影像，新生骨質區(qū)與兩斷端邊界模糊，外層皮質連續(xù)，可見大量新生骨痂生長。脛骨標本肉眼觀察：14 d骨延長區(qū)域骨質相對連續(xù)，連接相對完整，見骨痂生長，新生骨遠端尚有部分缺損，未完全填充骨缺損區(qū);28 d骨延長區(qū)域骨質連續(xù)，連接完整，骨痂量多，新生骨兩端界線模糊。結論：脛骨截骨及外固定架固定可以有效地建立兔脛骨骨延長模型。

【關鍵詞】 骨延長術; 外固定架; 兔; 模型

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.11.077 文獻標識碼 B 文章編號 1674-6805（2019）11-0-02

骨延長術是一種主要被用于糾正各種原因，包括先天發(fā)育不良、創(chuàng)傷、骨腫瘤等引起的骨短縮或骨缺失的手術技術[1-2]。通過將骨斷端之間的距離緩慢延長達到形成新骨的目的。然而，臨床上由于存在延長區(qū)骨痂形成不良、愈合時間長、關節(jié)屈曲攣縮等缺點[3-4]，使該項技術的應用受到一定的限制。因此，研究骨延長區(qū)的成骨方式和新骨形成規(guī)律對于探討骨延長區(qū)的成骨機制進而尋找促進骨延長區(qū)愈合的方法有重要意義。本實驗選擇新西蘭大白兔建立脛骨截骨延長、外固定架固定的動物模型，運用X線檢查等手段評定動物骨延長模型的制作。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

選擇3月齡清潔級新西蘭大白兔30只，均為雌性，體重2.1～2.5 kg，平均（2.3±0.2）kg。由福建中醫(yī)藥大學動物實驗中心提供[許可證編號：syxk（閩）2014-0006]。

1.2 方法

利用計算機產生隨機數(shù)字方法，將30只新西蘭大白兔隨機編號并分為3組，每組10只。剃凈右下肢毛，用面罩吸入麻醉。取左側臥位，在無菌條件下于右側脛骨中段做長約1.0 cm的縱向切口，鈍性分離脛前肌，選用3 mm的克氏針，用電鉆于脛骨處鉆出數(shù)孔后，將脛骨折斷，骨膜保持完整，即形成經皮的骨膜下低能截骨術。分別在脛骨折斷平面上下各1.5 cm及0.5 cm處穿放4組克氏針（直徑1.2 mm），安裝外固定架。清創(chuàng)后縫合切口，無菌敷料包扎，將兔子的頭用環(huán)形圍脖固定，以防咬到手術傷口，術后注射青霉素預防感染。術后第7天開始進行骨延長，通過調節(jié)外架上的螺母，早晚各延長1次，每次延長距離為0.50 mm，共延長7 d，總延長7.00 mm。分別于術后第7、14、28天從3組兔子中隨機選取一組處死。

1.3 觀察指標

術后第7天X線觀察截骨端對位對線情況。第14、28天X線及肉眼觀察骨延長區(qū)的修復情況。

2 結果

脛骨標本X線檢查：術后第7天截骨端對位對線良好，見圖1。14 d骨延長區(qū)域呈較高密度、不均勻影像，新生骨質區(qū)與脛骨骨干連接部分邊界模糊，與遠端骨干連接部分邊界較清，尚存臺階，外層皮質尚未完全連續(xù)，可見部分新生骨痂生長，見圖2。28 d延長區(qū)域呈高密度、均勻影像，新生骨質區(qū)與兩斷端邊界模糊，外層皮質連續(xù)，可見大量新生骨痂生長，見圖3。

脛骨標本肉眼觀察：14 d骨延長區(qū)域骨質相對連續(xù)，連接相對完整，見骨痂生長，新生骨遠端尚有部分缺損，未完全填充骨缺損區(qū);28 d骨延長區(qū)域骨質連續(xù)，連接完整，骨痂量多，新生骨兩端界線模糊。

3 討論

骨延長術在許多骨科疾病的治療中得到了很好的應用，但是對其新骨形成的確切機制的認識仍存在許多爭議[1-2]。因此，骨延長動物模型的準確建立有助于了解其再生骨組織發(fā)生、發(fā)展的機制，為臨床治療提供理論基礎。

目前已有許多動物模型用來研究骨延長。Makarov等[5]對山羊的脛骨進行截斷骨延長，制備骨延長模型;Forriol等[6]將2～3個月的小羊左脛骨用骨鑿進行經皮截骨后進行延長;Stogov等[7]將30只狗的前下肢脛骨進行截骨延長，采用快速的3 mm/d的速率以獲得（14.5±0.8）%的延長長度。有研究將11只雌性綿羊的右側脛骨進行延長至15 mm后，再進行骨搬運手術，觀察其愈合組織形成時間[8]。Wee等[9]利用電動牽引對6只綿羊進行脛骨延長。不同的骨延長的方式各有利弊，大多數(shù)骨延長的實驗研究中通常采用骨膜切開截骨術[10-12]。本研究中的截骨方式的優(yōu)點是可保持骨膜完整。因早期研究表明膜內骨化的主要機制是從中心纖維間帶以均勻的礦化梯度直接形成新骨，并可快速重建出等效的宏觀和微觀結構[13]。保留骨膜可促進成骨，骨膜的完整性對該手術造模成功率起到了關鍵作用，故在操作時采用克氏針低能量鉆孔，不經過電鋸或線鋸，而直接通過手動破骨，該操作需要術者對常規(guī)手術操作非常熟練，并且還要具備一定的經驗[14]。故該步驟主要由本科室富有臨床經驗的主任醫(yī)師進行操作，肢體延長術中保證延長區(qū)新生骨的生長是判定延長手術成功的關鍵，然而新骨生長不僅跟骨膜、血運、截骨位置有關還與延長速率和生物力學等因素有關。延長速率影響骨再生的質量，生物力學刺激包括生理性和機械性，機械性主要與延長器的固定剛度有關，所以器械的合理選擇對骨生長具有重要作用。由于兔子的骨硬度跟人的相比具有明顯的差距，合適的器械配合合理的延長速率是延長成功的主要原因。實驗模型在第28天的X線上可見延長區(qū)域呈高密度、均勻影像，新生骨質區(qū)與兩斷端邊界模糊，外層皮質連續(xù)，大量新生骨痂生長，肉眼見骨質連續(xù)，連接完整，骨痂量多，新生骨兩端界線模糊，可以為后期骨延長動物實驗研究提供基礎理論依據(jù)。本研究的局限在于僅用X線評估新骨形成，只有當骨密度明顯增加時才可以在X線平片上顯示。故后期研究可通過CT檢查及骨密度測量來評估骨皮質的連續(xù)情況。

總之，本研究所建立的骨延長動物模型，符合骨延長的要求，可以認為是可靠而實用的實驗性動物模型。

參考文獻

[1] Farr S，Mindler G，Ganger R，et al.Bone Lengthening in the Pediatric Upper Extremity[J].J Bone Joint Surg Am，2016，98（17）：1490-1503.

[2] Joachim Horn，Harald Steen，Stefan Huhnstock，et al.Limb lengthening and deformity correction of congenital and acquired deformities in children using the Taylor Spatial Frame[J].Acta Orthop，2017，88（3）：334-340.

[3] Launay F，Pesenti S.Bone lengthening：bridging joints，soft tissue releases，physiotherapy[J].J Child Orthop，2016，10（6）：517-519.

[4] Mi H S，Lee T J，Jong H S.Sustained hip flexion contracture after femoral lengthening in patients with achondroplasia[J].BMC Musculoskelet Disord，2018，19：417.

[5] Makarov M，Birch J，Samchukov M.The role of variable muscle adaptation to limb lengthening in the development of joint contractures：an experimental study in the goat[J].J Pediatr Orthop，2009，29（2）：175-181.

[6] Forriol F，Denaro L，Longo U G，et al.Bone lengthening osteogenesis，a combination of intramembranous and endochondral ossification：an experimental study in sheep[J].Strategies Trauma Limb Reconstr，2010，5（2）：71-78.

[7] Stogov M，Emanov A，Stepanov M.Muscle metabolism during tibial lengthening with regular and high distraction rates[J].Journal of Orthopaedic Science，2014，19（6）：965-972.

[8] Mora-Macías J，Reina-Romo E，López-Pliego M，et al.In Vivo Mechanical Characterization of the Distraction Callus During Bone Consolidation[J].Annals of Biomedical Engineering，2015，43（11）：1-12.

[9] Wee J，Rahman T，Akins R E，et al.Using distraction forces to drive an autodistractor during limb lengthening[J].Med Eng Phys，2011，33（8）：1001-1007.

[10] Floerkemeier T，Thorey F，Wellmann M，et al.αBSM failed as a carrier of rhBMP-2 to enhance bone consolidation in a sheep model of distraction osteogenesis[J].Acta Bioeng Biomech，2017，19（4）：55-62.

[11] Li Y，Li R，Hu J，et al.Recombinant human bone morphogenetic protein-2 suspended in fibrin glue enhances bone formation during distraction osteogenesis in rabbits[J].Arch Med Sci，2016，12（3）：494-501.

[12] Mizumoto Y，Moseley T，Drews M，et al.Acceleration of regenerate ossification during distraction osteogenesis with recombinant human bone morphogenetic protein-7[J].J Bone Joint Surg Am，2003，85/A Suppl 3：124-130.

[13] Aronson J.Experimental and clinical experience with distraction osteogenesis[J].Cleft Palate Craniofac J，1994，31（6）：473-482.

[14] Kaban L B，Thurmuller P，Troulis M J，et al.Correlation of biomechanical stiffness with plain radiographic and ultrasound data in an experimental mandibular distraction wound[J].Int J Oral Maxillofac Surg，2003，32（3）：296-304.