人工骨修复范文

人工骨修复范文（精选7篇）

人工骨修复 第1篇

1 资料与方法

1.1 实验动物

新西兰大白兔12只 (由新华医院动物实验中心提供) , 体重2.5～3.1 kg, 雌雄不限。采用自身对照方法, 所有动物均在其双前肢桡骨中下段连同骨膜制成长1 cm的骨缺损, 选择左侧前肢为实验侧, 右侧前肢为对照侧。实验侧缺损区植入PRP和羟基磷灰石生物陶瓷 (由北京华意健科贸有限公司生产) , 对照侧缺损区单纯植入羟基磷灰石生物陶瓷。

1.2 PRP的制作

动物麻醉后, 用10 mL注射器抽取1 mL复方枸橼酸钠抗疑剂, 再从兔耳中央动脉抽取5 mL血液, 摇匀, 置入离心管中, 离心 (3 650 r/min) 10 min。液体分成上清液层和红细胞层, 吸取上清液及交界面以下1～2 mm的红细胞至另一离心管, 再次离心 (3 000 r/min) 10 min。弃去上清液上3/4, 剩余液体约0.8 mL, 摇匀, 即为PRP。取1个2 mL注射器, 依次吸入0.8 mL的PRP, 0.2 mL凝血剂 (由1 mL10%的氯化钙与1 000 U凝血酶混合组合而成) 和0.2 mL空气 (吸入空气便于摇匀) , 摇匀, 放置10 s左右, 制成PRP凝胶。整个PRP的制作过程均需无菌操作。

1.3 手术方法

实验动物术前12 h禁食、禁水, 局部脱毛, 用2%的硫喷妥钠 (30 mg/kg) 兔耳静脉麻醉后, 取俯卧位。于双前肢桡侧中下段作2 cm长皮肤切口, 锐性分离显露桡骨中下段, 于中下段截骨1 cm (含骨膜) , 造成节段性桡骨骨缺损模型, 生理盐水冲洗伤口, 压迫止血, 按计划在左侧缺损区植入PRP和羟基磷灰石生物陶瓷, 右侧缺损区植入羟基磷灰石生物陶瓷, 全层缝合皮肤切口。均不行内、外固定。

1.4 术后处理

术后常规饮食, 完全负重并允许自由活动, 术后3 d青霉素 (40万U/d) 肌肉注射治疗。术后2、4、8和12周分别处死3只兔子进行观察。

1.5 观察指标

1.5.1 血小板计数

在12只新西兰大白兔取血制作PRP过程中, 用血红蛋白吸管分别从装有全血及PRP的离心管中吸取样本10 μL, 血小板稀释液稀释后, 高倍光镜下人工计数。

1.5.2 生长因子浓度测定

采用双抗体夹心ABC-ELISA法进行TGF-β和PDGF的浓度测定。

1.5.3 大体形态观察

术后2、4、8和12周各时间点取骨缺损修复标本作大体观察, 观察骨缺损修复程度, 缺损交界面骨连接情况。

1.5.4 组织学观察

术后各时间点取缺损区及两端各0.4 cm正常骨组织, 标本置于10%中性甲醛中固定, 脱钙, 石蜡包埋, 以缺损区为中心纵行切片, HE染色后, 光镜下观察两端及中央部位新骨生成情况。同时应用MDGS图像分析系统采集图像并分析, 统计新骨在缺损区所占的面积百分比。

1.5.5 射透电镜

术后各时间点, 所取标本经2.5%戊二醛固定液固定, 4.13%乙二胺四乙酸二钾脱钙, 1%锇酸固定, 0.5%醋酸铀染色, 脱水包埋。观察新生骨细胞成熟度。

1.5.6 统计学方法

所有数据用SPSS 11.0软件处理, 样本用 (均数±标准差) 表示。实验侧和对照侧之间的差异用样本均数t检验, 以P<0.05为有统计学意义。

2 结果

所有动物术后无感染和死亡, 植入物无脱落, 全部进入结果分析。伤口2周愈合, 无感染。兔全血中的血小板浓度为2.8105/mm3, PRP中血小板浓度为9.325105/mm3, PRP中血小板浓度为全血的3.18倍。

2.1 生长因子浓度

兔全血的TGF-β为 (36.4±5.1) ng/mL, PDGF为 (149.5±30.1) ng/mL;PRP中TGF-β为 (23.4±5.8) ng/mL, PDGF为 (95.9±12.5) ng/mL。

2.2 大体形态观察

术后第2周, 实验侧和对照侧人工骨与自体骨交界处及人工骨表面均以肉芽组织包裹连接, 无明显差异, 实验侧肉芽组织量略多, 且血供较为丰富。第4周, 实验侧在人工骨表面有较多骨痂生成, 人工骨与自体骨交界面不清晰;对照侧两端仅有少量骨样组织, 人工骨表面有较多结缔组织, 而骨样组织较少。第8周, 实验侧人工骨表面大部分被骨组织覆盖, 人工骨表面的腔隙已被充填;对照侧骨组织少, 骨痂限于人工骨两端, 表面的腔隙可见。第12周, 两侧骨组织形成量均增加, 实验侧人工骨已被骨痂完全包裹;对照侧人工骨中段仍有部分未被骨组织覆盖。

2.3 X线片观察

术后第2周, 两侧的人工骨与自体骨交界处断端整齐, 间隙清晰, 实验侧断端及缺损处骨密度略高于对照侧。第4周, 实验侧骨缺损两端可见均匀的高密度影, 人工骨周围骨痂已形成, 骨折线模糊;对照侧断端处密度欠均匀, 人工骨周围未见明显骨痂。第8周, 实验侧可见大量骨痂包绕人工骨表面, 骨折线已消失;对照侧断端骨痂较前增多, 靠近尺侧的骨痂相对较为明显, 骨缺损处密度欠均匀。第12周时, 两侧自体骨与人工骨交界处可见明显骨性连接, 实验侧人工骨外周同时见有皮质骨包绕, 密度与正常骨相似, 对照侧人工骨表面仍有较多骨痂 (见图1) 。

2.4 组织学观察

第2周, 实验侧人工骨内纤维结缔组织增生, 纤维及软骨性骨痂形成, 可见纤维直接成骨及软骨内骨化的方式形成网状新生骨小梁, 小梁边缘覆以丰富的成骨细胞, 骨基质内成骨细胞逐渐转化为骨细胞, 小梁间纤维组织内富于毛细血管;对照侧纤维组织、毛细血管明显少于实验侧, 未见新生骨岛、骨小梁。第4周, 实验侧纤维性软骨性骨痂逐渐向骨性骨痂过渡, 新生的骨小梁逐渐变得粗大, 边缘成骨细胞数量减少, 不同成熟度的骨小梁排列成网架状编织骨, 断端大量骨小梁通过;对照侧人工骨空隙内骨组织稀疏, 主要为纤维组织, 断端可见成骨。第8周, 实验侧断端已被骨组织桥接, 并逐渐形成板状骨, 人工骨空隙内可见大量新生骨组织生成替代, 在应力的作用下出现骨的重建现象, 原始哈佛氏管形成, 外周见大量骨痂形成, 并连成片状;对照侧新生骨主要集中在截骨端, 骨小梁紊乱、不规则, 成熟度较差, 人工骨空隙内新生骨组织爬行距离较短。第12周, 实验侧人工骨完全修复, 新生骨组织替代人工骨表面被皮质骨完全覆盖, 缺损中心区大量人工骨孔隙内见较成熟骨组织;对照侧仅在截骨端见板层骨, 缺损中心区大多数人工骨孔隙内无新生骨组织或骨组织成熟度较差 (见图2) 。

2.5 射透电镜观察

术后第2周, 两侧破骨细胞较多, 细胞内溶酶体较丰富, 成骨细胞均较少, 细胞表现较为幼稚, 细胞内线粒体、内质网等细胞体器较少, 且不活跃, 细胞周围胶原纤维均较少;但实验侧成骨细胞内线粒体和粗面内质网较多, 细胞周围胶原纤维也较对照侧多, 且排列整齐。第4周, 两侧的破骨细胞明显减少, 成骨细胞和细胞周围胶原纤维明显增多;实验侧成骨细胞数量多, 表现较成熟, 细胞内线粒体、内质网等细胞体器较丰富, 细胞周围胶原纤维较丰富, 排列较为整齐;对照侧成骨细胞少, 细胞内线粒体、内质网等细胞体器相对少, 胶原纤维少且排列紊乱。第8周, 两侧以成骨细胞为主, 部分成骨细胞已向骨细胞转化, 可见板层骨雏形形成, 未见破骨细胞;实验侧成骨细胞向骨细胞转化较多, 板层骨雏形较多, 偶见局部钙盐沉积现象。对照侧细胞周围胶原纤维较丰富, 排列紊乱。第12周, 实验侧以骨细胞为主, 可见大量板层骨, 骨陷窝形成, 对照侧以成骨细胞向骨细胞转化型为主, 板层骨已形成, 但数量较少。

2.6 计算机图像分析

用SPSS11.0软件处理后, 均有统计学意义, 光镜下观察两端及中央部位修复性新骨生成情况。同时应用MDGS图像分析系统采集图像并分析, 统计新骨在缺损区所占的面积百分比。实验侧修复新生骨占骨缺损面积百分数随观察时间的延长而增加, 并显著高于同一时期对照组的所有数据 (见表1) 。

3 讨论

骨缺损的修复一直是骨科研究领域的难题, 1998年Marx首次将PRP复合自体骨移植修复下颌骨缺损, 显示了良好的成骨效应。此后有大量应用不同载体复合PRP修复骨缺损的实验报道, 从影像学、组织学与组织形态学上也证实了PRP能明显促进骨缺损的修复[3,5,6]。也有部分实验报道认为, 只有当PRP与自体骨混合植入, 才能表现出对骨缺损修复的促进作用, 而单纯和异体骨或人工骨混合使用, 未能表现出对于骨缺损修复的促进作用。Choi[7]的实验表明, PRP并不能促进自体骨移植后颌骨缺损的修复。本实验的目的是为了探讨PRP与人工骨复合, 在同一个体上是否具有促进骨缺损修复作用。

从自体全血中提取的PRP, 制作简单, 无免疫原性, 且含有多种有利于骨愈合的生长因子如TGF-β、PDGF和类胰岛素生长因子等。骨形成过程中, 既与单一骨生长因子的分泌和表达水平有关, 同时又受到因子间复杂的网络调节, PRP中各种生长因子间浓度比例最接近正常比例, 提供的就是一种与体内生长因子修复系统相似而浓度更高的生长因子网络系统。各种生长因子间能发挥最佳协调作用, 从而促进移植骨的生长。国内外研究者也证实添加多种生长因子比用单一生长因子更有利于促进骨愈合。

PRP促进骨愈合是由于其内所含的血小板能释放多种高浓度生长因子。生长因子是一系列有丝分裂原因子的传递工具, 可增强未分化间充质细胞增殖和血管形成, 对移植物的血管化起着重要作用, 在骨修复的早期尤为关键。在骨折的自然愈合过程中, 骨折端血凝块中的纤维蛋白和血小板聚集并释放各种生长因子, 对骨折的愈合起主导作用。但有研究发现, 血小板在伤口内的寿命和生长因子直接效应不超过5 d。Marx等[8]认为一次性植入的血小板凋亡以后, 巨噬细胞将替代血小板, 成为生长因子的主要来源。但在本实验中, 术后第2周时实验组并未有大量的巨噬细胞的出现。

有研究表明PRP与固体材料β-磷酸三钙 (β-tricalcium phosphate, β-TCP) 、同种异体骨、自体骨等复合后, 在骨再生的各个不同阶段, 通过直接或间接的作用, 促进细胞的增殖与分化[9,10,11], 从而促进新骨再生。由于PRP自身没有强度, 而且还需要凝血酶、钙离子激活才能发挥生物效应, 限制了它的应用[12]。本实验利用PRP中含有多种生长因子的特性, 与羟基磷灰石生物陶瓷结合后, 提供抗压强度、骨传导性, 用于修复兔桡骨骨缺损。实验结果表明, 从大体标本、组织学, X线片及射透电镜观察, 术后早期2周时实验组和对照组并无明显差异。随着观察时间的延长, 实验侧新骨生长速度和数量明显优于对照侧, 显示了PRP良好的促成骨效应。

由于本实验样本量较少, 且仅对PRP对成骨的影响进行研究, 对PRP与不同材料结合后成骨的生物力学方面影响尚待进一步研究。

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人工骨修复 第2篇

1 实验材料

自固化磷酸钙人工骨 (CPC) :上海瑞邦生物材料有限公司, 消毒灭菌备用。三七多糖:中国科学院上海药物研究所。Wistar大鼠, 6～8月龄, 45只, 体重200～250g, 由哈尔滨医科大学附属第一医院动物室提供并饲养。

2 实验方法

45只Wistar大鼠, 体重称量后, 按随机数字表随机分为3组。三七多糖+CPC组 (比例1∶1) 、CPC组及模型对照组。0.5%戊巴比妥腹腔注射 (50mg/kg) 。左、右两侧切牙远中牙槽骨分别制作0.30.10.1cm3箱型人工骨缺损 (共计90个实验区) , 按随机数字表随机放入三七多糖-CPC、生理盐水-CPC及空白对照 (单纯人工骨缺损) 。相同条件下饲养, 分别于术后2、4、8周处死, 每次5只。取约2.01.00.6cm3标本, 常规脱钙石蜡包埋, 连续切片, HE染色, 光镜下进行组织学观察。采用HPIAS-1000高清晰度彩色病理图文报告管理系统进行组织学图像数据处理分析, 计算修复区骨与软骨所占比例。统计学处理采用t检验。

3 结果

术后2周, 三七多糖-CPC组材料周围有炎症细胞浸润, 纤维组织生长;生理盐水-CPC组见炎症细胞浸润;模型组可见血肿中有纤维组织生长, 大量炎性细胞浸润, 出现死骨。术后4周, 三七多糖-CPC组炎症细胞减少, 结缔组织增生活跃, 植入体开始降解, 团块间为纤维组织;可见类骨质产生, 材料和基骨界面开始结合, CPC为纤维组织包绕, 也可见少量成骨细胞和类骨质。生理盐水-CPC组炎细胞数量较多, 植入体部分分解, 可见成纤维细胞增生。模型组可见死骨吸收。术后8周, 三七多糖-CPC组有少量炎症细胞, 在显著增生的纤维组织内可见膜内化骨, 新生骨生长活跃, 可见新骨骨细胞胞体大、核明显, 植入体残留物与新骨间有薄层纤维组织, 膜内化骨的新骨与周边骨结合。生理盐水-CPC组可见纤维结缔组织包绕植入体, 形成较薄的包膜, 少量新骨沉积。模型组纤维结缔组织修复趋于稳定, 可见血肿机化。组织形态学测量结果见表1。

与模型组比较*P<0.05, **P<0.01;与CPC组比较△P<0.05

4 讨论

三七具有止血生肌、活血化瘀、消肿定痛、补血健体之功效, 中医临床应用历史悠久。现代药理研究证明三七具有扩张血管、改善微循环等作用[5]。近年来关于其提取物的研究已收得显著的效果, 关于皂苷类研究较多[6], 多糖研究较少。三七多糖具有消炎, 增强人体免疫功能, 促进与加强网状内皮系统功能, 增强吞噬细胞活性, 改善血液循环, 改变血管壁通透性等作用。

CPC作为载体在骨缺损的修复与重建方面是一种较为理想的人工骨材料。CPC在骨修复过程中起支持作用, 使新骨生长的组织修复特别是在有轻微感染情况下能够顺利完成骨性结合。经实验证明, CPC具有骨引导作用而无骨诱导作用。

本实验组织学观察表明, 人工骨缺损模型组经过了死骨反应后死骨吸收, 最后于8周时出现纤维结缔组织增生, 血肿形成、机化, 死骨反应, 死骨吸收。CPC组出现炎性细胞浸润, 由于炎症促进了成纤维细胞增生, 使界面形成纤维性骨性结合, 纤维结缔组织增生并有钙盐沉积, 少量新骨沉积。三七多糖-CPC实验组, 虽然也出现了炎性反应但并没有减慢生成新骨的速度, 随着植入体逐渐降解, 纤维结缔组织增生, 出现明显的膜内化骨, 而且最终膜内化骨生成的新骨与周围骨结合良好。三七多糖-CPC复合材料在生物体内引起的炎症反应轻, 组织修复过程短, 不出现组织坏死。骨缺损区骨与软骨所占比例明显高于其它两组, 三七多糖-CPC组修复骨缺损明显优于生理盐水-CPC组, 由此提示三七多糖对骨缺损的修复有促进作用。

Wistar大白鼠的牙周组织如牙龈、牙槽骨、牙周膜的解剖结构及相互关系与人相似, 因此适合本实验, 对进一步对临床试验和应用具有参考意义。

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人工骨修复 第3篇

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

健康广西巴马雄性小型猪6只, 由北京实创世纪小型猪养殖基地提供, 均12月龄, 体重约为50 kg。根据术后时间将6只小型猪随机分为术后4周组、8周组和12周组, 每组2只。

1.2 实验材料与仪器

种植机 (内蒙古人民医院口腔科) 、手术器械 (内蒙古人民医院口腔科) 、种植体 (北京莱顿生物有限公司) 、Bio-oss可吸收骨材料 (瑞士盖氏制药有限公司) 、羟基磷灰石生物陶瓷 (北京市意华健科贸有限公司) 等。

1.3 实验方法

1.3.1 实验动物麻醉及手术方法

动物术前12 h禁食水, 手术在无菌条件下进行。全身麻醉:肌肉注射氯胺酮 (9~12 mg/kg) 和速眠新 (3.0 m L) 。气管插管, 每半小时给予芬太尼 (0.1 mg) 。常规口腔外科消毒, 口内双氧水和生理盐水交替冲洗, 术区局部注射4%阿替卡因, 对称拔除双侧下颌前牙6颗, 即拔除双侧下颌侧切牙、第1前磨牙和第3前磨牙, 清理拔牙窝。分别将6个种植体 (规格为4.1 mm×10 mm) 植入6只小型猪拔牙窝内, 用球钻在种植体颈部与牙槽窝骨壁间建立宽3.0 mm、深约3.0 mm的环形骨缺损区, 采用自身对照方法, 小型猪口腔内一侧为实验组, 另一侧为对照组。实验组缺损区填入生理盐水和Bio-oss骨粉的混合物, 对照组缺损区填入生理盐水与国产人工骨粉的混合物, 严密缝合, 分笼饲养。

1.3.2 术后用药及饮食

术后给予青霉素肌肉注射 (80万单位/次, 每日1次, 共3 d) , 预防感染。喂食软性食物1周。

1.4 标本的制作

按照分组周数分别将3组小型猪处死, 取完整的猪下颌骨标本, 在距骨缺损区两端2~3 mm处取材 (含有种植体) , 沿种植体一侧表面切开, 分别制作脱钙的骨组织切片及带种植体的硬组织磨片标本。

1.4.1 制作脱钙的骨组织切片

将骨组织固定于10%甲醛溶液中, 经5%硝酸溶液快速脱钙、酒精梯度脱水、石蜡包埋切片、苏木素-伊红 (HematoxylinEosin, HE) 染色, 光镜下观察纤维结缔组织的增生情况和新生骨组织以及新生血管的生成情况。

1.4.2 制作带种植体的硬组织磨片

将带种植体的组织块修整为约15 mm×10 mm×10 mm大小, 10%甲醛溶液固定、酒精梯度脱水、氯仿浸泡、聚甲基丙烯酸甲酯包埋。切割包埋块, 沿种植体长轴暴露充填的骨移植材料与种植体的结合面, 打磨冲洗后将组织块粘在载玻片上, 然后固定于硬组织切片机上, 沿种植体长轴切片, 然后进行手工磨片, 切片厚度为60~80μm, 进行品红-亚甲蓝染色, 观察并分析种植体与新生骨组织的结合情况。

2 结果

2.1 人体标本观察

于术后1周观察, 创口均达到Ⅰ期愈合, 未出现创口感染或裂开现象, 也无种植体脱落或松动现象。术后4周组大体标本, 可见实验组与对照组的骨缺损区均有新骨生成, 实验组可见残余少量骨粉, 对照组剩余骨粉较实验组多;术后8周组, 实验组未见残余骨粉, 缺损区新骨生成量较对照组多, 对照组仍可见部分骨粉未被吸收;术后12周实验组与8周时无明显变化, 对照组骨粉完全被吸收。

2.2 骨密度值测定

观察和比较4周组、8周组和12周组动物下颌骨标本, 选取种植体周围5 mm×5 mm的范围作为测量区域, 应用骨密度测试仪从颊舌向投照, 骨密度值以骨矿物盐沉积量表示, 获得数据结果分析见表1。统计学分析表明实验组与对照组8周、12周两组间骨密度值差异有统计学意义, P<0.05。

*与对照组比较, P<0.05

2.3 组织学观察

2.3.1 比较各组脱钙的骨组织切片

术后4周, 实验组骨缺损区成骨较活跃, 可见少量的岛状新生骨组织及新生毛细血管, 偶见骨小梁连接呈网状;对照组缺损区可见大量的纤维结缔组织, 少量的成骨细胞, 岛状新生骨相对较少且不规则, 新生血管也比较少。术后8周, 实验组可见少量成熟骨, 有哈弗氏管样结构出现, 有少量的材料未完全吸收, 周边仍有纤维结缔组织;对照组成骨细胞较4周时增多, 可见大量的岛状新生骨, 新生成的毛细血管也较4周时有所增多。术后12周, 实验组可见大量成熟骨质, 出现许多哈弗氏管, 满视野核深染的成骨细胞, 新生骨小梁变粗且排列有序;对照组也可见成熟的骨质, 但相对实验组较少。

2.3.2 比较各组带种植体的骨组织磨片

术后4周, 实验组与对照组均可见骨缺损区新生骨组织向种植体方向生长, 实验组有部分骨组织与种植体表面相连接;对照组可见种植体表面有大量的纤维组织。术后8周, 实验组与对照组新生骨量较4周时均有所增多, 实验组种植体表面可见部分连续的新生骨小梁, 仍有部分纤维结缔组织与种植体相结合;对照组新生骨组织与种植体接触面积较实验组少。术后12周, 实验组可见种植体表面与新生骨组织几乎全部接触, 骨量的厚度与8周组相比也有所增加, 仅有少量的纤维组织;对照组可见种植体表面有部分连续的骨小梁, 形成纤维骨性界面。

3 讨论

骨结合情况是否良好决定了口腔种植修复成功与否, 但缺牙区骨量的不足也将直接影响骨结合的情况[2]。多数患者缺牙区都存在着骨量不足的情况, 所以怎样修复种植体周围骨量的缺失已成为种植修复治疗过程中较常见的问题。

即刻种植技术明显缩短了修复治疗的周期, 也缩短了患者的无牙期, 此外, 减少了手术次数、减轻了患者的痛苦, 同时也避免了拔牙窝在恢复期间牙槽骨的吸收。拔牙后最初的6个月, 牙槽嵴的吸收速度最快。Lekovic等[3,4,5]研究人员发现拔牙术后6个月, 水平向骨吸收可达4.56 mm, 垂直向骨吸收可达1.5 mm。

为了提高即刻种植的成功率, 对种植区的骨量、骨质也有一定要求。根据Lekholm和Zarb分类, Ⅰ-Ⅲ型骨的骨质可以保证即刻植入种植体的初期稳定性, 而且以Ⅱ、Ⅲ型为最佳[6]。从骨量角度考虑, 一般情况下环形的骨缺损是不适合进行即刻种植的, 在本实验中, 通过建立种植体周围环形骨缺损的模型, 从而探讨修复种植体周围大量骨缺损更快更有效的方法, 以期为临床工作提供理论和实验依据。

本实验中应用的无机牛骨 (Bio-oss) 是从牛骨中提取出的一种碳酸盐磷灰石结晶体, 不含任何有机成分, 植入动物体内不会引起免疫或炎症反应。Biooss具有多孔性, 植入缺损区后, 有利于血液的供应、促进局部创口快速愈合, 同时加快新骨的形成。同时, Bio-oss能够促进成骨细胞的生长, 研究人员曾将大鼠的成骨细胞与Bio-oss共同培养, 进行形态学观察, 其结果显示大鼠的成骨细胞不仅能在Bio-oss骨粉表面良好的贴附、生长与增殖, 还能深入到材料内部的空隙中生长, 诱导后的细胞贴附于支架培养, 其形态学特征基本保持不变[7]。Bio-oss与天然骨化学成分和物理结构相类似, 成骨细胞能够识别Bio-oss的生物磷灰石, 并且能够利用这些表面沉积新骨[8,9]。

本研究肯定了国产人工骨粉和Bio-oss的生物学性能, 说明使用国产人工骨粉和Bio-oss混和物在口腔即刻种植术中对于种植体颈部较大的环形骨缺损修复作用良好, 此种方法对于修复种植体周围大量骨缺损更为快速和有效。

参考文献

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人工骨修复 第4篇

1 资料与方法

1.1 主要试剂

注射青霉素钠、甲基泼尼松龙、注射大肠杆菌内毒素、盐酸胍溶液、β￣磷酸三钙 (β￣TCP) 、重组人骨形态发生蛋白￣2 (rh BMP￣2) 、戊巴比妥钠、硫酸庆大霉素、兔抗CG RP、SABC免疫组化试剂盒、DAB显色剂、苏木素、0.01M磷酸缓冲生理盐水 (PBS) 、0.01M枸橼酸盐缓冲液 (p H6.0) 。

1.2 方法

取健康新西兰白兔20只, 雌雄不限, 体重2.2~2.8 (平均2.5) kg, 其中20只共40侧分右侧股骨头内钻孔髓芯减压后填充rh BMP￣2/β￣TCP复合人工骨 (A组) 、左侧股骨头内钻孔髓芯减压后填充β￣TCP (B组) 。从兔耳缘静脉注射大肠杆菌内毒素 (LPS, 美国sigma公司) 20μg/kg, 2次, 每次间隔24h, 并在最后一次注射后, 进行臀肌注射甲基泼尼松20mg/kg, 共3次, 1次/d。所有动物每周臀部注射青霉素40万U。将2mgrh BMP￣2溶于4mol/L盐酸胍溶液中, 投入20粒β￣TCP骨粒经超声波振荡使液体完全浸入β￣TCP骨粒并排出气泡;再在真空下放置30min使溶液取代β￣TCP孔隙中的空气;双蒸水4℃下透析72h;真空冷冻干燥, 得到rh BMP￣2/β￣TCP复合人工骨, 环氧乙烷熏蒸消毒。在建立好的动物模型3周后, A.B2个组, 取俯卧位。硫贲妥钠40mg/kg腹腔麻醉。后侧入路, 暴露股骨头后不脱位。用直径为3.5mm钻头从股骨颈内后侧向股骨头内钻入4mm, 到达关节软骨下。右侧组 (A组) 为试验组:于股骨头内钻孔髓芯减压后填充rh BMP￣2/β￣TCP复合人工骨;左侧组 (B组) 为对照组:于股骨头内钻孔髓芯减压后填充β￣TCP, 关闭伤口。术后连续3d臀大肌注入硫酸庆大霉素注射液, 2ml/只, 1次/d。分术后2、4、6、8w4个时间组, 每个时间组随机取5只兔影像学检查后处死, 取双侧股骨头标本进行石蜡切片后行HE及CGRP免疫组化染色。

1.3 统计学方法

应用SPSS 18.0软件对数据进行统计学分析, 计量资料比较用±s表示, 计数资料采用χ2检验, P<0.05差异具有统计学意义。

2 结果

术后2、4、6、8w A、B两组股骨头常规摄X线片骨密度检查有明显差异 (P<0.05) , 组织学观察A组的新生骨比B组多, 骨修复明显优于B组。术后A组充填区和骨基质交界模糊, 材料逐渐被分割包围, 部分降解, 骨组织长入。由于rh BMP￣2/β￣TCP的骨诱导和骨传导作用新骨不断形成, 整个充填区基本被幼稚的骨小梁占据, 成骨细胞丰富, 同时支架结构不断降解, 可见编织骨存在, 材料逐渐被新生骨所替代。B组人工骨孔隙内亦可见纤维肉芽组织及毛细血管, 随着纤维组织和血管的长入, β￣TCP开始缓慢降解, 多孔框架结构不清, 并变得松散, 骨小梁替代, 仍存在部分空腔, 并可见异物巨细胞。而A、B2组CGRP阳性细胞数在术后各时间点有明显差异 (P<0.05) , A组明显增多。具体分析如下。

3 讨论

本研究认为:利用rh BMP￣2/β￣TCP复合人工骨移植治疗兔SANFH, 能有效提高股骨头坏死病理条件下骨修复能力, 并能增加CGRP的表达, 提示CGRP免疫阳性神经纤维参与的股骨头缺血坏死后修复过程[1]。本文的研究虽然取得了初步的成功, 有些方面的解释还不够清楚, 需要进一步深入研究。一方面应该延长移植后对兔各指标的观察时相, 以观察移植后期各指标变化趋势是否有所改变[2];另一方面应该进一步研究CGRP参与的股骨头缺血坏死后修复过程发生机制, 以及与BMP-2有协同作用的位点研究[3]。

摘要：取健康新西兰白兔30只, 分为A组:右侧股骨头内钻孔髓芯减压后填充rhBMP-2/β-TCP复合人工骨;B组:左侧股骨头内钻孔髓芯减压后填充β-TCP;C组:单纯激素性股骨头坏死模型;D组:正常对照组。A组术后股骨头X线下骨密度高于B组;A组术后骨小梁占修复面积的比例高于B组;A组术后兔股骨头CGRP阳性细胞数多于B组, 两组间差异 (P<0.05) , 具有统计学意义。利用rhBMP-2/β-TCP复合人工骨移植治疗兔SANFH, 能有效提高股骨头坏死病理条件下骨修复能力, 并能增加CGRP的表达, 提示CGRP免疫阳性神经纤维参与的股骨头缺血坏死后修复过程。

关键词：移植,SANFH,CGRP,rhBMP-2/β-TCP,复合人工骨

参考文献

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人工骨修复 第5篇

1 材料与方法

1.1 实验动物

实验采用进口beagle犬4只, 雄性, 1周岁, 体质量15 b左右, 25 g/L。

1.2 实验方法

硫喷妥钠全身麻醉, 按25 mg/kg硫喷妥钠计量。拔除双侧下颌第1、2前磨牙, 拔牙术后3个月, 在拔牙区顺牙槽嵴顶切开翻瓣, 行逐级备洞后分别植入种植体[3]。种植机转速控制在1 500 drain以下, 同时持续给予大量生理盐水冷却。在预定部位制备深度为8 mm的螺纹栓道, 在其外侧壁制备深4 mm, 颊舌及近远中向各1 mm的骨缺损, 骨诱导活性材料充填组 (实验组) 在种植体周围的骨缺损区充填植骨诱导活性材料, 由骨形成蛋白和具有天然孔隙的人工骨复合而成, 颗粒直径0.85~2.00 mm, 具有骨诱导和骨传导双重作用。压实, 覆盖胶原膜, 严密缝合黏骨膜瓣。对照组不采用充填材料。术后给予抗生素。

1.3 观察内容

种植术后16周后肉眼观察术区创口愈合情况、种植体牢固度, 并进行组织病理学观察。同时进行X线检查:为防止每次摄片出现误差, 制作固定胶片用的标准X线咬合板, 使放射源和光柱至物体以及物体至胶片的距离可以固定, 曝光时间、曝光调节以及冲洗过程采用标准化。

2 结果

2.1 X线检查

种植术后16周进行X线检查, 对照组:种植体颈部仍有透射影, 可见缺损边缘。实验组骨缺损边缘不可见, 植入材料与骨已融为一体, 骨缺损区密度已基本接近宿主骨。

2.2 肉眼、组织病理学观察

两组全部实验犬手术创口均愈合良好, 无感染、裂开, 种植体无松动、脱落。对犬进行处死后进行组织病理学观察, 实验组:骨缺损区有较多的新骨形成, 种植体边缘可见新骨形成, 且趋于成熟, 可见哈弗小管, 成熟板层骨, 骨细胞成熟, 骨髓腔较少。骨缺损新骨与种植体形成区段性骨结合, 可见纤维组织长入。对照组纤维结缔组织较多, 形成细小、散乱的骨小梁, 未见成片新骨, 种植体边缘为纤维性界面。

3 讨论

即刻种植实验动物多选择成年犬为实验对象, 进口beagle犬、杂种猎犬、家犬等。由于犬的牙槽骨较宽, 骨质致密, 与人的牙槽骨较为接近[4], 其前磨牙为双根, 牙根的平均直径为3.4~4.5 mm, 特别是beagle犬, 是建立实验性种植体周围骨缺损动物模型较为理想的动物。利用其下颌第1、2、3、4前磨牙拔牙创, 选择直径为3~75 mm的种植体, 用裂钻、球钻建立大小不等的骨缺损。

骨诱导活性材料由骨形成蛋白和具有天然孔隙的人工骨复合而成, 颗粒直径0.85~2.00 mm, 具有骨诱导和骨传导双重作用, 是一种通过特殊工艺从牛骨中提炼出来的纯无机骨质。具有多孔性和骨诱导性, 是人工骨载体, 具有天然互相交通的三维网孔状结构, 为新骨组织再生提供了良好的框架结构[5], 它的理化性质与人体骨组织基质非常相似, 这是目前非生物载体无法具备的条件[6]。

本组实验犬种植16周后, 见实验组形成板层状骨, 可见整齐的哈佛系统, 种植体表面可见有基本连续的新生骨小梁形成, 与种植体呈骨性结合, 而对照组种植体螺纹内几乎全部是纤维组织。骨诱导活性材料通过骨诱导和骨传导双重作用[7]来发挥对种植体周围骨缺损的修复作用, 加快了新骨形成及其向板层状骨过度, 从而可缩短愈合期, 显著促进种植体周围骨缺损的修复。

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人工骨修复 第6篇

关键词：硫酸钙,骨缺损,骨质疏松症,卵巢切除术

骨质疏松骨折好发于富含松质骨的部位,骨折发生后常出现骨缺损。自体骨移植是骨缺损治疗的“金标准”;但供骨质量较差,不能满足临床需求。异体骨进行移植,同样存在来源不足、疾病传播等缺陷。临床上采用生物型骨水泥来治疗骨缺损[1],其使用方便,不仅能提供较满意的瞬时稳定性,而且具有骨传导性、可降解性。其中,硫酸钙骨水泥(calcium sulfate cement,CSC)作为骨替代物已有较长的历史。随着体内降解骨祖细胞早期进入[2],并模拟骨的矿化相[3],且能阻止纤维组织长入[4],最终改建成自体骨[5]。但传统的CSC力学性能较差,不能满足负重部位的需求。而高强度的可注射硫酸钙MIIGTMX3(minimally invasive injectasle gvaft X3,MIIGTMX3)的出现有望解决上述问题[6]。

本研究使用MIIGTMX3对骨质疏松大鼠股骨髁部骨缺损进行治疗,并进行CSC降解与新骨形成相互关系研究。

1 材料和方法

1.1 骨质疏松模型建立 选用6个月龄雌性SD大鼠共40只。经适应性喂养1周后,切除卵巢组织。术后4个月,经骨密度测量证实其骨密度显著下降。

1.2 骨缺损的建立及CSC填充 麻醉后,在大鼠膝关节外侧作一长1 cm纵形切口。切开皮肤,钝性分离肌纤维暴露股骨髁部。以慢速电钻钻一直径2 mm、长5 mm与关节面平行的骨缺损。生理盐水冲洗,纱布吸干残留液体。左侧使用CSC填充,右侧为空白对照。最后缝合皮肤及肌肉。

1.3 标记方法及取材 分别在0、1、3、6、9周,各处死8只大鼠,进行股骨髁取材。首先进行大体观察,然后剔除肌肉及软组织,放置70%乙醇中固定3 d后,进行梯度乙醇脱水、包埋及组织切片[7]。除0周和1周,各时间点动物处死前15 d及前2 d进行钙黄绿素溶液(15 mg/kg)腹腔注射。

1.4 硬组织切片形态计量方法 对标本进行连续切片,厚度为150 μm。选取第6张及第7张进行硬组织形态计量。其中,一张进行荧光观测,另一张采用VAN GIESON-苦味酸品红染色。形态计量参数测量方法具体如下[7]。

骨矿沉积率(mineral apposition rate,MAR)(μm/d):以缺损为中心,设直径6 mm为兴趣区,测量荧光双标的平均间距,除以间隔天数(13 d)。

类骨质表面(osteoid surface,OS):以缺损为中心,设取直径6 mm为兴趣区,测量类骨质周长占所有骨小梁周长的比例。

骨小梁体积(trabecular bone volume,TBV):以缺损为中心,取直径2 mm的区域为骨缺损区,测量骨小梁面积占整个面积的比例。

1.5 数据统计学分析 数据表示为均数±标准差undefined。实验组与对照组比较采用配对t检验。使用SAS软件(6.12版本)分析数据。定义P<0.05为统计学显著性差异。

2 结 果

2.1 大体观察

所有大鼠的切口愈合良好,未见感染征象。术后摄片提示骨缺损长轴与股骨髁关节面平行,未穿透至对侧皮质骨或关节腔。未发现CSC周围异物反应。实验组股骨髁外侧的皮质骨缺损随时间逐渐变小,9周时基本愈合;而对照组中,愈合较慢,9周时未完全闭合,并填充较多量的纤维组织。

2.2 组织学结果

0周时,实验组骨缺损内,见均匀填充的CSC,缺损周围骨小梁间隙中见CSC渗入(见图1a);对照组骨缺损内少量碎骨残留,缺损周围见骨小梁断裂(见图1f)。

1周时,实验组骨缺损(bone defect,BD)周围未见明显新骨(new bore,NB)生成和纤维组织(fibrous tissne,FT)增生,缺损内CSC为均质样,但近髓腔的CSC出现较明显的溶解现象(见图1b);对照组骨缺损周围亦未见有明显新骨生成,缺损内有大量纤维组织增生(见图1g)。

3周时,实验组骨缺损周围出现海绵样新生编织骨,较对照组明显;除缺损边缘有大量的新骨向内生长外,CSC中心部位也出现少量的编织样新骨生成;CSC降解较前明显,残留物成颗粒状,其间有新骨生成(见图1c)。对照组骨缺损周围也出现新生的编织骨,但其骨小梁较纤细,自边缘向骨缺损中心长入;仍有大量纤维组织存留(见图1h)。高倍镜下观测两组新生骨表面均有活跃的立方体样成骨细胞及分泌的类骨质,实验组(见图2a)较对照组(见图2b)分布范围较大。两组骨缺损周围均见荧光双标广泛出现(见图3a,图3d)。

6周时,实验组骨缺损内除中心部位,大部分CSC已降解;新骨分布均匀,并见连续性骨改建;成熟的板层状骨小梁数目明显增加(见图1d)。对照组骨缺损内新骨生成与前时间点相比未有明显增加,仍有较多纤维组织;但缺损周围亦见板层状新骨生成(见图1i)。荧光显微镜显示实验组荧光(见图3b)较对照组(见图3e)明显,且分布更为广泛。

9周时,实验组骨缺损内CSC完全降解;新骨改建成正常骨小梁结构(见图1e)。对照组骨缺损中偶见有新骨生成,缺损范围较前减小(见图1j)。荧光显微镜显示实验组荧光强度亦强于对照组(见图3c,图3f)。

2.3 组织形态学计量结果

组织形态学计量数据表明,在3、6、9周时,实验组类骨质表面、骨小梁体积均显著高于对照组P<0.05(见图4~5);在6、9周时,实验组中骨矿沉积率显著高于对照组(见图6)。

3 讨 论

本研究探讨了CSC对骨质疏松大鼠股骨髁部松质骨骨缺损的修复能力。该实验使用的CSC为α-半水化合物,不但具有传统CSC的促骨再生能力,而且具有一定的抗压能力(96.4 MPa)及抗拉能力(16 MPa)[6]。由于其在异位能很快溶解,因此较少引起软组织反应,并避免由于漏至关节导致的创伤性关节炎。

通过骨组织静态参数测量,我们发现CSC能显著增加骨缺损内新骨生成。早期,骨缺损内新生的骨小梁较为纤细,且多为编织骨样。随后骨小梁显著增加,并逐渐成熟。9周时,骨缺损内新生成的骨小梁与周围骨小梁无论是在质还是量上均无明显区别;说明CSC显著促进新骨生成,使骨缺损完全愈合。

通过骨组织动态参数测量,我们发现6周和9周时实验组缺损及周围区域的骨小梁表面类骨质及骨矿化沉积率比例均显著高于对照组;提示CSC的促骨生成机制是通过增强成骨细胞的活性导致,进而促进新骨生成及矿化。

虽然有研究报道,破骨细胞能活跃地吸收CSC[8]。但本研究未发现其降解过程中有明显的破骨细胞参与,且早期(1周时),在体液交换较丰富的区域近骨髓腔处的CSC首先出现溶解。因此,我们推断CSC降解是一个基于体液中离子交换的被动溶解过程,其降解速度依赖于填充部位和填充的体积。9周时CSC已完全吸收,与一些研究结果相似[9]。有部分研究者认为,使用这种降解速度较快的骨水泥进行较大缺损治疗,可能会因为新生的骨组织不能在同一时间内长入,引起新的空洞形成[10]。但本实验结果表明,虽然CSC填充早期即出现溶解现象,却未发现骨缺损内有新的空洞生成,因此推断其降解速度几乎等同于新骨长入速度。

通过对照组的观察我们发现,早期骨缺损边缘虽有少量编织样新骨生成,但大部分缺损区域为纤维组织填充,这些纤维组织阻隔了新骨向内生长,延缓了骨缺损愈合,导致局部骨力学性能下降。故临床上需对骨质疏松骨折造成的骨缺损进行必要的干预,以减少并发症的发生。

综上所述,通过骨缺损CSC的填充不但可以在早期减少骨缺损内纤维组织的长入,而且在其溶解及降解过程中,能较快地促进骨缺损的愈合。因此,对伴有骨缺损的骨质疏松骨折患者,我们认为可采用CSC进行充填修复。

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富血小板血浆促进骨缺损修复的进展 第7篇

1 生长因子与富血小板血浆 (PRP) 的制作

生长因子是一类天然生物介质, 对细胞的增殖、分化、趋化、胞外基质合成及血管再生有着重要的作用[10,11], PDGF具有较强的促有丝分裂和细胞趋化作用, 可促进骨髓基质干细胞增殖, 也可促进周围组织或血液中的间充质细胞向局部聚集[12]。TGF-β对成骨前体细胞有促进增殖和趋化的作用, 可加速胶原形成, 对组织愈合和新骨形成均有促进作用, 同时能抑制破骨细胞形成, 故能抑制骨吸收[13]。VEGF在伤口愈合和新生血管生成上有着重要作用[14]。IGF由于能促进Ⅰ型胶原和骨基质形成, 从而能促进新骨形成[13,15]。1984年Assoian等[12]发现PRP与CaCl2及凝血酶混合后, 生长因子即从血小板的α颗粒中释放出来。Assoian的这一发现, 为骨缺损修复提供了一个崭新的思路, 使PRP成为众多学者们研究的热点。

目前获得生长因子的途径是基因重组或从动物身上提取, 但都费用多、时间较长且制作复杂。纯化的生长因子价格昂贵, 生长因子的适用剂量及各生长因子之间的最佳比例还未阐明。外源性的生长因子常由于一定的免疫排斥反应而使修复达不到满意的效果。

目前制备PRP的方法主要有血浆分离置换法和离心分离法。血浆分离置换法是利用多功能医用血成分自动分离设备单采PRP, 制备得到浓缩PRP成分。该方法自动化程度高, 制备的PRP纯度和浓度均高, 但是该设备价格昂贵, 限制了其在临床上的广泛应用。目前主要采用手工离心分离法采集PRP, 该方法对设备要求低, 价格低廉, 步骤简单。但以下缺点限制了其在临床上的推广应用[16]:a) 在开放的系统内制备容易受外界污染;b) 多个容器中转移, 增加了PRP激活和被污染的机会;c) PRP回收率相对较低;d) 易受操作因素的影响, 制备的PRP相关指标变异系数较大。

不论是机器制作还是手工制作, 其原理均相似。即利用血液中各组分的沉降系数不同, 使得血液一次离心后分为三层, 最底层是沉降系数最大的红细胞, 最上层是上清液, 交界处有一薄层 (肉眼不易看出) , 即富血小板层;一次离心后弃去上清液或者红细胞层, 然后改变离心力再次离心, 可使更多的血小板分离出来。目前对PRP制作方法还存在颇多争议。Landesberg等[17]以不同离心力和离心时间二次离心制作PRP, 发现离心力大于250 g会导致血小板破坏过多。如一次离心时间少于5 min, 得到的PRP中血小板浓度与全血无显著性差异。建议一次离心后弃去红细胞, 二次离心时均采取200 g离心力离心10 min较好。而Marx[18]认为, 制作PRP时首先需要高速离心, 弃去上清液后再低速离心, 可更好地提取血小板。两次离心法在离心力 (g) 与离心时间 (min) 的选择上, 其最佳值约为离心力乘以时间的两次总和不大于11 000 gmin。当超过11 000 gmin并随着该值的进一步增大, 血小板将被大量破坏, 造成生长因子流失[7]。多数学者认为, 首次低速离心后吸取全部上清液和交界面下的红细胞层, 于另一支离心管再次以高速离心, 得到的PRP中血小板

2008年闸北卫生重点项目 (2008重点03) 。

回收率较高。PRP中各有效成分的含量及其比例因制作方法的不同而不同, 其机制尚需进一步研究。

血小板与生长因子浓度的关系也较复杂, 有学者认为[19]可能受制作过程中多种因素的影响所致。在体外时血小板容易受外源性刺激而遭破坏, 例如抽血时间过长、针头过细、应用止血带、不适当的抗凝剂和贮血容器、摇匀程度、放置时间等都会造成人为的血小板活化。另外, 血小板激活方式 (冷冻激活、凝血酶激活) 、激活的完全程度、生长因子检测试剂盒的灵敏度, 也会影响生长因子浓度值的变化。

关于PRP中血小板浓度问题, 现在普遍认为只要能达到全血血小板浓度的3.8倍以上或更高, 就可发挥相应的生物学效应。但Weibrich等[20]通过应用不同浓度的富血小板血浆修复骨缺损, 发现血小板浓度与其相应的生物学效应并不成比例, 最佳的浓度在4～7倍之间。

2 富血小板血浆 (PRP) 促进骨修复机制

目前研究表明, 生长因子有明确的骨诱导能力, 但单纯应用生长因子于局部, 因其半衰期短、易降解或随血循环稀释, 不能在局部保持长期的有效浓度[21]。所以必须与载体复合构成一缓释系统, 以保证局部形成长期有效的治疗浓度。目前常用的PRP载体有自体骨、异种骨或异体骨以及人工骨。用自体骨作PRP载体修复骨缺损, 其疗效报道不一。有学者认为PRP中的生长因子与来自自体骨中的EMP相互作用, 抑制效应占主导地位, 降低成骨能力[22], 所以能否用自体骨作为载体, 还有待于进一步研究。目前的人工骨还达不到作为一种良好载体的要求[23]。有学者认为异种蛋白骨具有与人体松质骨相似的形态和组织结构, 其多孔结构能够有效增加表面积, 为更多的血管生成和新骨形成提供场所, 另外, 其多孔结构能提高异种骨与宿主骨的连接。脱蛋白异种骨具备了作为PRP良好载体的基本条件, 是一种良好的载体。因此, 临床上利用复合外源性生长因子的人工骨材料修复骨缺损还难以普遍展开。

PRP促进骨修复是由于其分泌的多种高浓度生长因子的联合作用, 其中又以PDGF和TGF-β最为重要。PDGF可增加局部成骨细胞的数量和毛细血管的生长;TGF-β可使骨细胞增多, 并促进成纤维细胞基质的形成和成骨细胞基质的沉积, 也有利于移植区毛细血管的生成。Fennis等[5]推测, PRP促进骨缺损的修复机制可能是应用早期大量促进细胞的增殖, 以后随着PRP直接作用的减退, 增殖的细胞分化活性提高, 在一个较高的水平上进一步增殖与分化而促进骨缺损修复。Marx等[9]推测, 除了早期PRP中生长因子直接促进局部细胞的增殖与分化外, 随着时间的推移, 巨噬细胞将被趋化到骨缺损部位, 代替血小板, 分泌多种生长因子, 如巨噬细胞源性生长因子、TGF-β等, 成为生长因子的主要来源, 从而长期促进骨缺损的修复。

PRP在凝血酶或钙离子的作用下可形成自体纤维蛋白凝胶, 使复合的移植骨颗粒黏附在一起, 减少颗粒骨的分散与移位, 减少异位骨化, 增强移植骨的骨传导作用。同时, 自体纤维蛋白凝胶提供了一个有利于成骨细胞增殖与分化的微环境, 从而促进骨缺损的修复[24,25]。

有实验[11]证实, 多种生长因子联合应用在骨修复过程中往往产生较好的协同作用。PRP是由自体全血浓缩而成, 其中各生长因子间具有最佳的浓度配比, 在骨修复过程中可能发挥较好的协同作用, 促进骨缺损的修复。

3 展望及当前存在问题