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低温保护剂载入关节软骨过程的传质建模
掌握加载过程中软骨组织内部低温保护剂浓度的时空分布特性,这对合理设计加载程序进而成功保存关节软骨至关重要,为此构建描述低温保护剂载入关节软骨过程的扩散传质模型.根据二元扩散热力学模型,将有效扩散系数与无限稀释扩散系数进行关联,活度系数采用UNIFAC模型估算,扩散系数的浓度依赖性采用Vignes公式表示,无限稀释扩散系数采用Siddiqi-Lucas公式计算.对于二甲亚砜(Me2SO)、甘油(GLY)、乙二醇(EG)和丙二醇(PG)这4种典型的低温保护剂(CPA),由模型计算得到的软骨组织内CPA的平均浓度与文献报道的实验值之间的平均相对偏差(MRE)和决定系数(R2)分别为1.90％ ～ 36.29％和0.959 ～ 0.998(Me2SO),13.56％ ～19.19％和0.990 ～0.995(GLY),8.89％ ～ 22.09％和0.969 ～0.988(EG),5.35％～23.76％和0.971～0.992(PG).结果表明,该模型能较好地适用于这4种CPA,可用于直接预测加载过程中软骨组织内部CPA浓度的时空分布,从而指导加载程序的设计与优化.
关键词： 低温保护剂 传质建模 关节软骨 通用似化学基因活度系数(UNIFAC) 低温保存 -
冻干保护剂和预冻结速率对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响
探索冻干保护剂的种类、浓度以及预冻结速率等对猪关节软骨力学性能的影响.采用动态机械热分析仪(DMA)的压缩模式,研究预冻结速率为1、10、20℃/min,不同体积百分比浓度[10％、20％、30％、40％、50％、60％、80％ (V/V)]二甲亚砜(DMSO)、甘油和丙二醇作为保护剂及对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响.研究结果表明:1)经中低浓度[小于40％ (V/V)]冻干保护剂处理样品的杨氏模量随冻干保护剂浓度的增大而增大,而高浓度范围内[大于40％(V/V)]随冻干保护剂浓度的增大而减小,如:预冻结速率为1℃/min时,经浓度为10％ (V/V)DMSO处理样品的杨氏模量为1.412 MPa,30％ (V/V) DMSO为2.031 MPa,40％(V/V) DMSO为2.331 MPa,50％(V/V) DMSO为2.227 MPa,60％ (V/V) DMSO为1.991 MPa,80％ (V/V) DMSO为1.868 MPa;2)经中低浓度[小于40％ (V/V)]冻干保护剂处理的样品采取慢速预冻结速率对于保护冻干关节软骨的杨氏模量效果好,如:预冻结速率为1℃/min时,经浓度为40％ (V/V) DMSO处理样品的杨氏模量为2.331 MPa,预冻结速率为10℃/min时,杨氏模量为2.151 MPa;3)在一定浓度范围内[即大于30％ (V/V)且小于60％(V/V)],相同浓度下样品经DMSO处理的杨氏模量大,甘油次之,丙二醇的小.
关键词： 关节软骨 动态机械分析仪(DMA) 杨氏模量 冻干保护剂 预冻结速率 -
高频超声对关节软骨消肿与肿胀行为的定量分析
关节软骨可减轻关节滑动中所产生的关节面间的摩擦,具有负重传导、润滑及耐磨损的特性.关节软骨肿胀属性的改变可作为检测早期关节炎的指标之一.本研究的目的在于利用高频超声技术和信号处理技术建立一个实时超声监测系统,以一种非接触、无损的方法研究软骨的瞬时渗透性消肿(收缩)及肿胀(膨胀)行为.样本取自新鲜成年牛膝盖骨,通过改变外溶液的浓度引入渗透压,促使软骨发生收缩膨胀反应,利用实时超声监测系统进行无损测量.实验表明关节软骨的肿胀消肿过程出现"过激松弛"现象,大收缩膨胀应变的绝对值分别为0.75%±0.57%和0.28%±0.28%,膨胀应变与收缩应变具有显著性差异(p＜0.05).同时发现软骨内超声速度随时间的指数性变化可以表征离子的渗透过程.实验证明该超声系统具有良好的可重复性(组内相关系数ICC＞0.98)和可靠性(相对误差＜5%).应用高频超声技术不仅可无损量化地研究软骨的渗透性消肿膨胀行为,而且为今后研究软骨病变及早期发现关节炎提供一个有效可行的方法.
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骨软骨栓液相线跟踪法处理方案研究
关节软骨的长期保存是临床上软骨移植得以广泛开展的技术保证.液相线跟踪法作为一种新型的玻璃化保存方法,是一种很有价值的关节软骨低温保存技术.本研究从数值分析的角度指出了应用现有液相线跟踪法方案处理骨软骨栓存在的不足,并以避免软骨细胞在处理过程中遭受冰晶损伤为目标,提出了软骨直径6 mm、厚1mm的骨软骨栓的液相线跟踪法处理方案,方案共13步,包括降温提高浓度、升温降低浓度两个过程,共计耗时1012 min.为减少处理时间,采取尽可能降低载入浓度、强化传质过程等措施显得十分有必要.
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低温保护剂和降温速率对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响
利用动态热机械分析仪(DMA),研究了3种低温保护剂(DMSO、甘油、丙二醇)、4种不同低温保护剂浓度( 10％ V/V、30％ V/V、60％ V/V、80％ V/V)以及两种降温速率(1℃/min和20℃/min)对猪关节软骨杨氏模量的影响.研究结果表明:在相同的低温保护剂浓度条件下,样品经DMSO处理过的杨氏模量大,甘油的次之,丙二醇的小,这是由3种保护剂官能团的水合作用所决定的；随着低温保护剂浓度的增加,杨氏模量也增加,如降温速率为20℃/min时,10％甘油的杨氏模量为1.68 MPa,30％甘油的杨氏模量为2.15 MPa,60％甘油的杨氏模量为2.97 MPa,其它两种低温保护剂也是呈同样的趋势；较慢的降温速率更有利于关节软骨生物力学特性的保存,如新鲜关节软骨的杨氏模量为2.53 MPa,当丙二醇浓度为60％、降温速率为1℃/min时的杨氏模量为2.38 MPa,20℃/min时的杨氏模量为2.25 MPa,其他两种低温保护剂也呈同样的趋势.
关键词： 关节软骨 动态热机械分析仪(DMA) 杨氏模量 低温保护剂 降温速率 -
非周期大强度运动训练对兔关节软骨压凹特性的影响
引言竞技体育运动员在大强度训练后出现关节的疼痛、僵硬、酸软等临床症候.一般认为长期大强度训练将增加骨关节炎的危险[1].已有的研究表明长期小至中等强度的周期性运动对关节软骨的结构和生物力学特性无明显影响[2～4],但长期大强度周期性运动则会引起关节软骨剪切模量下降[5].但是对于非周期性运动项目,特别是篮、排、足球等跑跳项目,由于其非周期运动的特点,关节软骨将承受冲击、扭转和剪切等载荷,长期从事这些运动项目将增加关节软骨损害的发生.因此,本研究将采用大强度动物跑跳训练模型,观察短期大强度训练对关节软骨生物力学特性的影响.
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低温保护剂渗透关节软骨研究进展
玻璃化保存关节软骨具有临床治疗和科学研究的双重意义.如何在保证对软骨细胞造成的损伤小的前提下,将足够多的低温保护剂载人软骨组织,是玻璃化保存关节软骨的关键环节之一,而低温保护剂渗透关节软骨的特性是指导设计低温保护剂加载处理过程的重要依据.从实验研究和数学建模两方面,系统评述低温保护剂渗透关节软骨的研究进展,指出现有研究存在的不足,并对今后低温保护剂渗透关节软骨的研究方向提出展望.
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脂肪干细胞复合真皮脱细胞基质修复兔关节软骨缺损的实验研究
目的 探讨脂肪间充质干细胞(ADSCs)复合小牛真皮脱细胞基质(ADM)参与修复兔膝关节软骨缺损的可行性.方法 取自体新西兰兔的脂肪组织,采用酶消化分离培养ADSCs并传代,倒置相差显微镜观察细胞形态,FACS检测细胞表面特异性表达以鉴定细胞,行成脂和成骨诱导鉴定.小牛真皮通过脱细胞、交联和冻干制备小牛ADM,ADSCs达到一定数量后接种于ADM得到细胞支架复合物.24只新西兰大白兔随机分A、B、C共三组,A组关节软骨缺损处外科缝合细胞支架复合物,B组软骨缺损处外科缝合ADM,C组软骨缺损不做任何处理.分别于术后第12周处死动物,修复处行大体、组织学检测. 结果 成功分离鉴定新西兰兔的脂肪干细胞.经重塑后真皮脱细胞基质支架材料表面光滑、孔隙均匀.ADSCs与ADM复合后,缺损处类软骨组织填充,修复区表面光滑;II型胶原免疫组化显示,复合支架已被吸收,再生的软骨是阳性.结论新型小牛ADM支架材料与ADSCs生物相容性好,ADSCs与ADM复合向软骨诱导后可良好地修复关节软骨缺损,具有替代正常软骨的潜力.
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CT增强软骨成像技术的研究进展
骨性关节炎(osteoarthritis,OA)发病率高,致残率高,造成社会经济负担重.骨性关节炎晚期的病变不可逆转,其早期主要表现为关节软骨糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量的丢失,而这个阶段的病理过程是可逆的.因此,无创监测关节软骨GAG含量的变化成为早期诊断及治疗骨关节炎的重要手段.CT增强软骨成像技术(contrastenhanced computed tomography,CECT)是一种新兴的检测关节软骨GAG含量变化的影像诊断技术.本文就CECT软骨成像技术定量检测关节软骨GAG含量的研究进展做一综述.
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重视急性软组织损伤的急救与并发症的处理
急性软组织损伤是指皮肤、皮下组织、筋膜、肌肉、肌腱、韧带、血管、神经、关节囊、关节软骨等软组织的各种急性开放或闭合性损伤.临床上,只要是创伤伤员,均会伴有不同程度的软组织损伤,例如擦挫伤、撕裂伤、切割伤、砍伤和刺伤等.通常轻微的损伤可以自行愈合,但当损伤广泛时,则需要治疗或手术的干预才能修复创面,严重时可引起相应的并发症,例如挤压综合征、骨筋膜室综合征等,并继发感染、坏疽,轻则截肢,重则危及生命.1 软组织损伤的分类不同的软组织损伤类别具有了不同损伤的特点,因此掌握软组织损伤的分类,有助于制定不同的急救和治疗措施,加快创伤的愈合.1.1 按伤口的致伤机制分类
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玻璃化法保存兔关节软骨的实验研究
目的 观察玻璃化法保存兔关节软骨的效果.方法 选取10只大白兔,软骨标本取材后,低温冷冻组5只和玻璃化保存组5只,分别通过台盼蓝拒染法检测兔关节关节软骨细胞存活率和MTT法测软骨细胞相对活性.结果 玻璃化保存组兔关节关节软骨细胞存活率和软骨细胞相对活性均优于低温冷冻组,差异均有显著性(P<0.05).结论 玻璃化法保存兔软骨,软骨存活率高,软骨修复区的组织更接近正常软骨.
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单髁置换手术配合
随着人口老龄化时代的到来,老年人膝关节病变患者越来越多,而对早期膝关节退行性病变的患者多采用非甾体类药物等非手术治疗;对中晚期患者则行关节镜检查,在镜下进行诊断、治疗;对晚期患者,如关节腔重度狭窄、关节软骨严重破坏,致使关节不能活动、疼痛,严重影响生活、工作的则行全膝关节表面置换术.
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关节软骨缺损修复的研究进展
关节软骨缺损是当前较为常见的疾病之一.相关研究表明多种疾病如血友病、肢端肥大症、关节的退行性病变等都能导致关节软骨缺损.而在诸多因素中外伤,如关节内骨折以及关节区的韧带损伤等,引起的软骨缺损更为常见.众所周知,关节软骨缺损靠自身能力修复很难自愈,经久不愈会导致关节疾病,如骨性关节炎、关节的退行性病变等,严重者甚至导致残疾.
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类风湿性关节炎的MRI研究进展
传统X线平片、CT及超声在早期诊断类风湿性关节炎(RA)方面存在一定局限性.MRI已成为目前早期诊断RA、判断病情及监测疗效的主要方法之一.本文就近年来MRI诊断RA方面的应用现状进行综述.
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MRI序列及三维重建在膝关节软骨损伤的诊断价值
目的 观察脂肪抑制三维扰相梯度回波序列(FS-3D-SPGR)、FS-FSE-T2W序列及三维重建对软骨损伤的诊断价值.方法 41个膝关节关节面共205个区域进入研究,MR检查至少包括FS-FSE-T2W、3D-FS-SPGR序列,对损伤进行分级.在工作站上采用HD MIP进行三维重建,其结果与关节镜对照.结果 3D-FS-SPGR序列对软骨损伤显示的敏感度为89.47%,特异度为97.65%;FS-FSE-T2W序列的敏感度为78.57%,特异度为94.71%.结论 3D-FS-SPGR能准确评价关节软骨的损伤程度,但对软骨下骨及骨髓损伤不敏感;FS-FSE-T2W能准确反应软骨下骨及骨髓损伤的程度及范围,二者结合是目前诊断软骨损伤的佳扫描序列.关节软骨的三维重建图像能够较真实准确地显示软骨损伤的部位与范围.
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体外冲击波对兔膝骨关节炎软骨白细胞介素-1β及肿瘤坏死因子-α表达的影响
目的：观察体外冲击波(ESW)对兔膝骨性关节炎软骨白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平的影响。方法将30只新西兰大白兔随机分为对照组、模型组和治疗组，每组各10只。模型组和治疗组采用改良伸直位固定6周，制备兔膝骨关节炎模型。治疗组造模后立即给予ESW治疗1次，能流密度0.1 mJ/mm2，冲击次数1000次。各组分别于治疗后4周处死，观察大体标本形态学变化，采用免疫组织化学法检测各组关节软骨中IL-1β和TNF-α的水平。结果治疗组IL-1β和TNF-α的表达较模型组明显下调(P<0.01)。结论 ESW能下调兔膝骨关节炎软骨细胞IL-1β、TNF-α的表达。
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局灶性骨软骨损伤的磁共振成像表现
目的 分析局灶性关节软骨损伤的MRI所见.方法 按国际软骨修复协会(ICRS)分级法对68个病灶的MRI所见进行分析,着重观察关节软骨和软骨下骨的改变.结果 58个分级为Ⅰ级2个,Ⅱ级5个,Ⅲ级14个,Ⅳ级37个;10个病灶属于剥脱性骨软骨炎Ⅰ级.MRI能发现关节镜无法观察到的软骨下骨病变.结论 MRI对局灶性骨软骨损伤的显示准确.
关键词： 关节软骨 骨软骨损伤 磁共振成像(MRI) -
低强度脉冲超声联合药物治疗创伤性膝关节骨性关节炎的临床研究
目的:观察低强度脉冲超声(low intensity pulsed ultrasound,LIPUS)联合药物治疗对创伤性膝关节骨性关节炎(traumatic knee osteoarthritis,TKOA)的临床治疗效果.方法:将60例TKOA患者随机分为联合组、对照1组和对照2组,20例/组.联合组:予LIPUS联合口服非甾体类抗炎药(NSAIDs)治疗;对照1组:予单纯LIPUS治疗;对照2组:予单纯口服NSAIDs治疗.分别在治疗前后,进行3组间的VAS评分、(Western Ontario and McMaster universities osteoarthritis index,WOMAC)评分、(Lysholm knee score,LKSS)评分;并经MRI检查行ICRS标准分级,测量膝关节内外侧髁、髌软骨外侧、内侧软骨T2值.结果:经6周治疗后,三组VAS评分、WOMAC评分、LKSS评分均较治疗前有不同程度的改善,联合组疗效明显优于对照1组(P＜0.05)和对照2组(P＜0.05),对照1组优于对照2组,但无显著性意义(P＞0.05);三组MRI检查T2值结果无论与检查前比较,还是三组间比较均未见明显治疗效果(P＞0.05).结论:LIPUS联合药物治疗可改善TKOA患者的临床症状和/或体征,可一定程度的提高患者的膝关节功能,但对依据MRI检查的TKOA患者膝关节软骨的损害或退变程度无明显关联性.
关键词： 低强度脉冲超声波 创伤性膝关节骨性关节炎 关节软骨 非甾体类抗炎药 -
不同强度的主动运动对大鼠膝关节软骨的影响
目的:研究不同强度的主动运动对大鼠膝关节软骨的作用.方法:8周龄雄性SD大鼠40只,随机分为对照组、低强度运动组、中强度运动组、高强度运动组.对照组自由活动,实验组每天按照不同的运动强度进行跑步训练.8周后处死大鼠,切取膝关节关节软骨,以苏木素伊红(HE)及甲苯胺蓝染色、透射电镜等观察不同强度的主动运动对关节软骨形态结构、细胞代谢的影响.结果:运动8周后,低、中强度运动组软骨表面完整,软骨层的厚度较对照组显著增厚(P＜0.05)；高强度运动组软骨表面部分缺损,表面粗糙,软骨层的厚度较对照组显著降低(P＜0.05).HE染色显示低、中强度运动组软骨负重区蛋白多糖分泌较对照组明显增加,而高强度运动组负重区蛋白多糖分泌较对照组明显减少.透射电镜显示:低、中强度组软骨表面可见明显的圆形突起,膜样胶原纤维连续,而高强度运动组软骨表面圆形突起减少,部分表层胶原纤维暴露.结论:不同强度的主动运动对大鼠膝关节软骨具有不同的作用.低、中强度的主动运动可以增加软骨表面厚度、明显改善关节软骨的代谢,尤以中等强度的作用更明显；高强度的主动运动可能对关节软骨产生破坏效应.
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负重游泳运动对膝关节骨性关节炎大鼠关节软骨及运动能力的影响
目的:观察负重游泳运动对膝关节骨性关节炎(OA)大鼠关节软骨及运动能力的影响,探讨负重游泳运动防治膝OA的机制,为临床采用负重游泳运动防治膝OA提供理论依据.方法:将50只雄性Wistar大鼠随机分为空白组(20只)和模型组(30只),模型组大鼠采用木瓜酶注射法建立膝关节骨性关节炎模型,造模完成后在空白组和模型组大鼠中各抽取10只,进行以下测定:①肉眼及光镜下观察大鼠膝关节软骨形态及病理学改变并评分;②免疫组化法观察大鼠膝关节软骨中基质金属蛋白酶(MMP-13)阳性细胞的数量;③评价大鼠的运动能力.将剩余的模型组大鼠随机分为负重游泳组(10只)和对照组(10只).剩余空白组及对照组大鼠不予以任何干预,负重游泳组大鼠接受6周的负重游泳运动后,对三组大鼠进行上述3项指标的测定.结果:负重游泳运动后,负重游泳组大鼠关节软骨面大体观分值、镜下观Mankin分值、软骨中MMP-13阳性细胞数较对照组大鼠明显减少;运动能力较对照组明显增加(P＜0.05).结论:负重游泳运动能够延缓膝OA模型大鼠膝关节软骨细胞的进一步破坏,并能够提高膝OA模型大鼠的运动能力.负重游泳运动可作为治疗膝OA的运动疗法.
