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目的:探讨一种快速、简便、经济的方法建立骨质疏松模型,并通过QCT进行骨质疏松定量分析,然后生物力学测试比较分析,论证此方法的可行性和优越性,为后期提供大量动物模型进行设计修改和测试提供了客观依据与理论支持。
方法:
1.脱钙液(EDTA)的配制将二乙胺四乙酸的二钠盐(EDTA)配制成浓度约为18%的脱钙液。
2.标本分组 1.5岁左右健康雌性新鲜成都山羊股骨80对,将表面清理干净后随机分为四组:G0(对照组20对); G1(1~5天组20对);G2(6~10天组20对);G3(11~15天组20对)。
3.动物模型制备及脱钙方法将表面清理干净的新鲜羊股骨(80对)先共同放置在10%甲醛液内固定24h,清水冲洗干净。在股骨髁间和股骨梨状窝处分别用3mm钻头钻孔。将除对照组以外的三组实验组分别放在三个容器中,将配制好的脱钙液(18%EDTA)盛入容器中,要将标本完全浸泡其中。按照分组方式每天取出4对羊股骨。脱钙液每5天更换一次。
4.骨质疏松动物模型的定量分析按照设定好的QCT扫描参数对羊股骨髁进行扫描。分别对羊股骨髁的内外侧髁进行测定,记录数据,并将所得数据输入QCT-3000 Bone Densitometry Report软件,计算出BMD。
5.生物力学分析将对照组(20对)和实验组(60对)依次固定在电子万能试验机上,进行整体骨三点弯曲试验和骨试件拉伸和压缩极限强度试验。根据应力-应变公式,计算出相应的力学参数。
6.统计学分析结果:
1.QCT测试:
(1)羊股骨外侧髁骨密度:采用单因素方差分析进行统计学分析:F=54.919,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,进一步进行均数间两两比较,P<0.05,说明差异均有统计学意义。即骨密度由高到低依次为:G0组(对照组)、G1组(1-5天组)、G2组(6-10天组)、G3组(11-15天)。按WHO制定的骨质疏松诊断标准:G2、G3组均数可达到此标准;按中国人群原发性骨质疏松症的诊断标准:G3组均数可达到此标准。
(2)羊股骨内侧髁骨密度:F=220.798,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,各组两两比较P值均<0.01,说明差异均有统计学意义。即骨密度由高到低依次为:G0组、G1组、G2组、G3组。按WHO制定的骨质疏松诊断标准:G2、G3组均数可达到此标准;按中国人群原发性骨质疏松症的诊断标准:G2、G3组均数可达到此标准。
(3)羊股骨内外侧髁骨密度比较结果分析:羊股骨内外侧髁骨密度各组均P<0.01,说明羊股骨内外侧髁骨密度比较有统计学意义,羊股骨外侧髁明显比内侧髁骨密度高。
2.生物力学测试
(1)整体羊股骨弯曲力学性能参数变化:①破坏荷载F=13.646,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,G0与G1比较,P=0.497>0.05,差异无统计学意义;G0与G2、G3比较,P<0.05,说明G0与G2、G3的差异有统计学意义;G1与G2、G3比较,P<0.01,说明G1与G2、G3的差异有统计学意义;G2与G3比较,P=0.017<0.05,差异有统计学意义。②极限强度F=25.339,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,G0与G1比较,P=0.424>0.05,差异无统计学意义;G0与G2、G3比较,P<0.01,说明G0与G2、G3的差异有统计学意义;G1与G2、G3比较,P<0.01,说明G1与G2、G3的差异有统计学意义;G2与G3比较,P=0.752>0.05,差异无统计学意义。③弹性模量 F=21.484,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,G0与G1比较,P=0.236>0.05,差异无统计学意义;G0与G2、G3比较,P<0.01,说明G0与G2、G3的差异有统计学意义;G1与G2、G3比较,P<0.01,说明G1与G2、G3的差异有统计学意义;G2与G3比较,P<0.01,差异有统计学意义。
(2)羊股骨试件压缩、拉伸力学参数变化:①压缩极限强度F=8.753,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,G0与G1比较,P=0.103>0.05,差异无统计学意义;G0与G2、G3比较,P<0.01,说明G0与G2、G3的差异有统计学意义;G1与G2比较,P=0.147>0.05,说明差异无统计学意义;G1与G3比较,P=0.003<0.01,说明差异有统计学意义;G2与G3比较,P=0.095>0.05,差异无统计学意义。②拉伸极限强度组间分析F=7.164,P<0.01,四组间总的差别是有显著性,G0与G1比较,P=0.007<0.01,差异有统计学意义;G0与G2、G3比较,P(0.01,说明G0与G2、G3的差异有统计学意义;G1与G2比较,P=0.6797>0.05,说明差异无统计学意义;G1与G3比较,P=0.144>0.05,说明差异无统计学意义;G2与G3比较,P=0.286>0.05,差异无统计学意义。
结论:
1.EDTA是二乙胺四乙酸的二钠盐,是一种优良的脱钙螯合剂,它的脱钙作用优于酸性溶液,对组织破坏极小,能保持组织细胞的完整结构,尤其细胞显微化学改变甚微,能保存组织中的抗原物质和某些酶类的活性,因此引用于此进行快速脱钙。
2.利用QCTR于经EDTA浸泡的标本进行骨密度定量分析,并进行生物力学测试,G2(5-10天组)和G3(10-15天组)有统计学意义,达到了骨质疏松动物模型的要求。
3.此方法是一种快速、简便、经济制备骨质疏松动物模型的方法,为后期提供大量动物模型进行设计修改和测试提供了客观依据与理论支持。