基于内支撑导向技术生长系统矫治幼猪早发性脊柱侧凸的安全性和有效性实验研究

This experiment is based on our invention which is a novel in vivo support guiding growth technique and previous experience of efficiently inducing porcine spine growth.Firstly,we build porcine early onset scoliosis (EOS)model, then we treat them by traditional growth rod and vivo support guiding growth technique and use imaging test and morphometric histologic to analysis, and divided into steps to study 1)correction and controlling spinal deformity;2) growth of spine;3) growth of thorax and lung, 4) the influence on spinal canal and pedicle growth and spinal self fusion; 5) wearness of the system components and tissue effects from metal debris;6) morphometric histologic analysis examine the growth plate cartilage cell morphology difference. We focus on the results of safe and effective of correction spinal deformity as well as inducing the growth of spine, thorax and lung with no need for repeatedly lengthening surgery, expositing histological basis for growth of the spine by examine the growth plate cartilage cell, confirming the influence on tissue from metal debris from wearing of the system components and the less influence on spinal canal and pedicle growth and spinal self fusion. This study purpose is providing theoretical basis for novel in vivo support guiding growth system clinical application and promotion.

基于自主研制并获专利的内支撑导向技术生长系统，结合前期实验研究有效诱导脊柱生长成果，构建早发性脊柱侧凸（EOS）幼猪模型，采用传统生长棒技术和内支撑导向技术生长系统对EOS模型进行手术矫形干预，建立EOS手术干预生长模型，结合影像学、组织学检测对不同生长技术干预EOS生长模型进行研究：1)脊柱畸形的改善与控制；2）脊柱自由生长影响；3)胸廓、肺部发育影响；4）椎管、椎弓根发育，脊柱自发融合影响；5)钉棒磨损及金属碎屑对软组织的影响和血液内金属离子含量测定；6)椎体生长板软骨细胞层形态学差异。以期验证新型低切迹内支撑生长系统能安全有效纠正控制EOS畸形进展；避免反复多次撑开手术，能安全有效的诱导脊柱、胸廓、肺自由生长；明确钉棒滑动的磨损及碎屑对软组织的影响，揭示其减少脊柱自发性融合、退变力学机制，证明其对椎管、椎弓根发育影响较小，为内支撑导向生长系统进一步临床运用和推广提供理论基础和实验数据

早发性脊柱侧凸（Early onset scoliosis,EOS）具有发病年龄早、畸形重、进展快等特点，如何有效的兼顾脊柱畸形矫正与控制，又容许脊柱和心肺最大限度的生长是目前此类骨骼未发育成熟儿童治疗难题，目前生长技术可以实现脊柱生长，但面临多次反复撑开手术，并发症较高等难题。本研究基于自主研制的内支撑导向生长系统，构建EOS模型及其手术矫治生长模型，结合影像学、组织学检测研究探索后表明：1）利用脊柱栓系可有效构建EOS幼猪动物模型，术后8周可建立冠状面侧凸Cobb角度45.2°EOS模型。2）内支撑导向生长系统矫治EOS组冠状面侧凸Cobb角度由术前44.60±4.56°改善到20.40±1.82 °，矫形率54.26% ，术后3月Cobb角度22.80±3.03°；生长棒系统矫治EOS组冠状面侧凸Cobb角度由42.40±3.21°改善到23.00±2.35°，矫形率45.75%，术后3月冠状面脊柱侧凸Cobb角度27.40±2.79°。内支撑导向生长系统对EOS冠状面侧凸畸形矫形率与生长棒系统没有差异，但对术后脊柱冠状面和矢状面的矫形维持优于生长棒系统。内支撑导向生长系统提供脊柱生长自由度，术后3月钛棒滑动为10.58±0.13cm，生长棒系统经过3次撑开手术总的撑开距离为11.31±0.49cm，内支撑导向生长系统与生长棒系统获得的脊柱生长效能无明显差异，同时可避免生长棒系统需要多次撑开手术。3）内支撑导向生长系统矫治EOS幼猪术后3月肺容积发育优于生长棒系统，两种系统矫治后胸廓横径和纵径的发育相似。4）矫治术后3月内支撑导向生长系统矫治幼猪干预节段内未植钉节段椎体高度、椎弓根高度小于生长棒组，但其抑制小于对照组；椎体宽度、椎管前后径、椎管横径、椎管面积、椎弓根长度、椎弓根宽度发育与生长棒组无差异。5）在脊柱生长过程中鱼眼螺钉在钛棒滑动产生金属碎屑沉积，血液系统中金属Ti和Al含量增加，需要引起进一步关注。6）内支撑导向生长系统组干预节段内生长板软骨细胞层的高度大于对照组，与生长棒组无明显差异。内支撑导向生长系统可安全有效的矫治EOS的脊柱畸形，同时诱导生长为脊柱、胸廓、肺生长发育提供自由度，脊柱畸形矫形率和脊柱生长效率与生长棒系统相似，但可避免传统生长棒技术需要反复多次撑开手术，为EOS治疗提供新器械和手术方法，为其临床转化运用和推广提供基础。