《力學環境對骨癒合初期的新生血管形成圖式的影響研究》是依託北京航空航天大學，由趙峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：力學環境對骨癒合初期的新生血管形成圖式的影響研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：趙峰
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
骨折部位新生血管形成的幾何形態圖式對癒合過程有重要影響，而新生血管形成圖式對力學環境很敏感。本項目擬從生物學圖式形成的新視角，建立新生血管形成圖式的定量描述指標體系，套用血管灌注microCT 成像技術探索如下科學問題：骨癒合初期的新生血管形成圖式如何回響骨斷端的力學環境？研製軸向微動範圍可控的微型外固定器；對大鼠脛骨骨幹橫斷骨折，分組施行骨斷端間距或微動範圍不同的固定；術後定期進行在體骨斷端微動和外固定器力學測量；並在不同癒合時期取骨折部位離體標本進行組織學觀測、免疫組化分析、力學測試和血管灌注microCT成像；三維重建新生血管系統；並用血管密度、方向、分支和分形維數等指標分析新生血管形成的圖式及其演化；進而定量探索力學因素對該圖式的影響。本研究的成功完成，將為臨床骨折的治療、骨外固定器的設計和骨組織工程中再血管化的力學配置等提供依據。
結題摘要
本項目骨折部位新生血管形成的幾何形態圖式對癒合過程有重要影響，而新生血管形成圖式對力學環境很敏感。本項目從生物學圖式形成的新視角，套用血管灌注microCT 成像技術探索如下科學問題：骨癒合初期的新生血管形成圖式如何回響骨斷端的力學環境？ 研製軸向微動範圍可控的微型外固定器和在體力學適時無線遙測系統；對大鼠脛骨骨幹橫斷骨折，分組施行骨斷端間距或微動範圍不同的固定；術後定期進行在體骨斷端微動和外固定器力學測量；並在不同癒合時期取骨折部位離體標本進行血管灌注micro-CT成像和免疫組化分析；Micro-CT掃描三維重建骨折部位的血管結構，並用血管密度、血管體積比、血管分支數，血管分叉角度和分形維數等指標分析新生血管形成的圖式及其演化，進而探索力學因素對該圖式的影響。 研究表明：Micro-CT能方便地重建血管的三維幾何結構，能夠更好地研究血管新生的形成圖式。本研究針對CON、FNF、FSF、FMF、FGS、和FGM六組固定方式，測試了骨-微型外固定器系統的離體力學特性，並研究了力學環境對血管新生圖式形成的影響。圖像結果表明，FSF組的血管明顯多於其它組，血管的新生優於其他組；牢穩的固定比微動固定更有利於血管的新生。CON的血管圖式要比其它組的血管圖式簡單；而FMF的圖式比FSF複雜，FGM的血管圖式比FGS複雜；FGS的圖式比FSF的圖式複雜，FGM的圖式比FMF的圖式複雜；而FNF的血管生長圖式最為複雜，相對於其它組，在脛骨的橫向血管形成較多。相對於微動組FMF和FGM而言，牢穩固定組FSF和FGS的血管新生更加接近脛骨縱向生長。 數據結果表明，骨折後語2、4周，FNF在血管數量、血管體積比和血管表面積密度均顯著高於CON；骨折後6周，FSF血管數量顯著高於其它組，FMF血管體積比與血管表面及密度顯著高於其它組；對於各級血管角度，特別是在骨折後2、6周，FSF與FMF兩組顯著小於FGS與FGM。 總之，新生血管及其圖式形成受骨折部位力學環境的顯著影響，牢穩固定能促進血管沿脛骨縱向圖式的形成，更利於骨折癒合。這本項目的研究，將為臨床骨折的治療、骨外固定器的設計等提供依據。
