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旋转恒定磁场治疗激素性股骨头坏死的效果与病理机制

             作者:潘晓华,肖德明,张小云,张宇,张勇洪, 谢伟平

【摘要】    【目的】 探讨旋转恒定磁场(RPMF)治疗激素性股骨头坏死的疗效和病理机理。【方法】 制备新西兰兔股骨头坏死动物模型,予旋转恒定磁场(铋铁硼永磁体以8Hz频率旋转、形成其上方20 cm直径60 cm的半球形磁场、表面强度在0.32~0.60 T之间)处理4周和8周(A1、A2组),使用组织切片和X线片以及显微CT观察股骨头内部结构变化,同时监测其血液黏稠度、胆固醇、甘油三酯以及髋关节腔压力等的变化,和相应阳性假处理4周、8周组(B1组B2组)、空白对照(C组)进行统计学分析和比较。【结果】 经旋转恒定磁场(RPMF)处理后,动物模型的股骨头骨小梁形态结构显著改善,尤以显微CT表现明显,髋关节腔压力、血液流变学及血脂检测值改善具有显著统计学意义(P< 0.05),与时间因素的交互作用疗效次之(Eta2A >Eta2A*B >Eta2B)。【结论】 磁场可以针对股骨头坏死主要环节高脂血症、血液黏稠度增加、关节腔压力增高等发挥调节作用,有效治疗激素性股骨头坏死,尤其是早期病变;显微CT在诊断激素性股骨头坏死方面具有灵敏性和直观的优越性。

【关键词】  旋转恒定磁场(RPMF); 激素性股骨头坏死; 新西兰兔; 显微CT

    Abstract:【Objective】 To study the effect and therapeutic mechanism of rotating permanent-magnetic field (RPMF) for the steroid-induced necrosis of femoral head. 【Methods】 New Zealand rabbit model of steroid-induced necrosis of femoral head being established, were exposed to RPMF for 4 weeks and 8 weeks (A1/A2 group), then X-ray, micro-CT, and pathological examination were adopted to observed the change of femoral head, blood viscosity, serum cholesterol, triglyceride and pressure in coxa articular cavity were measured and analyzed statistically with that of control group (B1 and B2) and sham group (C). 【Results】 After RPMF treatment, the osteogenesis regeneration of necrotic femoral head of rabbit model had improved, especially shown markedly by micro-CT, and blood viscosity, serum cholesterol, triglyceride and pressure in coxa articular cavity had significantly descended compared with that of control group B (P< 0.05), the effect of RPMF was better than that of the interaction of time factor (Eta2A >Eta2A*B >Eta2B). 【Conclusion】 RPMF can regulated the course of femoral head necrosis in various critical-aspects, will be a promising measure of the prevention an treatment of steroid-induced necrosis of femoral head, especially on the early stage; micro-CT features diagnostic superiority of substantivity and sensitivity.

    Key words: rotating permanent-magnetic field (RPMF); steroid-induced necrosis; New Zealand rabbit; micro-CT

    激素性股骨头坏死是一种严重的医源性致残性疾病,早期诊断及治疗困难,激素应用引起血液黏稠度增加、骨髓细胞脂肪化、关节腔压力增高造成股骨头微循环障碍、营养供应中断为其主要致病机理 [ 1-3 ],目前国内外均缺乏有效疗法。磁疗具有一定的镇静安神、消炎止痛、活血化瘀、强筋补骨的作用,较广泛运用于临床。鉴于最近国内有医院采用本课题组提供的旋转恒定磁场(RPMF)试验性治疗激素性股骨头坏死患者所取得的满意疗效[4],我们尝试解释这种治疗的机制,为开辟股骨头坏死治疗的新途径提供参考。

    1   材料和方法

    1.1   动物模型与分组

    取健康成年24周龄以上的纯种新西兰大白兔60只,雌雄不限,体质量(2.5±0.2) kg,南方大学实验动物中心提供,许可证号:2003A058,饲养于深圳市人民医院SPF级动物中心。用随机表将实验动物随机分为2组:空白对照组8只,不予任何处理,设为C组;其余全部进行臀部肌肉注射醋酸泼尼松龙注射液,给药量12.25 mg/kg,每周2次、共8周[5],每周肌肉注射青霉素4万u/kg 1次以预防感染;至第9周死亡9只,合并皮肤感染4只,所余者中有34只经X线片显示骨小梁变细、数量减少、变稀疏,散在断裂形成低密度区,和魏青等[6]的实验相近,确定双侧股骨头缺血性坏死模型成功后,按磁场应用与否及时间长短选取其中32只随机分为4组、每组8只:A1组(磁场处理1个月,2 h/d)和A2组(磁场处理2个月,2 h/d)、B1组(阳性者于磁场未处理1个月)和B2组(阳性者于磁场未处理2个月; 表1)。

    1.2   X线片

    观察股骨头内部的密度及骨小梁改变。

    1.3   显微计算机X线断层照相术(micro-CT)

    显微CT(vivaCT 40 scanner , Scanco Medical,Swizerland, 50~70 kV/8 W),由香港中文大学威尔士亲王医院矫形外科学系提供。检测离体股骨头标本的骨小梁结构改变。

    1.4   血液流变学和血脂测定

    经兔耳缘静脉取血,采用北京世帝R80-A血液流变分析仪和迅达XD-811半自动多功能生化分析仪测定血浆黏度、甘油三酯、总胆固醇。

    1.5   关节腔压力测定

    用7号针头穿入关节腔后,直接与脑压计(HaKo MV20B)连接,测得两侧关节腔内压力,取其均值。

    1.6   组织学观察

    采用髋关节前外侧切口,取股骨头观察其外形、软骨有无塌陷,其后将股骨头沿冠状面剖开, 以体积分数10%甲酸脱钙液(内含甲酸10 mL、硝酸3 mL、盐酸5 mL、冰醋酸2 mL、甲醛10 mL、蒸馏水70 mL)处理3 d后,流水冲洗、常规石蜡包埋切片后HE染色,在光镜下观察(×40)。

    1.7   仪  器

    低频旋转恒定磁场治疗装置HMF-6000型(深圳大学生命科学学院研制、中国专利号2L93118017.1、美国发明号5.667.469)。所用磁场的磁源恒定且≥4 T,旋转恒定频率8 Hz,旋转恒定时在磁体上方20 cm2内形成一个半球形旋转恒定磁场,直径60 cm、磁场表面不同位置强度在0.32~0.60 T之间(用CT3型高斯计测定),无电离辐射,安全性达标。

    1.8   统计学处理

    数据以 (x±s)表示,采用SPSSl1.5软件,髋关节腔压力、总胆固醇、血浆黏稠度结果进行广义线性模型单变量(GLM-UNIVARIATE)析因设计双因素方差分析,检验水准α=0.05。

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