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糖尿病(DM)严重影响骨折愈合,为解决现有动物骨折模型重复性不足和校准不详细的问题,研究人员开发并全面验证用于诱导大鼠精确、可重复的股骨干中段横行骨折的标准化三点弯曲系统。结果显示该系统重复性好,为研究 DM 骨折愈合机制和治疗干预提供理想基础。
在糖尿病的世界里,骨折愈合成了一道难题。糖尿病患者骨折后,延迟愈合和不愈合的情况频频出现,就像骨折的骨头失去了快速修复的 “超能力”。全球数亿糖尿病患者,再加上每年大量的骨折病例,这一临床负担十分沉重。以往研究糖尿病骨折愈合机制和治疗方法时,常用的小动物骨折诱导系统却漏洞百出。它们缺乏详细校准数据和全面验证,导致每次制造出的骨折千差万别,实验结果的可靠性大打折扣,就像在沙滩上建楼,根基不稳。为了填补这些关键空白,山西医科大学第二医院等机构的研究人员踏上了探索之旅,他们精心设计并严格验证了一种定制的三点弯曲系统,相关研究成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》杂志上。
研究人员为开展此项研究,主要用到以下关键技术方法:首先,利用 AutoCAD 软件设计三点弯曲骨折诱导系统,制作完成后进行校准;其次,对大鼠进行手术,包括逆行髓内钉固定等操作;然后,通过尸体验证和活体实验,分别在 22 具大鼠尸体股骨以及 44 只活体大鼠(糖尿病和非糖尿病大鼠各 22 只)上应用该系统;最后,运用影像学、组织学和力学分析等方法评估骨折诱导的重复性,并使用 GraphPad Prism 9 软件进行统计分析 。
研究结果如下:
- 体重与股骨直径的关系:研究发现大鼠体重与股骨干中段直径之间存在显著相关性,其关系可用公式 “Femoral diameter =1.0276 ln (Body weight) ? 1.349” 表示。通过这个公式,能在术前根据体重调整刀片行程距离,确保不同大小的动物都能形成一致且精确的骨折。
- 尸体验证结果:尸体验证证实了系统的有效性和可重复性。所有骨折均为横行骨折,没有粉碎或螺旋变形的情况,且都位于股骨干中段,髓内钉固定稳定。
- 活体实验结果:活体实验中,手术顺利完成,术后 X 射线显示所有大鼠左股骨均为股骨干中段横行骨折,髓内钉位置准确,固定稳定。组织学测试评估了骨折愈合过程。此外,研究人员计算了关键骨折愈合参数的变异系数(CV),并与以往研究对比,发现该系统的 CV 值显著更低,表明其骨折模式和愈合结果的重复性更好、变异性更小、一致性更高。
研究结论和讨论部分指出,此次研究成功开发并全面验证了定制三点弯曲系统。该系统通过精确校准和广泛验证,解决了以往骨折诱导方法的关键缺陷。体重与股骨直径的相关性为手术提供了精准依据,提高了实验准确性。尸体验证和活体应用都证明了系统的实用性和可重复性,能有效模拟糖尿病骨折愈合受损的情况。该系统的可靠性和可重复性对研究质量意义重大,为后续研究糖尿病骨折愈合机制和评估新治疗策略提供了坚实的实验基础。未来,研究人员还可利用该模型探索更多治疗干预措施,如药物治疗、基于生物材料的治疗和基因治疗等,进一步研究不同糖尿病严重程度和病程下的愈合反应,有望为糖尿病骨折的临床治疗带来新突破。