用于评估骨替代材料中骨生长与新生血管形成的兔颅骨骨增量模型

本文介绍了一种用于评估骨替代材料在骨再生能力方面的兔手术实验方案。该兔颅骨模型的基本原理是在颅骨皮质部分的顶部垂直生长新骨组织。该模型可用于评估骨替代材料在支持骨生长及新生血管形成方面对口腔及颅颌面骨再生的作用。

该模型在评估骨再生方面具有重要意义，因为它能够测量新骨组织在成熟骨组织上方的异位生长情况。与传统模型相比，传统模型中新生骨组织再生以填补人为制造的骨缺损，并最终恢复至原有水平；而本模型通过在兔颅骨上固定较大的圆柱体，可在活体或处死的动物上分别评估材料所诱导的成骨传导、成骨诱导、成骨生成以及血管生成。

演示该操作的将是我们实验室的研究助理 Laurin Marger 和我本人。在对动物进行镇静后，将静脉导管插入耳缘静脉，并保持关闭状态，直到完成插管。将兔子置于俯卧位，并使其头部保持垂直伸展状态。

通过喷洒10%利多卡因对气管进行局部麻醉。将一根小直径的气管导管插入兔的气管，直至在导管中能听到气流声。这将打开喉部，便于插入最终导管。

接下来，将导引器插入管中，以固定导管在气管内的位置。移除小直径的导管，并沿导引器插入确定性的气管插管。随后取出导引器，并充气气管插管末端的气囊，以封闭并固定装置于气管内。

持续大量给予芬太尼以诱导镇痛。每公斤体重给予2至4毫克的丙泊酚以诱导麻醉，每公斤体重每小时给予4毫升的醋酸林格氏液以维持等容状态。立即使用纯氧中3%的七氟烷对动物进行通气。

首先，将兔子置于手术台的加热垫上，温度设置为39摄氏度，并插入直肠温度探头。剃除头皮毛发。使用10%聚维酮碘对皮肤进行消毒。

然后，用无菌手术巾覆盖兔子，并在颅骨上剪出一个操作区域。再次使用10%聚维酮碘对术区进行消毒。首先，在颅骨部位皮下注射利多卡因进行局部麻醉。

使用手术刀沿颅骨矢状线从眼眶至枕外隆突切开皮肤，确保切开骨膜。使用骨膜剥离器轻轻抬起切口两侧的骨膜。用无菌生理盐水冲洗手术部位。

首先，在颅骨上定位矢状缝和冠状缝。注意这些解剖线形成一个十字。将圆柱体放置于该十字划分出的各个象限内，确保圆柱体的边缘不覆盖在骨缝上。

将第一个圆柱体放置在左上象限，尽可能平放装置。用手施加较大的压力固定圆柱体位置，并拧入微型螺钉直至感到阻力。确保螺钉头部与圆柱体的凸缘齐平。

以相同方式固定圆柱体的另一个卡扣，确保圆柱体牢固地固定在颅骨上。确保圆柱体与骨组织之间实现严密的密封。随后重复整个操作过程，将圆柱体依次固定在其余三个象限上。

首先，在圆筒所圈定区域的骨面中心，使用圆钻在生理盐水冲洗下钻一个髓内孔。确保出现出血。接着，沿穿过圆筒内侧边缘两个标签螺钉的轴线，再钻两个髓内孔。

沿垂直轴方向，在圆柱体内侧边缘再钻两个髓内孔。对另外三个圆柱体重复此钻孔过程。然后，将待测材料样品装满第一个圆柱体至其边缘。

安装盖子以封闭圆柱体。对另外三个圆柱体重复此填充过程。使用间断性不可吸收缝线闭合圆柱体上方的皮肤，并在伤口上喷洒敷料。

此后，停止镇痛和麻醉供给，并检查自主呼吸是否恢复。一旦动物恢复自主呼吸，即停止通气。在动物完全苏醒前，维持其吸入纯氧。

皮下注射盐酸布托啡诺。术后镇痛需每六小时重复给药一次，持续三天。在将动物转移至常规饲养环境前，应确保其完全清醒，并提供水和充足饲料。

本视频中描述的模型专门用于评估骨替代材料的骨传导性、骨诱导性、成骨作用以及新生血管化。手术完成后，可通过活体动物的骨组织断层扫描，在不同时间点监测骨生长情况。如需进行其他分析，则需处死动物。

安乐死后，对样本进行切片并小心取出圆柱体。随后用含4%甲醛的PBS溶液固定活检组织。此后，可采用显微断层扫描技术评估骨生长情况。

样本也可进行组织学染色处理。随后可进行组织形态计量学分析和特异性染色，以更具体地完成分析。由于本方案为手术方法，所有步骤均至关重要，必须严格遵循。

进行动物实验的培训非常重要，尤其是兔子的操作和麻醉方面的培训。除了文中所述方法外，还可通过流式细胞术对细胞进行更特异性的分析。此外，例如还可通过纳米压痕技术评估材料演变、骨组织成熟度及力学性能。

借助该模型，已开展了多项评估，例如针对钛或陶瓷笼、GBM膜、成骨因子、新生替代物以及骨再生过程中血管新生机制的研究。