维医学埋沙疗法对膝关节骨性关节炎兔股骨骨力学特性的影响
[摘要]目的探讨维医学埋沙疗法对膝关节骨性关节炎(OA)兔股骨骨力学特性的影响。方法16只新西兰大白兔经右后股骨关节腔注射木瓜蛋白酶建立OA模型后分为沙疗组和对照组(n=8)。沙疗组在模拟的吐鲁番沙疗场给予沙疗，2次/d，每次30min，连续4周；对照组不给予沙疗。CT扫描股骨并采集数据，采用交互式的医学影像控制系统(MIMICS)进行分析，比较两组各骨质层(软质骨、密质骨和硬质骨)的体积。对两组动物的左右后股骨进行离体三点弯曲试验，获得负载-挠度曲线，对比承载载荷和挠度，计算骨横截面惯性矩、最大弯曲正应力和最大剪切应力。归纳和对比两组CT扫描数据和三点弯曲试验结果。结果各骨质层的CT扫描数据分析结果显示：对照组硬质骨有向密质骨和软质骨转化的趋势，沙疗组软质骨向密质骨和硬质骨转化较为明显。三点弯曲试验结果显示：沙疗组股骨断面的形态学参数均显著低于对照组(P0.05)，沙疗组股骨断面的最大承载载荷、最大弯曲正应力及最大剪切应力均显著高于对照组(P0.05)，两组间横截面惯性矩和挠度的差异无统计学意义(P0.05)。结论维医学埋沙疗法对成年OA兔股骨的骨质层体积分布及力学性能有良性影响。
[关键词]维医学埋沙疗法；骨性关节炎；骨质层；交互式的医学影像控制系统；三点弯曲试验
骨性关节炎(osteoarthritis，OA)是一种以关节软骨的变性、破坏及骨质增生为特征的慢性关节病。OA多发于中老年人，少数发生于青年人；其病理学特征是随着软骨基质内糖蛋白的丢失，关节表层的软骨被降解，在承受外部载荷时，受载部位出现断裂，软骨表面开始细丝化，慢慢变薄直至消失[1,2]。
在独特的气候和地理条件下，维医学沙疗(下文中简称沙疗)能有效治疗各种类型的关节炎、风湿病、慢性腰腿痛等疾病[3，4]，其机制主要与天然热沙中某些矿物质所发挥的生物矿化作用和生物化学效应有关[5-7]。
骨力学是生物力学的重要分支之一，主要研究骨组织在外力作用下的力学特性和骨骼受力后的生物效应，是评价骨骼的可靠方法[8]。骨力学性能指标如最大正应力、最大载荷及断裂挠度等主要反映内在质量，不受骨尺寸大小的影响[9]，与骨质量有密切关系，是评价患有关节炎股骨的理想指标。
动物实验是研究OA的必要手段之一，目前的研究模型有关节固定法、闭合关节刻痕法等[10]。本研究以成年新西兰大白兔的股骨作为实验对象，采用关节内注射化学物质诱导法造模，通过对致病的OA模型给予沙疗，综合CT扫描和三点弯曲试验，分析沙疗对OA兔股骨骨量及力学性能的影响，为研究该病的康复治疗方法提供依据。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1动物17只5～6月龄的成年雄性新西兰大白兔，体质量为(3.8±0.2)kg，由新疆医科大学动物实验中心提供。动物生产许可证号码为SCXK(新)-，使用许可证号码为SCXK(新)-。
1.1.2主要试剂和仪器木瓜蛋白酶(papain)由上海生工生物工程科技有限公司提供；交互式的医学影像控制系统(materialise’sinteractivemedicalimagecontrolsystem,MIMICS)；宏基A计算机；Siemens/Emotion6排螺旋CT(最小断层厚度为0.3mm，像素为×)；CMT万能实验机。
1.2方法
1.2.1OA模型建立及鉴定饲养3个月使动物成年并适应饲养环境后，分别在第1、4、7日，经右后腿膝关节腔内注射3%木瓜蛋白酶(剂量0.3mL/kg)建立OA模型。7d后，随机取1只动物进行解剖，鉴定建模情况[11],以左腿膝关节作为正常对照。
1.2.2实验分组16只动物的右膝随机分为沙疗组和对照组(n=8)。沙疗：在新疆大学南校区建立的室内沙疗室内进行沙疗，通过9盏红外线灯加热，使沙体温度与吐鲁番沙疗场沙体在7、8月份17：00—19：00的温度基本吻合。每日北京时间11:30—12:00和16：30—17:00对沙疗组给予2次各30min的埋沙治疗。对照组不给予沙疗。
1.2.3后腿股骨CT扫描共进行4次CT扫描，采集后腿股骨Di
