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显微CT助工程师修补骨骼
www.med8th.com  |  2005年2月23日

医学捌号楼2月23日细胞组织工程师可以从很多种类的活细胞中、生物材料和蛋白质中选择材料,来修补骨缺损。但是要找到最佳组合方案,则需先进技术以跟踪愈合过程。

美国乔治亚技术公司推荐显微X线断层照相术(micro-CT),来寻找修补骨骼的更佳方案。显微CT的图像比传统CT清晰100万倍。通过在体外和体内收集三维图象,显微CT扫描技术能够同时观察到血管新生过程和骨矿化过程。组织修复时,血管长入组织内的过程称之为血管新生;再生骨硬化时矿物质结晶的过程称之为骨矿化。

乔治亚技术中心(Georgia Tech)用这种新技术研制骨移植代用品,使之既具有同种异体移植物的实用性和结构完整性,又具有自体移植物的良好愈合效果。同种异体移植物使用捐赠人的骨骼,自体移植物使用病人自己的骨骼。

传统X线CT仅显示骨骼的二维图像,新的显微CT技术提供高解析的三维图象, 能够看到骨骼修复中的血管新生和骨矿化过程。使得细胞组织工程师能够优化移植物的设计。

美国乔治亚技术暨爱莫里生物组织工程中心的研究主管,罗伯特·古登宝博士领导了这项研究,古登宝也是乔治亚机械工程技术学院的副教授。

“我们用三维成像技术确定血管新生和骨矿化的数量,以评估哪种组织工程方案能最好最快地恢复骨骼功能,”古登宝说。“我们一直知道血管新生过程在骨骼再生中非常重要,但是以前一直没有好办法测量它。”

古登宝领导的研究小组,用显微CT研究粉碎性骨折的愈合,以及骨癌手术和严重外伤造成的大段骨缺损的修补。大段骨缺损一般用同种异体移植物修补,因为大段骨结构要在捐赠人那里获得。

为了避免同种异体移植物把捐赠人的疾病传给病人,移植骨要经过消毒,因而是死的。异体移植骨没有活细胞,而活细胞能帮助移植骨与原有骨更好的结合。所以异体移植的愈合效果比自体移植差,病人有30%在一年内再次发生骨折。活体自体移植的结合效果较好,但是修补需要大量的骨骼,经常由于从病人其它地方切除的骨骼太大,而造成额外的病痛。

乔治亚技术中心的显微CT成像仪用于研究,改进或替代临床移植骨的组织工程方案。比如,古登宝和他在罗切斯特大学的同事,已经探索了使死的异体移植骨复活的多种方法。用含活骨髓细胞的生物材料包裹异体移植骨,或者注入生物活性基因,明显地加速了异体移植骨的修复和结合过程。

传统CT扫描能够为医生提供骨密度情况,而显微CT更能提供高清晰度的血管新生和骨矿化的三维数据,为医生提供骨骼结构和血流信息。虽然还没有应用到临床,显微CT技术已经为研究移植骨如何结合人体,提供了前所未有的高端数据。

由于能提供血管网的精细三维图象,这项技术除了用于研究骨骼再生,还能用于研究血管损伤、椎间盘退行;寻找血管增生区域来早期发现肿瘤,血管增生经常指示有肿瘤生长。 (编辑:俦讴)

 

Original Report: New Georgia Tech micro-CT imaging technique to help tissue engineers improve bone regeneration

 

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