CN105640664A - 一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于生物医学领域，提供了一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具及其应用。所述用于猪膝关节软骨缺损造模的所述器具包括呈管状设置的主体，所述主体包括相互连接的用于握持的握持段和用于测量的测量段，其中，所述测量段呈圆台状，且所述测量段的外径在背离所述握持段的方向上渐缩设置，所述测量段外壁设置有用于测量深度的刻度标尺，所述刻度标尺的刻度沿垂直于所测量段的轴线方向平行设置。

Description

一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具及其应用
技术领域
本发明属于生物医学领域，尤其涉及一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具及其应用。
背景技术
关节软骨缺损是一类常见疾病,常由运动损伤造成,好发于运动量较大的青年。传统的手术治疗还未能较好实现透明软骨修复，组织工程化软骨的问世，为修复关节软骨缺损提供了新的思路。应用组织工程技术进行关节软骨缺损再生修复，已成为软骨缺损治疗的研究热点。
组织工程软骨产品的临床前研究依赖动物实验，目前，兔、鼠等为软骨缺损常用的动物模型，而制备软骨缺损动物模型的方法也较多，包括在兔、鼠等动物股骨髁上用骨钻钻孔直接破坏关节软骨及软骨下骨等方法。由于兔、鼠等动物模型的生理及关节结构与人差异较大，并且小型动物关节较小，进行软骨缺损的回植修复手术较为困难，不能很好应用于组织工程软骨产品的临床前研究，因此在软骨组织工程研究中所选用的动物模型已经向膝关节较大的大型动物如猪、羊等方向转变。
现时以猪为模型的软骨组织工程研究应用相对较少，对其软骨各层厚度研究无考究，通常采用在股骨髁上用骨钻钻孔直接破坏关节软骨及软骨下骨等方法进行软骨损伤造模。然而，由于通常钻孔的深度均超过软骨下骨，忽视了正常软骨与软骨下骨间的钙化层结构，因此对于一些涉及单纯软骨层及钙化层作用的研究具有限制性。且应用传统方法制备的软骨缺损模型，其直径标准及所用工具不统一，可能对软骨修复效果评价产生误差。因此，针对不同的研究而使软骨缺损造模深度等参数具有可控性对于软骨缺损修复治疗的动物实验研究具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，旨在解决现有不存在猪膝关节软骨缺损造模的专用器具、以及常用膝关节软骨缺损造模器具由于统一的形状和直径设置、导致得到的模型影响软骨修复的问题。
本发明的另一目的在于提供一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具的应用。
本发明是这样实现的，一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，所述器具包括呈管状设置的主体，所述主体包括相互连接的用于握持的握持段和用于测量的测量段，其中，所述测量段呈圆台状，且所述测量段的外径在背离所述握持段的方向上渐缩设置，所述测量段外壁设置有用于测量深度的刻度标尺，所述刻度标尺的刻度沿垂直于所测量段的轴线方向平行设置。
以及，所述用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用。
本发明提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，所述测量段外壁设置有刻度标尺，可以采用统一的软骨缺损制备套件对猪膝关节软骨进行软骨损伤建模，可以有效避免缺损形状和直径因素对软骨修复带来的影响。且本发明提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，可以使得软骨缺损造模时缺损层可控，应用起来简便、快速，能够规范以猪为动物模型进行软骨缺损修复的实验研究。
本发明提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用，可以根据所述测量段的标尺刻度，有效控制钻孔深度(即缺损层可控)，从而获得用于单纯第一软骨层、钙化层或软骨下骨层的软骨损伤模型，得到结构更为精确、且误差小的模型，有利于获得更为准确的研究实验数据。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具结构图；
图2是本发明实施例提供的海南五指山猪软骨组织HE染色图；
图3是本发明实施例提供的含有通孔的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具结构图；
图4是本发明实施例提供的器具用五指山猪膝关节软骨缺损造模结果图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，所述器具包括呈管状设置的主体1，所述主体1包括相互连接的用于握持的握持段11和用于测量的测量段12，其中，所述测量段12呈圆台状，且所述测量段12的外径在背离所述握持段11的方向上渐缩设置，所述测量段12外壁设置有用于测量深度的刻度标尺121，所述刻度标尺121的刻度沿垂直于所测量段12的轴线方向平行设置。
具体的，本发明实施例中，所述用于猪膝关节软骨缺损造模的器具的材质不受限制，本领域用于软骨缺损器具的材料均可用于本发明实施例。
本发明实施例中，所述测量段12是用于猪膝关节软骨缺损造模时钻孔深度的部位，所述测量段12的长度即为钻孔取样可达的最大深度，根据所述猪膝软骨组织的结构，优选为0.8-9.6mm，更优选为6-9.6mm，具体可为0.8mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm、3.2mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、9.6mm。
本发明实施例中，为了获得大小均匀的软骨损伤模型，所述测量段12为内径大小均一的空心圆台状。将所述测量段12设置成下端细上端粗的空心圆台状结构，有利于所述器具钻孔取软骨组织样品。作为优选实施例，所述测量段12背离所述握持段11的底面直径(d2)为4-8mm；和/或所述测量段12与所述握持段11相连的端面直径(d1)为6-10mm。具体的，所述测量段12末端管壁越薄(即所述主体的内腔直径(d)与所述测量段背离所述握持段的底面直径(d2)越接近)，器具越锋利，有利于快速获取软骨样品、实现软骨损伤建模。作为进一步优选实施例，所述主体的内腔直径(d)等于所述测量段背离所述握持段的底面直径(d2)。所述主体内腔的具体直径大小，取决于软骨缺损模型的缺损面积。
本发明实施例所述刻度标尺121根据所述猪膝关节软骨组织的结构来进行设置，具体的，为了在猪膝关节软骨损伤建模过程中获得完整、未被破坏的钙化层，所述刻度标尺121的刻度单位长度以所述猪膝关节第一软骨层(即普通软骨层)的厚度进行设置。作为优选实施例，所述刻度标尺121的刻度单位长度为猪膝关节第一软骨层的厚度。由于猪钙化层以上的软骨厚度为0.8±0.05mm,作为进一步优选实施例，所述刻度标尺121的刻度单位长度为0.75-0.85mm。作为具体实施例，所述刻度标尺121的刻度单位长度为0.8mm。本发明实施例所述刻度标尺121的刻度形状不受限制，可以为连续的环状、间断的环状、连续的弧状、间断的弧状等，其中，间断的环状和间断的弧状可以通过多个间断的点或线形成。当然，应当理解，本发明实施例所述刻度标尺121可以有对应的刻度数值。本发明实施例提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，可以根据实际建模的研究目的(如第一软骨层、钙化层、软骨下骨层)来调控钻孔深度，从而获得形状、直径统一且完整的各层模型。
本发明实施例中，所述猪膝关节第一软骨层的厚度测定，可以采用HE染色的方法实现，具体的操作过程可参照下述步骤：
将切好的猪膝关节软骨石蜡切片(可优选采用9月龄的海南五指山猪的切片)按如下操作进行染色，二甲苯Ⅰ(30min)→二甲苯Ⅱ(30min)→100％Ⅰ的乙醇(10min)→100％Ⅱ的乙醇(10min)→95％的乙醇(5min)→90％的乙醇中(5min)→80％的乙醇(5min)→自来水浸泡5min→苏木精染核5min→水洗→1％的盐酸酒精分化→水洗→弱氨水返蓝→水洗→镜下观察→伊红染质(15min)→水稍洗→80％的乙醇(1min)→95％的乙醇Ⅰ(1min)→100％Ⅰ的乙醇(5min)→100％Ⅱ的乙醇中(10min)→二甲苯Ⅰ(10min)→二甲苯Ⅱ(10min)→中性树胶封片，
完成上述操作后于显微镜下获取图像，根据图像计算五指山猪钙化层以上软骨层厚度，本发明实施例获得的海南五指山猪软骨组织HE染色图如图2所示，根据标尺计算五指山猪软骨钙化层以上软骨厚度为0.8±0.05mm。
本发明实施例中，所述握持段11是用于控制所述器具进行钻孔方向的部位，所述握持段11的形状没有严格的控制，优选采用更易于手握的圆柱状，所述握持段11的长度也没有明确要求，优选为60-100mm，具体可为60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、88mm、90mm、95mm、100mm。
本发明实施例中，为了更利于将所述器具钻孔取样时残留在器具中的样品取出，作为优选实施例，所述握持段11靠近所述测量段12的一端开设有与所述内腔连通的通孔111，如图3所示。为了便于取样，所述通孔111优选为椭圆形。进一步优选的，所述椭圆形的长轴为10-15mm，短轴为4-6mm。该优选的结构形状，更有利于钻孔样品的取出，也有利于器具的清洗，防止由于清洗不干净造成的动物模型污染。
本发明实施例中，所述握持段11与所述测量段12可以一体相连，也可以通过其他方式固定连接将所述握持段11与所述测量段12连接，连接方式包括活动连接和固定连接，当采用所述活动连接时，可以根据实际需要，更换不同规格的所述测量段12，其中，活动连接的方式包括但不限于螺纹连接连接，固定连接包括但不限于焊接等方式连接。
作为一个具体优选实施例，所述用于猪膝关节软骨缺损造模的器具包括呈管状设置的主体1，所述主体1的内腔直径为4mm，所述主体1包括相互连接的用于握持的握持段11和用于测量的测量段12，其中，所述测量段11呈圆台状，且所述测量段12的外径在背离所述握持段11的方向上渐缩设置，所述测量段12背离所述握持段11的底面直径为4mm；所述测量段12与所述握持段11相连的端面直径为6mm，所述测量段12的长度为9.6mm；所述测量段12外壁设置有刻度标尺121，所述刻度标尺121的刻度沿垂直于所测量段12的轴线方向平行设置，所述刻度标尺121的刻度单位长度为0.8mm；所述握持段11为圆柱形，长度为88mm，所述握持段11靠近所述测量段12的一端开设有与所述内腔连通的通孔111，所述通孔111呈椭圆形，且所述椭圆形的长轴为14mm，短轴为5mm。
本发明实施例提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，所述测量段外壁设置有刻度标尺，可以采用统一的软骨缺损制备套件对猪膝关节软骨进行软骨损伤建模，可以有效避免缺损形状和直径因素对软骨修复带来的影响。且本发明实施例提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，可以使得软骨缺损造模时缺损层可控，应用起来简便、快速，能够规范以猪为动物模型进行软骨缺损修复的实验研究。
以及，本发明实施例还提供了所述用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用。
作为优选实施例，所述用于猪膝关节软骨缺损造模的器具的应用的方法为：将所述器具的测量段锤进待建模的猪膝关节软骨，通过所述刻度标尺控制锤进深度进行取样建模。具体的，当钻孔深度打第一根刻度线时停止，取出器具，用镊子剥离第一软骨层，可获得钙化层；若缺损深度需要达到钙化层，可依据刻度标尺上的刻度线调整钻孔深度。
本发明实施例提供的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用，可以根据所述测量段的标尺刻度，有效控制钻孔深度(即缺损层可控)，从而获得用于单纯第一软骨层、钙化层或软骨下骨层的软骨损伤模型，得到结构更为精确、且误差小的模型，有利于获得更为准确的研究实验数据。本发明实施例针对不同的研究而使软骨缺损造模深度等参数具有可控性，对于软骨缺损修复治疗的动物实验研究具有重要的意义。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具包括呈管状设置的主体，所述主体的内腔直径为4mm，所述主体包括相互连接的用于握持的握持段和用于测量的测量段，其中，所述测量段呈圆台状，且所述测量段的外径在背离所述握持段的方向上渐缩设置，所述测量段背离所述握持段的底面直径为4mm；所述测量段与所述握持段相连的端面直径为6mm，所述测量段的长度为9.6mm；所述测量段外壁设置有刻度标尺，所述刻度标尺的刻度沿垂直于所测量段的轴线方向平行设置，所述刻度标尺的刻度单位长度为0.8mm；所述握持段为圆柱形，长度为88mm，所述握持段靠近所述测量段12的一端开设有与所述内腔连通的通孔，所述通孔呈椭圆形，且所述椭圆形的长轴为14mm，短轴为5mm。
实施例2
一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用，方法为：将所述器具的测量段锤进待建模的猪膝关节软骨，通过所述刻度标尺控制锤进深度进行取样建模。
使用本发明实施例提供的定制加工的猪膝关节软骨缺损造模的器具对五指山猪膝关节软骨缺损造模如图4所示，其中4A所示造模深至0.8mm处；4B所示直径6mm和直径4mm的缺损，其中4mm缺损在钙化层以上，即0.8mm深处，而6mm缺损已在钙化层；4C所示6mm缺损已过钙化层，而4mm缺损已达软骨下骨，深1.6mm，及造缺损至第二刻度处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述器具包括呈管状设置的主体，所述主体包括相互连接的用于握持的握持段和用于测量的测量段，其中，所述测量段呈圆台状，且所述测量段的外径在背离所述握持段的方向上渐缩设置，所述测量段外壁设置有用于测量深度的刻度标尺，所述刻度标尺的刻度沿垂直于所测量段的轴线方向平行设置。
2.如权利要求1所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述刻度标尺的刻度单位长度为猪膝关节第一软骨层的厚度。
3.如权利要求2所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述刻度标尺的刻度单位长度为0.75-0.85mm。
4.如权利要求1-3任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述握持段靠近所述测量段的一端开设有与所述内腔连通的通孔。
5.如权利要求1-3任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述测量段背离所述握持段的底面直径为4-8mm；和/或
所述测量段与所述握持段相连的端面直径为6-10mm。
6.如权利要求1-3任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述主体的内腔直径等于所述测量段背离所述握持段的底面直径。
7.如权利要求1-3任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述通孔呈椭圆形，所述椭圆形的长轴为10-15mm，短轴为4-6mm。
8.如权利要求1-3任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具，其特征在于，所述测量段的长度为0.8-9.6mm；和/或
所述握持段的长度为60-100mm。
9.如权利要求1-8任一所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具在猪膝关节软骨缺损造模领域的应用。
10.如权利要求9所述的用于猪膝关节软骨缺损造模的器具的应用的方法为：将所述器具的测量段锤进待建模的猪膝关节软骨，通过所述刻度标尺控制锤进深度进行取样建模。
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Application publication date: 20160608

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