動物模型構建與評估丨股骨頭壞死大鼠模型構建

股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head, ONFH）大鼠模型是研究該疾病發病機制、評估干預措施的重要工具。在大鼠的正常組中，對股骨頭的血管供應進行大體解剖并獲取圖像用于三維重建。采用微血管造影技術大鼠明確股骨頭周圍的血管解剖結構。

實驗步驟

首先，經腹腔注射2%戊巴比妥鈉（40 mg/kg）麻醉大鼠，隨后打開胸腔，切斷下腔靜脈（IVC）以充分放血。接著，通過插入左心室的針頭，以約120 mmHg的壓力灌注含肝素鈉（100 U/mL）的0.9%生理鹽水，沖洗血管系統。隨后，在相同壓力下灌注含放射性對比劑的硫酸鋇混懸液進行血管造影固定。

完成灌注后，通過大體解剖觀察股骨頭的血管分布并取下股骨頭進行顯微CT（micro-CT）掃描。采用micro-CT進行微血管造影以清晰顯示股骨頭及其血供情況。沿縱軸共采集1024層CT圖像，分辨率高達9.41 μm（高分辨率模式）。基于原始數據對連續斷層圖像進行三維重建。

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通過定位股骨頭周圍的血管結構，識別出三組主要供應股骨頭骨骺的血管：前上支、后支和下支的圓韌帶動脈。通過顯微鏡識別供應股骨頭的前上支圓韌帶動脈，并使用顯微外科器械和雙極電凝對其進行逐一分離并電灼以誘導局部有效缺血，從而建立缺血性股骨頭壞死模型。手術采用改良的人類全髖關節置換術（THA）的直接前方入路，關節切開后以9-0縫線縫合。僅對大鼠左側股骨頭進行該手術。對照組則按相同方式暴露前上支圓韌帶動脈，但不進行電灼處理。每組分別在術后5周和10周兩個時間點各處死5只大鼠并采集股骨頭用于后續分析。

正常大鼠股骨頭的血供主要由前上支、下支和后支圓韌帶動脈共同供應，其中前上支圓韌帶動脈是股骨頭骨骺動脈的主干

組織病理學分析

股骨頭樣本在進行micro-CT掃描前，先以10%福爾馬林固定2天。掃描完成后，使用10%乙二胺四乙酸（EDTA）脫鈣3周。隨后將樣本石蠟包埋并切成5 μm厚的切片，進行蘇木精-伊紅（H&E）染色。對股骨頭組織切片進行盲法評估，選取連續3張切片進行定性分析。通過觀察骨細胞陷窩內是否存在細胞體或僅含固縮核，判斷陷窩是否為空；若在連續3張切片中均無完整細胞體，則判定為“空陷窩”。

Micro-CT分析

股骨頭使用micro-CT系統掃描，參數設置為：電壓80 kV，電流500 μA。自動測量松質骨相關參數，包括骨體積分數（BV/TV）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁數量（Tb.N）和骨小梁間距（Tb.Sp）。分析區域為股骨頭骨骺部松質骨，在冠狀面手動勾畫ROI。每例樣本取多個層面測量值的平均值作為最終結果。此外，在micro-CT中軸冠狀面上測量股骨頭骨骺的高度與寬度，計算其高寬比以評估股骨頭變形程度：比值越低，塌陷越嚴重。

參考文獻

• Lv Y, Qiu X, Liu G, Wang Y, Zhang Y, Li W, Zhu Z. A novel model of traumatic femoral head necrosis in rats developed by microsurgical technique. BMC Musculoskelet Disord. 2022 Apr 21;23(1):374. doi: 10.1186/s12891-022-05289-7. PMID: 35449009; PMCID: PMC9022312.

• Qiu X, Shi X, Ouyang J, Xu D, Zhao D. A method to quantify and visualize femoral head intraosseous arteries by micro-CT. J Anat. 2016;229(2):326–333. doi: 10.1111/joa.12475.

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