动物模型在部分关节置换材料体内评估中的应用与挑战：范围综述（第二部分）

这篇综述系统总结了部分关节置换材料（HBM）在动物模型中的体内评估方法，聚焦材料类型（金属/陶瓷/聚合物/合成碳）、动物模型选择（犬类/兔/羊）及软骨损伤评估技术（步态分析/影像学/组织学染色）。文章揭示了当前研究在标准化方法（如OARSI评分系统）和跨物种比较方面的局限性，为优化临床前HBM评估体系提供了重要参考。

　　

1 引言

部分关节置换术（Hemiarthroplasty）通过仅替换受损侧关节面，最大程度保留健康软骨和骨组织，但其临床效果常因植入材料对侧软骨的加速磨损而受限。本综述作为系列研究的第二部分，聚焦动物模型在部分关节置换材料（HBM）体内评估中的应用，系统梳理了金属（63%研究）、陶瓷（17%）、聚合物（33%）和热解碳（PyC，17%）等材料的测试方法学差异。

2 方法

通过Covidence系统对3509篇文献进行筛选，最终纳入24项体内研究。数据提取涵盖三大维度：材料类型（如钴铬合金/钛合金）、动物模型特征（犬类占46%，生存期2-104周）及评估方法（58%使用番红-O染色）。值得注意的是，仅6项研究（25%）进行了不同HBM的对比测试。

3 结果

3.1 材料选择趋势

金属材料主导研究（15项），其中钴铬合金（CoCr）占比最高（10项）。聚合物中聚乙烯醇（PVA）水凝胶成为新兴焦点（7项），其与钛网或纳米羟基磷灰石的复合结构显示出软骨保护潜力。在6项对比研究中，5项发现金属材料劣于陶瓷或PyC，表现为更早出现软骨细胞簇聚和蛋白聚糖流失。

3.2 动物模型特征

犬类模型多用于髋/膝关节（8项），其1.3mm软骨厚度接近人类（2.35mm），但近年转向兔（软骨0.5mm）和羊模型的趋势明显。研究普遍采用"骨骼成熟"动物，但具体年龄标准模糊——羊模型报道跨度达18-60个月，这可能导致软骨代谢活性差异。

3.3 评估方法局限

54%研究依赖主观步态观察，仅3项使用测力台量化负重差异。组织学分析虽全覆盖（24项），但评分系统混乱：9项采用改良Mankin评分，其子类别从4项（表面结构/细胞排列）到6项（骨赘形成）不等；仅1项使用现代OARSI分级系统。影像学评估更显薄弱，仅8%研究通过扫描电镜直接观察软骨超微结构。

4 讨论

犬类模型的"厚软骨优势"正被兔/羊模型的成本效益挑战。值得注意的是，兔膝关节在104周长期实验中表现出与人类相似的进行性软骨退化模式，但其多变载荷分布可能干扰数据解读。在评估体系方面，组织学染色选择（番红-O vs 甲苯胺蓝）直接影响蛋白聚糖定量结果，而软骨评分系统的不统一严重阻碍跨研究比较。

金属材料的临床矛盾引人深思：尽管15项研究证实其加速软骨磨损（CoCr组6周即出现潮线破坏），但仍是当前金标准。这可能源于大型动物研究中PyC（弹性模量4GPa）与软骨（0.5-1.5MPa）的力学匹配优势尚未在人体验证。

5 结论

当前HBM评估存在"三重割裂"：材料-模型-方法学的组合缺乏理论依据。未来研究需建立分级评估框架——大型动物（羊）用于终末期验证，小型模型（兔）适合初筛；定量步态分析应结合延迟增强MRI（dGEMRIC）实现早期软骨退变监测；推荐采用OARSI评分替代传统Mankin系统以提升结果可比性。这些改进将助力开发新一代仿生HBM，特别是针对腕/踝等多关节复杂力学环境的定制化解决方案。