固定2 h后，两组均可见清晰骨折线，断端呈无明显移位的稳定横形与短斜形骨折，均未见明显骨膜反应。固定4周后，两组骨折线开始变模糊，断端见大面积梭形低密度骨痂阴影。固定6周后，两组骨折线接近消失，骨痂部分被吸收而面积缩小、密度增高，骨痂连接在一起形成皮质骨桥，骨髓腔部分已通、部分接近再通。
2.2.2   愈合质量评分及灰度值比较   两组固定2 h、4周、6周后的X射线评分及固定2 h、4周后的骨折部位灰度值比较差异无显著性意义(P > 0.05)，杜仲胶夹板组固定6周后的骨折部位灰度值高于石膏组(P < 0.05)，见表4。



2.3   两组兔胫骨大体观察结果    见图5。

固定6周后，杜仲胶夹板组除3只出现畸形愈合外，其余兔骨折线基本消失，骨折断端由梭形的骨痂联接，联接较牢固，部分外骨痂被吸收，皮质骨密度接近正常水平；石膏组除4只出现畸形愈合外，其余兔骨折线消失，骨折断端由梭形的骨痂联接，少部分外骨痂被吸收，骨折处皮质骨密度接近正常水平。
2.4   两组兔胫骨组织形态学观察结果   见图6。

固定6周后，杜仲胶夹板组可见粗大的新生骨小梁，其边缘大量立柱状成骨细胞附着，小梁间隙缩小融合形成板层骨，骨板陷窝内充盈大量骨细胞，髓腔已部分再通；石膏组新生骨小梁呈网状，小梁边缘大量成骨细胞附着，小梁间隙较大呈编织骨，陷窝内充盈大量骨细胞，髓腔内可见大量横切的小动静脉和毛细血管，内有血细胞，小梁表面偶见破骨细胞。
2.5   两组兔并发症观察结果   见图7。

固定2 h、2周、4周、6周后，杜仲胶夹板组与石膏组的肿胀数分别为0，1，1，1只与1，1，2，3只，紫黯数分别为0，0，1，2只与0，1，2，3只，外固定脱落数分别为0，1，2，3只与1，3，5，6只(杜仲胶夹板在肢端肿胀严重时人为拆除，石膏固定肢端肿胀消退后存在自行脱落)，组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。杜仲胶夹板组与石膏组的移位及畸形愈合数分别为1，2，3只与2，3，4只，组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)。固定6周后，杜仲胶夹板组与石膏组的轻、中、重压疮数分别为1，2，1只与2，2，4只，组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表5。

小夹板固定是中医骨伤科学经典固定疗法，贯彻固定与活动结合、骨与软组织并重、局部与全身兼顾的原则[1]，具有随骨随行、随紧随松、创伤小、费用低廉的特点[2]。传统的夹板通常以杉木为材料，因塑形不理想、笨重不便、透气性差、松紧度不易控制等局限[3]，影响骨折愈合速度及患者功能恢复[4]。中医经典的弹性外固定技术面临衰落。石膏固定目前在临床广泛应用，因质地坚硬存在诸多局限，如易造成关节纤维性强直、肢体坏死、失稳移位等并发症[5]。因此在传统固定技术基础上，研发轻便可塑形、透气透光的新材料，将为解决闭合骨折外固定的诸多矛盾提供新突破。

杜仲为杜仲科杜仲属多年生落叶乔木，是中国特有树种[6]，有 “植物黄金”之称。中药杜仲为杜仲树的干燥树皮，有超过2 000年的药用历史，具有补肝肾、强筋骨和安胎功效[7]。杜仲胶存在于杜仲叶、皮、籽等含胶细胞的天然高分子材料中，最小结构单元为反式-1，4-聚异戊二烯。与其他硫化橡胶相比，杜仲胶具有优异的抗疲劳特性、较小的流动阻力、较低的动态发热量和较好的耐磨特性[8-9]；与其他形态记忆聚合物相比，杜仲胶具有变形恢复能力强和转变温度易控的优势[10-11]。课题组合作单位前期开展了以杜仲胶作为运动护具的防护性能研究[12]，发现杜仲胶作为防护材料的最优条件是添加4 phr[phr表示对每100份(以质量记)橡胶(或树脂)添加的份数]热膨胀物理微球和1 phr硫磺，压缩回复吸收功为28 MJ•m-3，最大传递冲击力为750 N。结晶区抵抗瞬时高速冲击，无定型区承受准静态压缩应力，适度的三维交联网络使杜仲胶具有形态记忆功能。为进一步开发杜仲胶在运动损伤方面的医疗价值，此次实验以闭合性骨折兔模型为研究对象，探讨杜仲胶作为夹板材料用于骨折外固定的可行性。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

1.1   设计   随机对照动物实验，计量资料采用独立样本T检验或非参数检验，计数资料采用卡方检验。
1.2   时间及地点   实验于2021年1-5月在中国中医科学院中药研究所大动物实验室及北京中医药大学第三附属医院放射科完成。
1.3   材料
1.3.1   实验动物   健康雄性新西兰家兔35只，6月龄，SPF级，体质量2.5-3.0 kg，由北京昌扬西山养殖中心提供，行政许可证号： SCXK京2016-0007，质量合格证号：No.110329210100000664。单笼饲养，温度20-22 ℃，湿度40%-60%，12 h光照，清洁级饲料，自由摄食、饮水。实验经中国中医科学院中药研究所动物实验福利伦理委员会批准，伦理审查编号：AN-1001-2021C001。依照中华人民共和国科学技术部2006年颁布的《关于善待实验动物的指导性意见》处置实验动物。
1.3.2   仪器及试剂   见表1，2。

1.4   实验方法   
1.4.1   闭合骨折模型的制备   首先，俯卧位盒式固定动物，于髋关节至踝关节部备皮、碘伏溶液消毒。标记左侧胫骨前侧面下1/3与中1/3交界线为目标骨折点，并分别于目标骨折点、胫骨上1/4点、下1/4点处局部注射1%的利多卡因1 mL。其次，于胫骨内侧面上1/4点、垂直胫骨长轴方向，电钻打入2.0 mm直径的克氏针；于胫骨内侧面下1/4点、垂直于胫骨长轴，电钻打入1.0 mm宽度的针刀。用于临时杜仲胶夹板的固定，防止骨折后夹板固定前的骨折断端短缩移位。然后，术者一右手抓颈部毛皮提起兔、左手托其臀部，将左胫骨固定于特殊设计的闭合骨折固定器卡槽(体位为胫骨前面朝上、背面朝下，骨折点对准闭合骨折固定器刀头)。最后，术者二顺时针旋转转盘，至刀头缓慢下降至接触皮肤面，继续旋转使刀头以5 mm/min的速度下降，待听到接触点“咔”响后，抬高刀头，取出左下肢，立即固定，见图1。

模型成功判定标准：①大体观察：骨折局部皮肤完整，无精神不振、无饮食及尿便异常、无趾端肿胀及颜色改变；②X射线片影像学：正侧位图像均呈现简单横形或斜形骨折、无明显断端旋转及移位。
1.4.2   动物分组与骨折固定   选出造模成功的30只兔，采用随机数字表法随机分成杜仲胶夹板与石膏组，每组15只。

杜仲胶夹板组：采用杜仲胶夹板固定。骨折前先根据兔左下肢形状裁剪出用于外固定的形态记忆夹板，编号后置于50 ℃温水中软化以备用。骨折后即刻，取出软化的形态记忆杜仲胶夹板，根据左下肢形态塑形；分别取下临时固定夹板改为杜仲胶夹板。留出夹板外围固定端口，待X射线片拍摄完成后进行最终固定(以备骨折错位后的重新固定)，见图2。

石膏组：采用直腿双托石膏外固定。牵引模型左下肢使之成一直线，并在维持这一状态下予以前、后石膏托外固定。先固定前石膏托，分别取下内外侧的临时固定夹板，再固定后石膏托，维持屈膝屈髋位外固定，然后外用弹力绷带固定，见图2。 
1.5   主要观察指标   
1.5.1   一般状态观察   每日观察并记录各组兔的精神、活动、尿便以及趾端颜色、肿胀等。若出现明显肿胀或紫黯，立即给予云南白药喷雾局部外喷，3次/d；2 d后症状未见改善或控制，则调整夹板或石膏的松紧，并继续观察。若调整后不再进展则继续当前松度，若调整后症状仍未见改善则继续调整，直到症状控制或重新固定。
1.5.2   X射线片影像学观察   于造模后即刻对所有兔双后肢进行X射线检测，用以评估造模情况。固定后2 h、4周、6周进行X射线片检测，用以观察固定后骨折断端愈合情况。X射线检测参数，照射电压：60 kV；照射电流：250 mA；照射量：32 mAs；照射时间：128 ms。由3名观察者(2名高年资骨科主治医师，1名经验丰富的放射科医师)按BECK等[13]评分系统进行骨折愈合状况半定量评定，见表3，如有异议，通过讨论最终达成一致意见为准。骨痂密度分析参照文献灰度值算法[14]：灰度值=R×0.3+G×0.59+B×0.11，其中R为红、G为绿、B为蓝。

1.5.3   大体观察   固定6周后，耳缘静脉注射过量戊巴比妥100 mg/kg处死兔，大体观察骨折断端的骨折线、内外骨痂及桥梁骨痂等。
1.5.4   组织形态观察   将胫骨标本于骨折部上下方各1 cm处锯断，体积分数10%甲醛固定备用，切片进行苏木精-伊红染色。
1.5.5   并发症观察   固定后2 h、2周、4周、6周观察兔肢端肿胀及颜色变化；固定后2，4，6周观察骨折断端移位及断端移位情况；固定后6周取材时观察压疮情况。
1.6   统计学分析   采用SPSS 19.0软件对资料进行统计分析。数据以x±s表示。经正态性检验和方差齐性检验后，计量资料采用独立样本T检验或非参数检验，计数资料采用卡方检验。以P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经北京中医药大学生物统计学专家审核。

长骨干开放骨折模型断端平整、固定不稳定而易引起不同的愈合反应[15]，与临床实际区别较大。闭合骨折模型主要利用三点受力原理借助带有重物的钝性铡刀从高处落下[16-17]，该法更接近实际骨折发生，但因打击部位难统一、受力不均匀而可控性较差。故此次实验综合饲养成本、骨骼结构性能、骨折固定难度及依从性等条件，选择新西兰兔为模型动物[18]，并在经典三点受力闭合骨折模型基础上，通过控制铡刀下降速度与位移对骨折器械加以改进，提高骨折类型的统一性。

医用骨伤夹板是最常用的外固定性器材，是骨折快速愈合和恢复的重要工具之一。随着现代科技不断发展，医用骨伤夹板的材料、规格、性能也不断更新。早期的创新是形态和组合方式的改进[19]，例如：王希军等[20]、MARTURANO[21]、都广全等[22]根据各部位的解剖结构对木质夹板的规格创新，以增加不同部位的适应性。之后开始在材料学上进行改进，例如：程瑞香等[23]将石膏夹板与木质夹板两种材料组合，设计了一种微米厚度刨花腕部骨伤固定夹板，以石膏为胶凝材料，以具有生物弹性的轻软微米厚度的刨花作为填充增强材料，具有较好的透气性、可塑性、韧性及无毒无味、质轻等特点；汤黎明等[24]采用异氰酸脂和聚醚多元醇设计出一款泡沫夹板，具有固化速度快、塑形性高的优势。目前，临床应用比较广泛的是聚氨酯复合材料骨伤固定夹板，该产品由多层玻璃纤维或聚酯纤维的非织造布为基布，涂浸聚氨酯胶使之黏结为一体，具有固化成型快、高强等优势。近几年，在材料学创新的基础上引入压力传感器[25]、3D打印等人工智能技术[26]，使夹板性能更智能。而上述夹板多是在研发阶段，目前医用耗材领域应用最为普遍的为分子医用夹板，但其成本、材料、卫生清洁、使用后如何处理亟待解决；其次为石膏，其最大的优点是良好的塑性性能，但质地坚硬[27]；经典小夹板固定最大的优势是固定与活动结合、骨与软组织并重，但较笨重、不易透气[28]。不同的固定对骨折愈合的影响不同，其影响程度如何，是判断某种固定优劣的一个重要评定指标。课题组在已有固定方法的基础上对外固定材料做出新的探索，寻找兼具可塑性、弹性固定性能的新型材料。

杜仲Eucommia ulmoides Oliv.为杜仲科杜仲属多年生落叶乔木，是中国特有树种，为国家二级珍贵保护树种，有“植物黄金”之称。中国传统中药材杜仲为杜仲树的干燥树皮，具有补肝肾、强筋骨和安胎的功效，用于治疗肝肾不足、腰膝酸痛、筋骨无力、晕眩、妊娠漏血和胎动不安；杜仲叶为杜仲树的干燥叶，用于治疗肝肾不足、头晕目眩、腰膝酸痛、筋骨痿软。中医经典杜仲中药的给药形式多为不同剂型的口服。杜仲胶为存在于杜仲树组织器官含胶细胞中的一种白色丝状高分子材料[29]，常温下为结晶态的硬质塑料，而经硫化[30]、氯化[31]、氢化[32]、环氧化[33]、接枝[34]、共聚等手段[35]，可表现出不同的材料性能(热塑性、热弹性、高弹性)，具有橡塑二重特性。课题组成员前期通过对比拉伸与压缩应力-应变曲线发现，杜仲胶的屈服强度较低，呈现硬而韧的力学性能，在此基础上研发了根据体型自由塑形的运动护具，并初步证实杜仲胶的此性能可降低外界冲击力对运动员的伤害。骨折固定的强度和方式影响着局部力学环境，决定着骨折愈合的模式。杜仲胶的橡塑二重性能能否为骨折固定提供所需的力学环境呢？此次实验通过X射线片影像学、形态学及并发症的情况，对杜仲胶用作夹板的固定作用进行了评价。

骨折固定2 h后，两组X射线片表现均可见清晰骨折线，断端呈无明显移位的稳定横形与短斜形骨折，未见明显血肿机化表现，骨折愈合的第一阶段为血肿机化期，此时在 X射线片下不易显象。固定4周后，骨折线开始变模糊，断端见大面积梭形低密度骨痂阴影。固定6周后，杜仲胶夹板组除 3只出现畸形愈合外，其余兔骨折线基本消失，骨折断端由梭形的骨痂联接，联接较牢固，部分外骨痂被吸收，皮质骨密度接近正常水平；石膏组除 4只出现畸形愈合外，其余兔骨折线消失，骨折断端由梭形的骨痂联接，少部分外骨痂被吸收，骨折处皮质骨密度接近正常水平。此时期镜下可见粗大的新生骨小梁，其边缘大量立柱状成骨细胞附着，小梁间隙缩小融合形成板层骨，骨板陷窝内充盈大量骨细胞，髓腔已部分再通；石膏组新生骨小梁呈网状，小梁边缘大量成骨细胞附着，小梁间隙较大呈编织骨，陷窝内充盈大量骨细胞，髓腔内可见大量横切的小动静脉和毛细血管，内有血细胞，小梁表面偶见破骨细胞。杜仲胶夹板固定后骨小梁融合成板及髓腔再通，石膏组的骨小梁呈网状较多且存在大量血管新生，推测杜仲胶夹板固定骨折愈合速度有高于石膏固定的趋势。此次实验结果显示，骨折固定2 h后，两组X射线片均未见明显血肿机化表现，骨折愈合的第一阶段为血肿机化期，此时在X射线片下不易显象；固定4周后骨折线开始变模糊，断端见大面积梭形低密度骨痂阴影；固定6周后骨折线接近消失，骨痂部分被吸收而面积缩小、密度增高，骨痂连接在一起形成皮质骨桥，骨髓腔部分已通、部分接近再通。固定6周后，杜仲胶夹板组镜下见粗大的新生骨小梁，大量立柱状成骨细胞附着，小梁间隙缩小并逐步融合形成板层骨，骨板陷窝内充盈大量骨细胞，骨折处髓腔已部分再通。杜仲胶夹板固定后骨小梁融合成板及髓腔再通，石膏组的骨小梁呈网状较多且存在大量血管新生，推测杜仲胶夹板固定骨折愈合速度有高于石膏固定的趋势。

实验的局限性在于：①从固定后的并发症看，固定6周内，杜仲胶夹板组的肿胀、紫黯、移位及畸形愈合及压疮的只数大多存在少于石膏的趋势，考虑后期应扩大样本量，以通过卡方检验对比并发症的统计学差异；②形态学评价只是在固定6周取材的单一时点，需增加愈合过程中不同时点的组织形态学观察；③缺乏固定后骨折局部生物力学及血生化指标比较，尚不能全面反映骨折模型愈合进程的具体差异；④缺乏固定后关节活动度的观察，尚不能充分反映固定效果对关节的影响；⑤缺乏软组织损伤影响的定量评价；⑥基于影像及形态学评价，杜仲胶夹板对实验兔胫骨闭合稳定骨折模型可起到类似石膏的固定作用，但两种固定方式均会引起不同程度的并发症。

综上，杜仲胶作为夹板在闭合骨折外固定中具有较大开发潜力。后期课题组将重复基础实验验证和临床疗效评价，通过扩大样本量，增加生物力学、行为学、生物化学、分子生物学等相关测试，充分开发杜仲胶外固定夹板的材料性能，以提高固定效果、减少并发症。若杜仲胶作为夹板的临床疗效获得循证医学的支持，中医经典的小夹板技术将实现材料学的新突破。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

文题释义：
杜仲胶：是含于杜仲树的丝状物质，为一种天然高分子材料，具有橡塑二重特性，此力学性能有望为骨折愈合的弹性固定提供新材料。
闭合骨折模型：主要利用三点受力原理模拟长骨干骨折时的受力情况，借助带有重物的钝性铡刀从高处落下，折断胫骨或股骨则造模成功，具有可重复性高、与临床实际情况相似度高的优势，被广泛应用于骨折后愈合过程的研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

改良了经典三点受力闭合骨折模型的制备方法，初步验证了杜仲胶对闭合性骨折模型的固定作用。后期将通过扩大样本量，增加生物力学、生物化学、分子生物学等相关测试，充分开发杜仲胶外固定夹板的材料性能，以提高固定效果、减少并发症。若杜仲胶作为夹板的临床疗效获得循证医学的支持，中医经典的小夹板技术将实现材料学的新突破。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程