骨質疏松骨折內固定增強的力學生物學研究.pdf

1、研究背景： 社會老年化導致骨質疏松癥及并發(fā)骨折風險的顯著增加。骨質疏松骨折好發(fā)于椎體及四肢干骺端，如股骨近段骨折、肱骨近段骨折及橈骨遠端骨折等。對于骨科醫(yī)生而言，四肢的骨質疏松骨折治療是一個巨大的挑戰(zhàn)。由于內固定在骨質疏松骨上錨著力較差影響了固定的穩(wěn)定性，因此需要新的固定方法。使用骨水泥或骨替代物增強內固定技術可以較好地解決這個問題。目前出現(xiàn)數(shù)種不同的新型骨水泥，它們具有良好的生物相容性、骨傳導性及無毒性，不引起化學性骨壞死及炎

2、癥反應等特征。其中，硫酸鈣骨水泥作為骨植入物材料的臨床應用已有相當長的歷史；它不但具備骨傳導及可吸收的特點；還具有較理想的力學性能，如具有較好的初始力學強度、耐壓及耐疲勞性。與其它生物材料相比，硫酸鈣的吸收速度較快，因此能相對較早地允許骨祖細胞進入，從而促進了成骨反應。硫酸鈣骨水泥可以作為骨缺損的空間填充物來阻止周圍軟組織的長入，并最終被新骨所替代。但目前尚未有文獻報道其在骨質疏松性骨缺損修復及骨折內固定增強中的應用。 研究目的

3、： 以卵巢切除的老年大鼠為骨質疏松動物模型進行體內實驗，觀察硫酸鈣骨水泥對干骺端骨缺損治療及對松質骨螺釘增強的影響；通過有限元分析，觀察其對穩(wěn)定型骨質疏松股骨粗隆聞骨折內固定增強的影響。 方法： 1.使用卵巢切除大鼠的段骨干骺端骨缺損模型，一側填充硫酸鈣骨水泥，對側不進行填充。在0，1，3，6和9周時，分別處死8只大鼠進行組織學及組織形態(tài)學分析。所有大鼠，除0，1周時間點，在處死前15天及前2天腹腔內注射15mg

4、/kg鈣黃綠素標記新骨生成。實驗組和對照組間形態(tài)學數(shù)據(jù)采用配對t檢驗比較。 2.在卵巢切除大鼠的股骨髁部，一側進行硫酸鈣骨水泥增強松質骨螺釘固定，對側則采用單純松質骨螺釘固定。在2，4，8，12和16周時，分別處死11只大鼠并取出股骨；所有大鼠在處死前12天及前2天分別在腹腔內注射30mg/kg四環(huán)素和15mg/kg鈣黃綠素。其中6對股骨標本用于組織形態(tài)學分析，另5對股骨標本用于生物力學測試。實驗組和非增強組間形態(tài)學計量學及生物

5、力學測試數(shù)據(jù)采用配對t檢驗比較。 3.建立穩(wěn)定型骨質疏松股骨粗隆間督折有限元模型，模擬動力髖螺釘(dynamichipscrew,DHS)固定及硫酸鈣骨水泥增強的DHS固定，分析硫酸鈣對DHS固定的增強效果。 結果： 1.骨缺損修復的組織形態(tài)學計量數(shù)據(jù)表明，3、6、9周時，實驗組骨缺損中的新骨形成數(shù)據(jù)，包括類骨質表面、骨缺損中新骨體積均明顯優(yōu)于對照組(均為p＜0.05)。6、9周時，實驗組骨礦化沉積率顯著高于對照

6、組(p＜0.05)。硫酸鈣骨水泥在9周時完全被吸收，新骨隨之逐漸長入，對照組中骨缺損部位被大量纖維組織占據(jù)。 2.內固定增強的組織形態(tài)學數(shù)據(jù)表明，與非增強組相比，增強組在2，4，8周時類骨質表面顯著增加，12周時骨礦沉積率顯著提高(p＜0.05)。在2，8，12周時，增強組的骨-螺釘接觸面積要顯著大于非增強組；而在4，8周時螺釘?shù)穆菁y內骨長入量也顯著高于非增強組(p＜0.05)。在2，4，8，12周時，與對照組相比，硫酸鈣骨水泥

7、能顯著地提高螺釘?shù)陌纬隽捌茐墓?p＜0.05)。 3.有限元分析表明，硫酸鈣骨水泥增強后，股骨頭部的松質骨最大應力減少了35％，提示螺釘切割出股骨頭的可能性減少；而股骨骨折面最大應力從3.7MPa減少到1.8MPa，提示硫酸鈣增強提高了DHS固定的穩(wěn)定性。 結論： 這些實驗結果表明硫酸鈣骨水泥在骨質疏松狀態(tài)下對新骨生成有促進作用，能有效修復骨質疏松狀態(tài)下的骨缺損，增強骨質疏松性骨折內固定的穩(wěn)定性，具有較好的臨