納米羥基磷灰石-聚酰胺66復(fù)合人工椎體的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究及初步臨床應(yīng)用.pdf

1、自1969年Hamdi首次報(bào)告腰椎腫瘤切除術(shù)假體替代以來(lái)，人工椎體便作為一類(lèi)有效的椎體替代物迅速發(fā)展，并在臨床上廣泛運(yùn)用。隨著近年來(lái)組織工程學(xué)的發(fā)展，生物復(fù)合材料人工椎體在脊柱領(lǐng)域中不斷得到探索利用。這些生物復(fù)合材料人工椎體既能提供術(shù)后即刻穩(wěn)定性又能與椎體形成永久性骨融合，目前已經(jīng)成為人工椎體的一個(gè)重要研究方向。李玉寶等研制的納米羥基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite/Polyamide 66 composite

2、，n-HA/PA66)是一種新型納米仿生復(fù)合材料。該材料由納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite，n-HA)晶體均勻分散在聚酰胺66(polyamide 66，PA66)中復(fù)合構(gòu)成。納米羥基磷灰石晶體與自然骨磷灰石晶體的結(jié)構(gòu)、成分和形狀相似，其在復(fù)合材料中的含量可達(dá)自然骨磷灰石含量的水平。聚酰胺具有與膠原相似的分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，有利于組織細(xì)胞的生長(zhǎng)。前期實(shí)驗(yàn)表明該復(fù)合材料無(wú)毒，無(wú)刺激性，具有良好的血液相容性和組織相容性以及骨傳

3、導(dǎo)特性，復(fù)合比例高、復(fù)合界面接合強(qiáng)、與骨匹配良好的生物力學(xué)性能。但納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體(artificial vertebra madeby nano-hydroxyapatite/polyamide 66 composite，n-HA/PA66 vertebra)植入體內(nèi)后與椎體骨界面的接合生長(zhǎng)如何，其臨床應(yīng)用是否安全可靠等，仍然是有待解決的問(wèn)題。為此，我們通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證納米羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合人工椎

4、體的優(yōu)越性和臨床推廣應(yīng)用的可行性。本實(shí)驗(yàn)包括兩部分：第一部分：納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究；第二部分：納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體初步臨床應(yīng)用。 目的：為n-HA/PA66復(fù)合人工椎體的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)，并驗(yàn)證其臨床應(yīng)用可行性。通過(guò)山羊頸椎(cervical vertebra，C)植入n-HA/PA66復(fù)合人工椎體，觀(guān)察人工椎體與椎體界面的接合情況，將其與臨床使用的金標(biāo)準(zhǔn)自體髂骨植入作比較，以

5、驗(yàn)證其生物相容性和成骨能力。臨床選擇12例病例進(jìn)行手術(shù)治療，觀(guān)察術(shù)后癥狀改善情況、局部反應(yīng)情況，從影像學(xué)角度觀(guān)察其穩(wěn)定性、與椎體界面的融合情況、椎體高度的改變等，驗(yàn)證其臨床推廣使用的可行性。 方法： 1．納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。20只山羊隨機(jī)分2組： A組10只為實(shí)驗(yàn)組，于C3植入n-HA/PA66復(fù)合人工椎體；B組10只為對(duì)照組，取自體髂骨植入C3椎體。在術(shù)后4周、12周、24周時(shí)分別攝X線(xiàn)

6、片、CT，觀(guān)察人工椎體或植骨塊位置，并判斷其與椎骨界面是否融合；術(shù)后12周、24周各組分別處死5只山羊，肉眼觀(guān)察椎體缺損修復(fù)及骨界面融合情況，光鏡組織學(xué)檢查骨界面生長(zhǎng)接合情況。對(duì)CT圖像按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，所得數(shù)據(jù)用SAS8.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以P<0.05為具有顯著性差異。 2．納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體初步臨床應(yīng)用。臨床選取12例脊髓型頸椎病或外傷性頸椎椎體骨折、需單節(jié)段椎體切除植入椎體替代物的患者，行椎體次

7、全切除減壓n-HA/PA66人工椎體植骨、內(nèi)固定術(shù)。術(shù)后密切隨訪(fǎng)，觀(guān)察癥狀改善情況、局部疼痛及創(chuàng)口引流滲出情況，了解材料與組織的相容性，有無(wú)異物反應(yīng)；拍X線(xiàn)片觀(guān)察其穩(wěn)定性、與椎體骨界面的融合情況、椎體生理曲度和高度的改變等。 結(jié)果： 1．納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工椎體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。各組動(dòng)物術(shù)后活動(dòng)良好，術(shù)區(qū)未見(jiàn)排斥反應(yīng)，切口愈合良好，無(wú)死亡和癱瘓發(fā)生。A組(n-HA/PA66復(fù)合人工椎體)和B組(自體髂骨

8、)在術(shù)后4周、12周拍X片、CT均見(jiàn)植入物周邊骨痂逐步生長(zhǎng)，與上下緣椎骨逐步接合。術(shù)后12周兩組標(biāo)本可見(jiàn)植入物已與周邊椎體骨形成新骨連接，組織學(xué)檢查兩組植入物周邊均見(jiàn)大量纖維骨痂連接和新生骨小梁，且均可見(jiàn)成骨細(xì)胞和炎癥細(xì)胞分布其間，軟骨組織正在分化成骨；A組可見(jiàn)到材料邊緣有少許吸收現(xiàn)象，軟骨組織呈團(tuán)塊狀；B組可見(jiàn)到少許破骨細(xì)胞活動(dòng)，并有少量植入骨吸收跡象，軟骨組織散在分布。術(shù)后24周兩組X片、CT均顯示骨痂進(jìn)一步生長(zhǎng)，植入物與自體骨已基

9、本完全融合，處死山羊時(shí)可見(jiàn)植入物已與周邊椎體骨形成骨性融合；A組組織學(xué)檢查人工椎體周界區(qū)域尚可見(jiàn)未完全礦化的類(lèi)骨質(zhì)，新生骨小梁完全結(jié)合，基本形成骨融合，其間仍然可見(jiàn)少許成骨細(xì)胞和炎癥細(xì)胞分布，材料邊緣吸收現(xiàn)象較12周時(shí)明顯；B組植入骨塊周界區(qū)域新生骨小梁完全結(jié)合，基本形成骨融合，未再見(jiàn)到破骨細(xì)胞活動(dòng)和植入骨吸收。術(shù)后12周、24周CT矢狀面掃描圖像分析，兩組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。 2．納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合人工

10、椎體初步臨床應(yīng)用。所有病例術(shù)前癥狀均得到改善，局部無(wú)疼痛、紅腫表現(xiàn)，創(chuàng)口無(wú)滲液。隨訪(fǎng)中無(wú)癥狀復(fù)發(fā)，X線(xiàn)片顯示所有病例均獲骨性融合，頸椎生理曲度、椎體高度、頸椎的穩(wěn)定性均維持良好，無(wú)內(nèi)固定松動(dòng)及螺釘斷裂。 結(jié)論： 1．n-HA/PA66復(fù)合人工椎體的成分和結(jié)構(gòu)與人體骨相似，具有良好的生物相容性，植入體內(nèi)后具有成骨活性，新生骨痂可與其緊密結(jié)合。其介導(dǎo)成骨方式是誘導(dǎo)軟骨內(nèi)成骨為主。n-HA/PA66復(fù)合人工椎體可發(fā)生生物降解，

11、且降解與成骨同時(shí)進(jìn)行，新骨的沉積伴隨著降解吸收而發(fā)生，即在n-HA/PA66復(fù)合人工椎體表面發(fā)生了一個(gè)降解沉積的動(dòng)態(tài)更新過(guò)程，其降解作用與成骨能力匹配。因此，結(jié)合前期實(shí)驗(yàn)證明，n-HA/PA66復(fù)合人工椎體可以進(jìn)行安全的臨床實(shí)驗(yàn)。 2．n-HA/PA66復(fù)合人工椎體植骨融合率高，穩(wěn)定性與安全性好，有效防止術(shù)后下沉、塌陷的并發(fā)癥。n-HA/PA66復(fù)合人工椎體具有支架作用和仿生骨替代雙重作用，臨床適應(yīng)癥范圍廣，術(shù)后觀(guān)察植骨融合方便