可注射性羥基磷灰石骨水泥增強(qiáng)疏松轉(zhuǎn)子間區(qū)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的:為預(yù)防老年因嚴(yán)重骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的股骨轉(zhuǎn)子間骨折，研究在該區(qū)域注射碳酸化羥基磷灰石(Carbonatedhydroxyapatite，CHA)骨水泥的可行性，探討注射CHA水泥后對(duì)股骨轉(zhuǎn)子周圍生物力學(xué)性能的增強(qiáng)作用。制作骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型，于疏松股骨轉(zhuǎn)子間區(qū)注射入CHA水泥，研究水泥在骨質(zhì)疏松性骨質(zhì)內(nèi)的降解和成骨情況，以及注射CHA水泥導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生不良反應(yīng)的可能性。 方法:實(shí)體標(biāo)本轉(zhuǎn)子間區(qū)注射CHA水泥的生物力學(xué)研究：6對(duì)尸體股

2、骨上段標(biāo)本，每對(duì)中選擇左側(cè)為實(shí)驗(yàn)側(cè)，于股骨轉(zhuǎn)子間區(qū)注入CHA水泥以增強(qiáng)其力學(xué)性能，另一側(cè)為對(duì)照側(cè)。注射時(shí)測(cè)定能注射的水泥量及推注力。模擬單腿站立姿勢(shì)，并于轉(zhuǎn)子周圍根據(jù)力線布置粘貼應(yīng)變花。施以垂直向下載荷，記錄比較同一標(biāo)本注射CHA水泥前后各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力變化；測(cè)定標(biāo)本能承受的最大破壞載荷、最大抗壓強(qiáng)度等，分析加強(qiáng)側(cè)和對(duì)照側(cè)力學(xué)性能的差異。 骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的制備：20只雌性SD大鼠隨機(jī)分為切除卵巢(Ovx)組和假手術(shù)(Sham)組。

3、術(shù)后3月和6月處死，處死前10天和3天進(jìn)行熒光素標(biāo)記。于處死前使用雙能X線吸收法(DEXA)測(cè)定大鼠全身骨密度。對(duì)股骨轉(zhuǎn)子處切片進(jìn)行骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)檢測(cè)。比較Ovx組和Sham組各指標(biāo)的差異。 疏松骨質(zhì)對(duì)CHA水泥的成骨反應(yīng)：30只已做成骨質(zhì)疏松模型的SD大鼠，將CHA水泥注入一側(cè)股骨轉(zhuǎn)子間區(qū)，另一側(cè)作為對(duì)照。于注射后1、3、7天和1、3、6月處死并截取股骨近段，制成不脫鈣骨切片，通過(guò)鏡下觀察及用組織形態(tài)學(xué)的方法研究CHA水泥在

4、骨質(zhì)疏松骨質(zhì)內(nèi)的降解和成骨情況。同時(shí)用掃描電鏡(SEM)檢測(cè)CHA水泥與疏松骨質(zhì)的整合情況。 轉(zhuǎn)子間區(qū)注射CHA水泥有可能產(chǎn)生的副作用：30只Ovx后6月大鼠隨機(jī)分組，通過(guò)制作脫鈣骨切片和使用透射電鏡(TEM)觀察方法，研究轉(zhuǎn)子處注射CHA水泥后股骨頭可能出現(xiàn)的病理變化。用鋨酸染色的法檢測(cè)肺組織和腦組織內(nèi)有無(wú)脂肪栓子出現(xiàn)。 結(jié)果:實(shí)體標(biāo)本轉(zhuǎn)子間區(qū)注射CHA水泥的生物力學(xué)研究：在37℃下每側(cè)股骨標(biāo)本轉(zhuǎn)子間區(qū)能注射CHA水泥

5、18-25ml(平均21.2ml)，從大轉(zhuǎn)子松質(zhì)骨到整個(gè)轉(zhuǎn)子間區(qū)均勻分布。電測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在1800N(約3倍體重)垂直載荷下，注射CHA水泥后24小時(shí)最大壓應(yīng)力測(cè)點(diǎn)抗壓強(qiáng)度比注射前提高24％；壓力應(yīng)變曲線斜率放映出的標(biāo)本剛度也明顯提高。在破壞載荷下，注射CHA水泥側(cè)標(biāo)本能承受的最大載荷比未加強(qiáng)側(cè)明顯增加(P＜0.05)。壓斷實(shí)驗(yàn)中骨折類型也有不同，加強(qiáng)標(biāo)本傾向于頸部骨折，而未注射標(biāo)本的骨折線多在轉(zhuǎn)子處出現(xiàn)。 骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的制

6、備：大鼠全身骨掃描結(jié)果顯示，Sham組骨密度明顯較Ovx組高。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)切除卵巢造成大鼠皮質(zhì)骨變薄，骨小梁數(shù)目減少、變細(xì)，小梁間距增大，排列稀疏，結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化。骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)結(jié)果更精確地反映了Sham和Ovx組間的這種差異。 骨質(zhì)疏松骨質(zhì)對(duì)CHA水泥的成骨反應(yīng)：在大鼠骨質(zhì)疏松轉(zhuǎn)子間區(qū)CHA水泥具有明顯的骨傳導(dǎo)現(xiàn)象。CHA注射側(cè)出現(xiàn)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞聚集現(xiàn)象，骨水泥被吸收，大量新骨形成，兩者之間出現(xiàn)明顯的水泥-骨過(guò)渡帶

7、。注射后6月礦化骨小梁面積較對(duì)照側(cè)明顯增加。新生骨小梁與水泥結(jié)合緊密，水泥的吸收和新骨生成基本持平。 轉(zhuǎn)子間區(qū)注射CHA水泥后可能產(chǎn)生的副作用：無(wú)論在對(duì)照組或?qū)嶒?yàn)組，肺和腦組織切片均未發(fā)現(xiàn)有明顯的脂肪栓子。對(duì)股骨頭切片行HE染色和透射電鏡觀察均未發(fā)現(xiàn)有明顯的病理變化。 結(jié)論:碳酸化羥基磷灰石(CHA)骨水泥能夠順暢注射入股骨標(biāo)本轉(zhuǎn)子間區(qū)，對(duì)生物力學(xué)的增強(qiáng)作用是肯定的。在骨質(zhì)疏松的轉(zhuǎn)子間區(qū)內(nèi)，CHA水泥具有明顯的新骨生成反