可降解纯镁椎间融合器的相关实验研究及胸锁关节脱位的影像和临床研究

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1、河北医科大学博士学位论文可降解纯镁椎间融合器的相关实验研究及胸锁关节脱位的影像和临床研究姓名：李明申请学位级别：博士专业：外科学指导教师：张英泽；潘进社201204中文摘要可降解纯镁椎问融合器相关实验研究及胸锁关节脱位的影像和临床研究摘要随着社会老龄化的加快，腰椎退行性疾病逐渐成为干扰人们健康和生活质量的常见疾病。腰椎退行性疾病既是一种机体自然退变的进程，也是自身保护的一个机制，随着病程的进展，逐渐影响腰椎周围的邻近结构，产生临床症状。对腰椎退行性疾病的诊治一直是骨科医师研究的热点。髓核的退变被认为是腰椎退行性疾病的起始点。随着年龄的增长，髓核的含水量和弹性降低，引起

2、脊柱负荷重新分布，导致脊柱各个结构发生过度负载，逐渐发生退变。此外，髓核的退变引起椎间隙的变窄和髓核的突出，引起神经根管和椎问孔的狭窄，从而压迫神经根，引起腰腿疼痛等临床表现。在脊柱发生退变的伊始，脊柱周围的赘生结构可以视为机体自身调节的过程。例如：椎骨增生形成骨赘，黄韧带的肥厚和关节突的增生，可以视为是机体为增加脊柱的稳定性而新生的结构。任何事物均具有两面性，当这些退变保护性结构压迫了神经根、脊髓等结构，即可引起临床症状，干扰正常的生活。因此腰椎退行性疾病的手术治疗原则即为去除增生结构，恢复脊柱的正常排列，重建脊柱的稳定性。后路腰椎间融合术(posteriorlum

3、barinterbodyfusion，PLIF)自20世纪50年代被Cloward报道以来，一直被作为椎间融合的首选术式。其效果肯定，不存在争议。该术式可以直接去除增生的各个结构，进行神经根的减压，同时完成内固定，并且可以将椎问植入物最大限度地置于椎体的力学中心附近，以利融合。在去除增生的结构以后，恢复脊柱的正常序列和重建脊柱的稳定性成为了下一步的重点内容。其中，对于椎间隙的处理更是重中之重。在处理终板之后，椎间植入融合材料，可以维持椎间隙的高度，提供利于融合的力学环境。理想的融合材料应具有一定的初始强度，并具有和椎体相似的弹性模量和诱导成骨的特性，不影响观察椎间隙的

4、成骨情况，有良好的生物相容性。自体髂骨块可满足上述的绝大部分要求。但是在应用过程中发现，应用自体髂骨块进行椎间融合，骨块的初始强度不足，不中文摘要能早期承重，在骨重建和融合过程中，骨块有吸收、塌陷的现象。关于供骨区的并发症时有报道。金属cage可以有效的恢复椎间隙的高度，避免供骨区的并发症。但是由于金属cage的弹性模量过高，存在应力遮挡、下沉、移位和影响影像学观察等缺点。于是，接近椎体弹性模量的材料得以应用于制作椎间融合器，代表材料就是碳纤维材料和聚醚醚酮。这些材料所制作的椎间融合器，透光性好，其外形和终板近似。但是文献报道，在其周围有炎症细胞出现。随着工艺的发展和

5、多学科的交叉发展，以聚乳酸为代表的可吸收性融合器应用于临床。经随访发现，可吸收聚乳酸椎间融合器可以提供即时稳定性，在椎间融合的进程中，逐步降解吸收，能提高椎间的融合率，并发症少，但其酸性代谢产物可以产生骨质溶解，对融合过程产生不利影响，且降解时间各家报道不一。继续寻找和骨的弹性模量相近，并可逐渐降解吸收的材料成为解决上述问题的关键。镁在骨科领域的应用可以追溯到1878年。纯镁具有以下特点：1、具备和骨近似的弹性模量，可避免对终板的过度切割。2、具有骨诱导性和可降解性，可以促进椎间融合的进程。3、其代谢产物对人体无害。4、文献报道有促进骨生长和神经恢复的功能。但是因为镁

6、在体内的降解速度过快，限制了镁在骨科固定材料方面的应用。我们从以上所述椎间融合的要求和镁的特性考虑，联合中国科学院金属研究所和北京纳通医疗集团进行了两方面的研究，一是将纯镁制作为椎间融合器，、将其进行钙磷涂层，控制其降解速度，探讨其在椎间融合和降解方面的行为特性。二是对胸锁关节为代表的微动关节脱位进行内固定治疗，并进行随访，确定其愈合时间和内固定的可行性研究，为镁材料在这一方面的拓展应用做准备工作。在研究过程中，我们从实验动物．山羊的脊柱影像学测量入手，设计制造了适合山羊体内使用的纯镁cage。并对纯镁cage进行了钙磷涂层。进行了纯镁cage在体外的降解特性的观察和

7、体外的生物力学特点的研究。经过这些研究，我们发现经钙磷涂层后的纯镁cage在生物力学和降解时间等方面可以满足椎间融合的需要。然后我们进一步经后路将纯镁cage植入了山羊的椎间，观察涂层后的纯镁cage在体内的降解特点和椎间融合的效果。在本文中逐一进行分述。第一部分山羊腰椎影像学数据的测量和纯镁cage的设计、制造目的：了解山羊腰椎各个结构的解剖参数，并进行腰椎后路椎弓根钉中文摘要手术的方案，在此基础上设计、制造纯镁cage。方法：利用西门子64排螺旋CT对12只1岁龄雄性山羊(体重48—55kg，平均体重52kg)进行腰椎节段的扫描，重建。采用CT自