磷酸钙骨水泥强化单侧椎体钉固定的生物力学研究

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1、磷酸钙骨水泥强化单侧椎体钉固定的生物力学研究【摘要】目的：磷酸钙骨水泥(CPC)强化穿透单侧椎体皮质椎体钉固定的生物力学影响。方法：选用新鲜成人尸体标本16个，实验组磷酸钙骨水泥强化后椎体钉穿透单侧椎体皮质固定;对照组为无骨水泥强化，螺钉穿透双侧椎体皮质固定。应用螺钉拔出实验，记录螺钉最大拔出力并观察椎体破坏形态。结果：拉力值CPC组(1393.33±189.37)、对照组(957.42±71.34)差异有显著性，P<0.01。对照组椎体中螺钉抽出占75%(6/8)，螺钉入口处皮质破损占25%(2/8)。CPC强化椎体中螺钉入口处皮质破

2、损占87.5%(7/8)，螺钉抽出占12.5%(1/8)。结论：CPC强化椎体钉后固定效果更好，增加手术安全性。【关键词】磷酸钙骨水泥;骨螺钉;生物力学AbstractObjective：TodeterminethebiomechanicseffectofCalciumPhosphateCement(CPC)thatStrengthentheperationofunilateralvertebralcorticalvertebralscreens.Intheexperimentalgroup，CPCStrengthentheposterior

3、vertebralbodyscreentaugmentationtoscreent，recordscre.Results：TheTensileForceValuesofCPCgroup(1393.33±189.37)andcontrolgroup(957.42±71.34)havesignificantdifference(P<0.01).Inthecontrolgroup，vertebralbodyscreageaccountedfor25%.IntheCPCgroup，hoageaccountedfor87.5%andvertebr

4、albodyscrePhosphateCement;Bonescreechanics目前，胸腰段的前路手术广泛应用于创伤、侧弯畸形、退行性变和肿瘤。实施可靠的椎体间融合、固定是治疗的关键所在。但是，由于椎体骨质较疏松，即使进行了椎体双侧皮质固定，手术并发症亦时有发生。磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement，CPC)是目前研究最多并被认为是最有发展前途的一种生物活性骨水泥，它具有良好的生物相容性、可降解性、骨传导性、可随意塑形、与周围骨组织紧密连接等多种优点。本研究通过螺钉最大拔出力等生物力学实验方法观察可吸收骨水泥强化骨螺

5、钉界面强度后强化效果并对比观察了骨水泥的强化效果，探讨可吸收骨水泥强化后椎体钉穿透单侧椎体皮质固定的可行性。本实验应用系统生物力学实验方法来研究磷酸钙骨水泥和骨水泥对椎体钉固定的强化作用，旨在从生物力学的角度为胸腰段脊柱前路单皮质固定手术治疗探索新的途径。1材料与方法1.1实验标本16个(T11～L2)胸腰段椎体标本取自4具新鲜成人尸体，年龄小于35岁，平均年龄32岁。X检查排除先天性畸形、骨折、肿瘤等病变。去除周围软组织，自椎间盘处离断，保留终板，游离成单个椎体。用QCT法量每个椎体骨密度值。实验前用双层塑料袋密封后置于-70℃低温保存。测

6、试前24h取出，室温下自然解冻后进行实验。1.2实验分组同序列椎体配伍作为控制因素选取标本，随机分成对照组、CPC组，每组均包括T11～L2(n=8)。每个椎体只穿一枚螺钉以避免人为因素。1.3实验步骤1.3.1对照组螺钉植入在上下终板中部平面上，椎体前后缘中点位置至对侧椎体中点，应用深度测量器测量椎体横径。在导向器引导下用钻头平行于冠状面，向对侧椎体中点转孔，对照组预先钻透双侧椎体皮质。测量孔道长度并记录。在导向器引导下拧入螺钉，螺钉钻透对侧皮质2～3mm[1个螺纹以上]。1.3.2强化组螺钉植入相同位置测量椎体横径并记录，用胶布缠绕钻头标

7、记预先测得椎体横径的80%位置，穿单侧椎体皮质钻孔。将PMMA[按照水和粉体积比2∶3]和CPC[水和粉体积按1∶2]少量多次搅匀后用20mL注射器逐个标本注入，每个孔道注入强化材料2mL。在导向器引导下拧入螺钉，拧至对侧刚好可以看到螺钉尖端，不穿过对侧皮质。CPC放置于37℃恒温箱中24h，以完成最大机械强度后测量其最大拔出力。(磷酸钙骨水泥4h可基本达到最大抗压强度，24h反应基本完成[9])。1.3.4标本固定在装有牙托粉的固定槽内固定标本，在模具中将椎体后半部分全部包埋成型。1.3.5螺钉轴向拔出试验应用长春实验机研究所生产的CSS-

8、44020材料实验机。将标本固定于夹具上，调整夹具角度，使椎体钉的长轴与实验机加载方向一致。以5mm/min的加载速率进行拔出试验，直至出现椎体钉拔出破坏。记录椎体