胸腰椎爆裂骨折模型中硫酸钙骨水泥椎体成形术的生物力学性能

[目的]评价硫酸钙骨水泥椎体成形术的生物力学性能并探讨用于胸腰椎爆裂骨折的可行性. [方法]16具新鲜小牛胸腰椎标本分为4组,每组4具,A、B、C 3组(实验组)标本在制成爆裂骨折模型后分别实施3种骨水泥(CSC、CPC、PMMA)椎体成形术,D组为无骨折对照组.测量爆裂骨折前、后、复位后及椎体成形术后的椎体前缘高度;测量达到完全填充时的3种骨水泥的注射量;生物力学检测比较4组标本间的极限抗压强度及刚度差别. [结果](1)实验组12具标本均形成胸腰椎爆裂骨折模型,平均撞击能量为66.2 J;(2)CSC、CPC、PMMA的注射量分别为:4.4 ml±0.8 ml、3.7 ml±0.7 ml、4.0 ml±0.6 ml,组间无差别(P>0.05);(3)3种骨水泥均能有效充填爆裂骨折椎体复位后遗留的骨缺损,显著恢复伤椎高度(P<0.01);(4)A、B、C、D组的极限抗压强度分别为:1 659 N±154 N、1 011 N±142 N、2 821 N±897 N及2 439 N±525 N.PMMA能够完全恢复骨折椎的抗压强度,CSC、CPC均只能部分恢复骨折椎的强度,但CSC优于CPC(P<0.01);(5)4组椎体的刚度分别为:140 N/mm±40 N/mm、148 N/mm±33 N/mm、236 N/mm±97 N/mm、224 N/mm±38 N/mm.CSC的刚度低于完整椎体(62.5%,P<0.05),但与PMMA、CPC差异无统计学意义(P>0.05). [结论]经CSC椎体成形术的骨折椎的强度优于CPC,刚度与PMMA、CPC相当.将CSC椎体成形术作为一种辅助治疗方式用于胸腰椎爆裂骨折能满足力学要求、手术安全可行.     

三种骨水泥应用于椎体成形术的生物力学比较

目的:评价硫酸钙(CSC)、磷酸钙(CPC)与聚甲基丙烯酸酯(PMMA)3种骨水泥用于椎体成形术的生物力学性能。方法:将16具小牛胸腰段(T11～L1)标本分为4组,A、B、C组制成T12爆裂骨折模型,D组为无骨折对照组,测量爆裂骨折前、后和复位并分别注射CSC(A组)、CPC(B组)、PMMA(C组)行椎体成形术后椎体前缘高度,达到骨水泥完全填充时的骨水泥注射量;生物力学检测4组标本的极限抗压强度及刚度。结果:12具标本均形成胸腰椎爆裂骨折模型,平均撞击能量66.2J;CSC、CPC、PMMA注射量分别为4.35±0.80ml、3.72±0.73ml及3.95±0.63ml,3组间无显著性差异(P>0.05);3种骨水泥均能有效充填爆裂椎体复位后残留的骨缺损及恢复伤椎高度(P<0.01);A、B、C及D组的极限抗压强度分别为1659±154N、1011±142N、2821±897N及2439±525N,C组能完全恢复椎体的抗压强度,A、B组可部分恢复,但A组优于B组(P<0.01);4组标本的刚度分别为140±40N/mm、148±33N/mm、236±97N/mm及224±38N/mm,A组刚度低于D组(68.0%,P<0.05),但与B、C组无显著性差异(P>0.05)。结论:3种不同成分骨水泥中,PMMA的强度最高,CSC次之,CPC的强度最差,刚度方面三者间无明显差别;CSC用于椎体成形术能满足对椎体填充材料的生物力学要求,可作为椎体成形术中填充材料的选择之一。     

胸腰椎骨质疏松性骨折自固化磷酸钙骨水泥椎体成形的实验研究

目的探讨自固化磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)注射椎体成形术后对胸腰椎骨质疏松性骨折椎体的力学影响。方法自愿捐赠的4具甲醛固定的老年尸体,取胸腰椎骨质疏松标本,平均年龄69岁,男、女各2具。每具标本随机取6个椎体,制备24个单椎体标本,建立前屈方向加载单椎体骨折模型。将CPC粉末与固化液以2.5g∶1ml调和制备CPC骨水泥,对骨折标本行CPC成形强化,每个椎体注射CPC约4ml。分别进行骨折前、成形后屈曲压缩力学检测。结果骨质疏松椎体标本骨折前最大载荷为1954±46N,位移长度为5.60±0.70mm,刚度为349±18N/mm;骨折间隙CPC填塞成形后最大载荷为2285±34N,位移为5.35±0.60mm,刚度为427±10N/mm,各指标骨折前和成形后比较差异均有统计学意义(P<0.05)。CPC加强成形后单椎体的承载能力强度较骨折前提高16.92%,刚度较骨折前提高22.31%。结论椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性能。     

胸腰椎骨质疏松骨折行CPC灌注成形的力学实验

目的探讨磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)注射椎体成形术后对胸腰椎骨质疏松骨折椎体的力学影响。方法建立前屈方向加载单椎体骨折模型,对胸腰椎骨质疏松骨折标本行CPC成形强化,骨折前、成形后分别行屈曲压缩力学实验。结果椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性质。骨质疏松性胸腰椎标本行CPC灌注成形可以恢复椎体的强度和刚度,分别增加16.92%(P<0.05)和22.31%(P<0.05)。结论椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性质。     

复合重组人类骨形态发生蛋白-2的磷酸钙骨水泥应用于椎体成形术的体外生物力学评价

目的 通过将复合重组人类骨形态发生蛋白-2的注射型磷酸钙人工骨(rhBMP-2/CPC)应用于体外经皮椎体成形术(PVP),评价其生物力学性能.方法 5具完整老年脊柱标本(T10～L2),游离成30个椎体,随机分为3组:I组为空白对照组(n=10);Ⅱ组为PMMA组(n=10);Ⅲ组为rhBMP-2/CPC组(n=10).G形臂监视下,Ⅱ、Ⅲ组经双侧椎弓根分别充填PMMA及BMP-2/CPC 5 ml,注射后摄轴位X线片了解骨水泥分布情况,测试3组椎体静态压缩下的最大抗压强度及刚度.结果 平均最大载荷和刚度分别为:I组:(1595.6±165.0)N和(934.8±120.2)N/mm;Ⅱ组:(3025.4±210.2)N和(1570.7±190.0)N/mm;Ⅲ组:(2778.8±156.5)N和(1361.9±230.5)N/mm;最大载荷:I～Ⅲ组之间均差异有统计学意义(P＜0.05).刚度:I～Ⅲ组之间差异有统计学意义(P＜0.05).结论 rhBMP-2/CPC可以恢复骨质疏松椎体的力学性能.     

胸腰椎骨质疏松骨折行磷酸钙骨水泥灌注成形的生物力学实验

目的:探讨磷酸钙骨水泥(CPC)注射椎体成形术后对胸腰椎骨质疏松骨折椎体的力学影响。方法:将4具甲醛固定的老年尸体胸腰椎标本建立前屈方向加载单椎体骨折模型,将固液比为2.5∶1的自固化CPC对胸腰椎骨质疏松骨折标本行成形强化,骨折前、成形后分别行屈曲压缩力学实验。结果:在同样的载荷下,单椎体CPC成形后的椎体应变比骨折前小,有统计学差异(t=6.37,P<0.05),骨质疏松性胸腰椎标本行CPC灌注成形可以恢复椎体的强度和刚度,分别增加16.92%和22.31%(P<0.05)。结论:椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性质。     

经皮椎体后凸成形术后骨水泥用量对骨质疏松性五联椎体模型生物力学的影响

目的研究行单侧椎弓根穿刺椎体后凸成形术(PKP)后,骨水泥用量对中间椎体压缩骨折的骨质疏松性五联椎体模型的生物力学影响。方法采用新鲜成年猪脊柱胸腰段五联椎体制作中间椎体骨质疏松并Ⅱ度压缩骨折模型,分为A、B、C、D 4组,每组15个标本。A组不行PKP术,B、C、D组行经单侧(右侧)穿刺PKP术,注入骨水泥量分别为伤椎体积的15%、25%、35%,记录骨水泥渗漏情况。手术24 h后应用电子力学实验机测试各脊柱单元的极限抗压强度及刚度;B、C、D组继续加压直至出现两处新发椎体骨折(伤椎除外),并记录新发骨折椎体的位置。结果 B、C、D组脊柱单元强化后的刚度分别为(234±8)N/mm、(259±12)N/mm、(294±13)N/mm,均优于A组的(204±12)N/mm,差异有统计学意义(P0.05)。B、C、D组强化后的脊柱单元极限抗压强度分别为(3 428±96)N、(3 134±86)N、(2 615±90)N,均大于A组的(1 758±55)N,差异有统计学意义(P0.05);B、C、D组分别有17、21、27个新发椎体骨折位于强化椎相邻位置,且分别有1、3、11个脊柱单元发生骨水泥渗漏,组间差异均具有统计学意义(P0.05)。结论 PKP可有效恢复骨折椎体的力学性能,使其刚度及极限抗压强度得到明显改善;但强化椎邻近椎体的应力在PKP术后较术前有明显增加,使椎体极限抗压强度下降,骨水泥用量是导致强化椎邻近椎体骨折的因素之一。     

CPC/PMMA复合骨水泥在老年椎体后凸成形术中的初步应用研究

目的:从临床应用角度分析磷酸钙骨水泥(calcium phosphate bone cement,CPC)/聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥在老年骨质疏松性胸腰椎骨折患者椎体后凸成形术(percutanous kyphoplasty,PKP)治疗中的有效性及可靠性。方法:对2016年2月至2016年12月收治的单椎体胸腰段骨质疏松性压缩骨折接受PKP手术且骨密度≤-3.0 SD的62例患者进行回顾性分析,其中CPC/PMMA复合骨水泥组23例,年龄为(77.6±2.2)岁,PMMA骨水泥组39例,年龄为(77.1±1.1)岁。比较两组患者手术前后疼痛、椎体前缘高度比、局部Cobb角变化、术中骨水泥渗漏及术后邻椎骨折发生情况。结果:两组患者性别、年龄、随访时间以及术前疼痛、椎体前缘高度比、局部Cobb角等基本情况差异无统计学意义(P0.05)。术后1 d两组患者的疼痛、椎体前缘高度比、局部Cobb角均有所改善(P0.05),术后1 d及末次随访疼痛、椎体前缘高度比、局部Cobb角组间比较差异无统计学意义(P0.05),同时新发邻椎骨折、骨水泥渗漏情况组间比较差异也无统计学意义(P0.05)。两组患者术后随访疼痛均有持续改善(P0.05),局部Cobb角略有增加(P0.05);椎体前缘高度比略有下降(P0.05)。随访X线片或CT影像资料无法证实CPC降解及新骨形成长入。结论:CPC/PMMA复合骨水泥用于PKP治疗老年骨质疏松性胸腰椎压缩骨折安全可靠,可以有效缓解疼痛,维持椎体稳定,和PMMA骨水泥疗效相当。但目前尚无直接临床证据支持CPC/PMMA复合骨水泥可降低邻椎骨折发生率以及CPC降解、新骨长入骨水泥中,需要进一步研究。     

注射型磷酸钙骨水泥在椎体成形术中的组织学研究

目的 模仿椎体成形术观察注射型磷酸钙骨水泥(CPC)／聚甲基丙烯酸甲（polymethylmethacrylate，PMMA)植入椎体后的微观结构变化。方法 将PMMA和CPC植入到犬椎体，通过X线、CT、光镜、扫描电镜观察二种材料与椎体界面间的微观结构变化。结果 PMMA与椎体之间的结合是单纯的机械连接未能达到生物机械固定，CPC与骨界面间无排异反应的表现，是直接的骨小梁与生物材料之间的生物连接，CPC与椎体之间的结合是生物连接可达到生物机械固定的目的。结论 磷酸钙骨水泥是椎体成形术中治疗胸腰椎爆裂骨折一种比较理想的材料。     

单双球囊后凸成形术对老年性椎体骨折的实验研究

[目的]探讨单、双球囊后凸成形术对治疗老年骨质疏松性椎体压缩骨折的差别.[方法]10具老年胸腰段脊柱标本(T12～L2),骨密度仪测定椎体骨密度,证实为骨质疏松标本.标本随机分配为单球囊组和双球囊组,每组5具.将标本游离成单个椎体,每具标本选择2个椎体共20个椎体,经万能力学试验机轴向加载,制造椎体压缩骨折,压缩程度为25%,随即行单、双球囊后凸成形术,测定椎体在骨折前、后及骨水泥注入后的高度并记录骨水泥注入前、后最大负荷,计算其刚度.[结果]单球囊组原始椎体最大压缩负荷及刚度分别为(1420±80.55)N和(1030.27±50.74)N/mm,骨水泥注入后分别为(2937.9±175.15)N和(963±20.66)N/mm,双球囊组原始椎体最大负荷及刚度分别为(1398±85.35)N和(1024.16±57.50)N/mm,骨水泥注入后分别为(2800.8±157.79)N和(964.52±22.03)N/mm.单球囊组骨水泥注入后椎体高度恢复率为(96.20±0.01)%;双球囊组骨水泥注入后椎体高度恢复率为(95.30±0.02)%.骨水泥注入后椎体最大负荷及对骨折椎体的高度恢复单球囊组与双球囊组间差异无显著性(P＜0.01),椎体刚度差异无统计学意义.两组均未见骨水泥溢出.[结论]单、双球囊椎体后凸成形术生物力学测量结果和椎体高度恢复等实验结果无显著性统计学差异且骨水泥的渗漏率极低.