骨折愈合的生物力学研究进展

骨折愈合问题是创伤治疗中的重要问题,骨折愈合的生物力学研究对提高骨折治疗水平有重要意方。本文综述了骨折愈合生物力学研究的现状,涉及内容包括骨折愈合的概念、骨折愈合的生物力学机制、骨折愈合的临床研究,骨折愈合的内外固定研究。     

实验性骨折愈合过程中的生物力学观察

在108只家兔桡骨标准骨折的愈合过程中给予理气活血剂药物组和对照组,同时进行生物力学的弯曲和拉伸强度测定,再取骨折局部骨痂进行胶原和钙含量的测定,结果如下: 1.用药组的家兔桡骨的弯曲强度和拉伸强度,其骨折局部单位面积载荷重量始终较对照组高。初期提高5.7％,中期提高3.9％,后期提高1.4％。最突出的变化是在骨折后的第13～17天。 2.骨折局部骨痂胶原和钙含量的测定结果,也是在骨折后第13天出现突变的峰值,用药组的胶原比对照组约高60％;而钙的含量更高,可达对照组的3.5倍。 3.骨骼的韧性取决于胶原,坚硬取决于钙,两者结合构成骨骼的强度。力学所测的数据则是胶原和钙积聚在骨骼上的生物力学表现。不论是生物力学还是生化测定,均在第13天有突变,说明了理气活血剂在骨折早期有促进其愈合的作用。     

畸形愈合骨生物力学特性的实验研究

骨折畸形愈合是骨折治疗中一种常见并发症。手术治疗具有创伤大、愈合时间长、易并发关节僵直、骨不连接、骨髓炎等弊端。而闭合性矫治虽创伤小、简便易行、再愈合快,但操作有一定要求,如不适当可造成副损伤。本实验探讨骨折在畸形状态下愈合时折端的生物力学特性,以对临床闭合性矫治提供指导。     

兔胫骨平台骨折愈合的生物力学变化规律

背景:目前对于胫骨平台骨折愈合过程中生物力学变化规律的研究很少。目的:观察胫骨平台骨折愈合过程中带螺钉固定与去螺钉所承受的最大载荷及最大点能量变化。方法:采用39只新西兰大白兔制作胫骨平台骨折模型,行螺钉内固定,于术后即刻、1,2,3,4,6,8周取材胫骨标本,即刻点3只兔6个标本,其余各时间点取6只兔子、共12个标本,在万能力学试验机上进行胫骨内侧髁垂直压缩试验,分别测量带螺钉固定及去除螺钉后标本所能承受的最大载荷、最大点能量。另取3只兔的胫骨标本,测量相应数据作为对照。结果与结论:最大载荷及吸收能量在前一阶段逐渐上升,于4周时达到最大,与对照组比较差异有显著性意义(P0.05),在8周时又降至正常水平。两组测量值的变化趋势一致。结果表明:在胫骨平台骨折愈合的早期过程中,骨折愈合强度呈单峰曲线变化,螺钉内固定充分有效。     

骨折合并脑损伤对骨愈合和骨代谢的影响

背景：骨折周围神经损伤能够有效抑制破骨细胞活动,促进骨折早期愈合。目的：观察了大鼠肢体骨折合并脑损伤对骨密度、骨微结构、骨生物力学特征和骨代谢影响。 方法：63只大鼠随机分为假手术组、单纯骨折组和脑损伤合并骨折组。在术后3周、6周和3个月分批麻醉处死动物保存骨骼和血清标本,检测骨密度、骨微结构和生物力学性能以及血清Ⅰ型胶原氨基末端肽和骨钙素水平的变化。 结果与结论：与单纯骨折组相比,在造模3周和6周后,脑损伤合并骨折组胫骨近端的骨密度、松质骨微结构骨体积分数、骨小梁厚度、胫骨皮质骨截面总面积和骨髓腔面积、胫骨极限载荷和极限应力、血清原氨基末端肽和骨钙素水平均显著增高(P < 0.05),造模后3个月,3组间上述指标均差异无显著性意义。结果证实,脑损伤可增加骨折局部骨密度,改善骨微结构,提高生物力学性能,以此促进骨折局部的骨愈合和骨代谢。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

振动载荷对骨折愈合影响的生物力学研究

山羊４只，双侧胫骨中部用线锯造成实验性骨折，夹板固定，肥骨施加振动载荷，为实验组；另一侧施加振动载荷，为对照组。用生物力学和组织学方法评价振动载荷对骨折愈合的影响。结果表明：①正常羊胫骨的极限压缩强度为１１３．４±１０．８ｍＰａ；②骨痂极限压缩强度，实验组（１４．７±２．８ｍＰａ）高于对照组（６．９±２．２ｍＰａ）（Ｐ＜０．０１）；③组织学切片，骨痂骨小梁的相对密度实验组（８５±５．３％）高于对照     

组合式骨牵引治疗跟骨骨折的生物力学研究

目的研究组合式骨牵引（CTBT）的生物力学性能及其对跟骨骨折固定的有效性，为临床应用提供理论依据。方法建立6具新鲜跟骨骨折模型，对其进行组合式骨牵引固定，并作应力分析，并对组合式骨牵引支架进行强刚度测定。结果组合式骨牵引治疗跟骨骨折的强度、刚度、稳定性均满足生物力学的性能要求，达到并超过正常足承载能力（P〈0．05）。组合式骨牵引支架的强、刚度和承载能力完全能够满足正常足的要求，创伤小，安全可靠。结论组合式骨牵引治疗跟骨骨折符合生物力学原理，不但强、刚度高，承载能力大，而且固定坚强，贴合，稳定性好，是目前治疗跟骨骨折理想的外固定器械。     

促进骨愈合的方法及其生物学机制

骨折的延迟愈合或不愈合是骨科学的难题.目前低强度脉冲超声、电刺激、生长因子和体外高能量震动波治疗等在一定程度上可以促进骨愈合而作为骨折的辅助治疗方法.本文将对这些辅助方法及其作用机制作一综述.     

促进骨愈合的方法及其生物学机制

骨折的延迟愈合或不愈合是骨科学的难题。目前低强度脉冲超声、电刺激、生长因子和体外高能量震动波治疗等在一定程度上可以促进骨愈合而作为骨折的辅助治疗方法。本文将对这些辅助方法及其作用机制作一综述。     

rhBMP-2增强腱骨界面愈合的生物力学研究

目的:探讨rhBMP-2增强移植腱骨隧道界面愈合能力。方法:取成年新西兰兔同侧半腱肌肌腱作为自体移植材料,建立70只新西兰兔双侧前交叉韧带重建动物模型。实验组在移植腱-骨隧道界面注射填充以纤维蛋白胶作为载体的rhBMP-2,对照组仅填充纤维蛋白胶,完全空白对照组则不作任何填充。分别于术后第2、4和8周取材,进行生物力学检测。结果:实验组最大载荷在2、4、8周较对照组分别增强13.53%、82.13%、93.23%。实验组刚度在4、8周较对照组分别增强71.91%、121.99%,差异在统计学上显著(P<0.05)。结论:rhBMP-2可以在术后早期提高腱骨界面的最大载荷和刚度,增强了腱骨界面的结合力,促进腱骨界面愈合。     

高压氧促进骨形成加速骨折愈合

背景:尽管大多数骨折能够治愈,但仍有5%-10%最后发展为骨不连,临床试验证实高压氧可以通过血液循环显著提高体内动脉血氧分压,促使新陈代谢,加速骨愈合。目的:探讨高压氧干预不同时间对家兔股骨骨折愈合的影响和相关机制。方法:12只新西兰大白兔建立股骨骨折模型,随机分成高压氧治疗1个月组、高压氧治疗2个月组、常氧治疗1个月组、常氧治疗2个月组,每组3只。高压氧治疗组于术后第1天开始将所有动物置入高压氧动物仓中行高压氧治疗1,2个月,采用酶联免疫吸附法检测血清骨钙素、Ⅰ型胶原C端肽水平,苏木精-伊红染色观察骨折愈合情况。结果与结论:(1)治疗1个月时,高压氧组血清骨钙素、Ⅰ型胶原C端肽水平与常氧组无明显差异(P> 0.05);治疗2个月时,与常氧组比较,高压氧组血清Ⅰ型胶原C端肽水平明显减少(P <0.001)、骨钙素水平明显上升(P <0.01);(2)治疗1个月时,高压氧组与常氧组病理损伤程度无差异,治疗2个月时,高压氧组病理损伤程度较常氧组明显减轻;(3)结果表明,高压氧治疗2个月可有效提高骨形成指标骨钙素水平,提示可能促进成骨细胞形成进而对骨折愈合有积极作用。     

肩袖腱骨愈合中组织工程学再生的机制及问题

背景：近年来关节镜下进行肩袖修补术已经成为临床治疗肩袖损伤的“金标准”,但经肩袖修补术治疗后的术后再撕裂率却居高不下,其主要原因在于肩袖原有结构无法恢复,因此仅通过手术方法进行解剖学愈合是远远不够的。随着组织工程学的发展,越来越多的学者发现其对肩袖愈合有着巨大的优势,可以有助于激发腱骨界面有序再生,随着研究的不断深入,各类支架、种子细胞、生长因子层出不穷,具有广阔前景。但目前国内外相关综述较少,不便临床医生及相关领域学者总体了解研究近况。目的：对近年来肩袖腱骨愈合领域研究中的组织工程学相关支架材料、种子细胞及细胞因子做一总结,以期对肩袖腱骨愈合的基础研究和临床进展起到一定的启示作用。方法：通过计算机检索中国知网及PubMed数据库,中、英文检索词为“肩袖损伤,组织工程;rotator cuff,tissue engineering”等。对检索出的10年内文献进行筛选,排除与文题无关及质量低或重复文献,并手动纳入其他相关文献,最终对纳入的69篇文献进行结果分析。结果与结论：组织工程在腱骨结合部位的再生领域中有着巨大的潜力。(1)目前的支架材料可大体分为天然材料支架、人工合成材料支架及复合...     

兔髌骨-髌腱复合体中骨-骨愈合和骨-腱愈合的比较研究

目的　比较髌骨 -髌腱复合体中骨 -骨连接和骨 -腱连接愈合。方法　 6 0只雌性成年兔。在一侧后肢的髌骨远端 1/ 3处横行截骨 ,在骨 -骨连接组中 ,将两髌骨骨折块重新连接 ;在骨-腱连接组中 ,切除远端 1/ 3髌骨。将髌腱与髌骨断端连接。分别于术后 8、12和 2 4周取材进行生物力学和组织学对比研究。结果　两组的拉断载荷没有显着性差异。但骨 -骨连接组第 8周和第2 4周的极限拉应力明显大于骨 -腱连接组 (P <0 .0 5 )。组织学研究表明骨 -骨愈合可通过愈合界面的软骨内化骨 ;在骨 -腱连接组中 ,大量瘢痕组织形成桥接愈合界面 ,并逐渐塑型重建 ,但没有形成典型的骨腱接点中的纤维软骨层。结论　髌骨 -髌腱复合体手术修复时 ,解剖学重建应该是首要考虑的问题 ,应尽可能采用骨折 (骨 -骨 )固定 ,以达到较好的愈后效果     

骨愈膜加速骨折愈合的力学研究

本文证明了用等离子工艺制成的骨愈膜有加速骨折愈合的效应,分析了不同愈合期内家兔桡骨愈合的差异,并比较了用和不用骨愈膜的两类情况。 文中对骨折愈合后的力学性能和x线平片痂密度的测定,显微切片的观察,锌、钙成份的原子光谱分析,对骨折的临床治疗有一定的参考价值。     

颅盖骨骨折的微观形态及其生物力学探讨

从生物力学角度观察了颅骨的胶原纤维分布及骨折断面的微观形态。骨折断面上有微骨折存在,主要沿骨板间走行,常绕过哈佛氏系统,表明骨板和哈佛氏系统均为重要力学单位。胶原纤维是骨板的框架,内,外环纤维及哈佛氏系统均在平行于骨表面的平面内多方向分布,使拱形的颅骨顶能承受更大外力。颅骨的夹层结构增强了对外力的缓冲作用,使其成为人脑天然有救的防护壳。本文还讨论了颅骨修补有关问题。     

骨水泥固定桡骨远端不稳定性骨折的生物力学研究

目的：研究骨水泥髓腔内充填固定桡骨远端不稳定性骨折的可靠性。方法：用成人桡骨标本8根,先后制成桡骨远端骨折（AO：CI型）克氏针固定模型和骨水泥固定模型,分别在ZWD－10生物力学试验机上纵向加载,测试抗压强度,同时用非接触引伸测量系统收集图像数据,结果：骨水泥且平均抗压强度为克氏针组的27倍,P＜0．01,有显著差异,结论：骨水泥充填固定桡骨远端不稳定性骨折的抗压强度优于克氏针固定。     

从生物力学角度探讨XW630对实验性骨折愈合的影响

探讨四环素-雌酚酮(XW630)是否对实验性骨折愈合具有促进作川。在120只新西兰大白兔实验性桡骨骨折愈合过程中给予XW630、雌酚酮(E2)、四环素(T)和生理盐水(对照组C)治疗；采用肌肉注射与伤口局部两种给药方式。测定了骨折术后30天、60天和90天愈合骨的弯曲和压缩强度。以及骨折局部骨痂中胶原和钙的含量。结果显示：在各不同时段。XW630肌注组兔桡骨的抗弯能力与抗压能力明显高于其它各组。在骨折后30天，其弯曲破坏极限的增加最为明显。分别比C组、E2组和T组高出80％、76％和69％。而在骨折后90天，XW630肌注组的桡骨弯曲破坏极限已达正常的80％，分别比C组、E2和T组高出30％、34％和19．5％。骨痂胶原含量和骨钙含量的变化与骨抗弯曲能力的变化一致。说明XW630肌肉注射具有明显的促进骨折愈合的作用。采用局部给药方式其各组问无明显差异。在同一时段相同药物组中。肌肉注射给药方式对骨折愈合的作用明显优于局部给药方式。     

韧带和肌腱的生物力学和力学生物学研究

国际韧带和肌腱研讨会(The International Symposium on Ligaments and Tendons,ISI&T)于2000年在美国佛罗里达州奥兰多市首次召开。研讨会的宗旨是引起对韧带和肌腱研究的重视,并为生物工程师、生物学家、临床医师提供一个可以分享、评论、讨论韧带和肌腱最新研究成果的论坛。从2000年起,国际韧带和肌腱研讨会已经开展了15届;每届研讨会上涌现了大量令人振奋的关于当前韧带和肌腱研究热点和未来挑战的讨论。多年来,韧带和肌腱领域内的研究数量大幅增加,研究质量不断提升。为纪念《医用生物力学》杂志创刊30周年,本文总结过去30年里韧带和肌腱研究的主要进展,包括组织力学、力学生物学、损伤与治愈机制、组织修复和再生。