骨折采用可降解网状微孔球囊与钙盐骨水泥的效

时间:2017-06-25

经皮穿刺椎体后灌注骨水泥治疗骨质疏松性椎体压缩骨折，因其创伤小、见效快而成为了临床的首选。目前应用的骨水泥为聚丙烯酸树脂骨水泥，硬度大、刚度强、无骨诱导性，长期存在椎体内可继发临近椎体骨折和伤椎裂隙征[1 -4]等问题。本课题组创新性提出了利用可降解网状微孔球囊的包裹性能，联合具有生物活性的钙盐骨水泥治疗骨质疏松性椎体压缩骨折，既增强了钙盐骨水泥的力学性能[5],又防止骨水泥的渗漏，增加了骨水泥灌注的安全性[6],并阻止了钙盐骨水泥过多接触体液，防止骨水泥的溃散[7 -9].为进一步观察可降解网状微孔球囊联合钙盐骨水泥治疗骨折的作用，本课题组采取新西兰白兔，穿刺股骨构建骨折模型，并与直接灌注钙盐骨水泥（对照组） 进行比较，通过手术前后血细胞，血清钙、磷和碱性磷酸酶[10],以及影像资料及病理分析，观察可降解网状微孔球囊联合钙盐骨水泥对骨折的治疗作用。

　　1 材料和方法。

　　1. 1 材料。

　　1. 1. 1 实验动物： 普通级新西兰白兔 48 只，雌雄不限，3-4 月龄，体质量 1. 5-2. 0 kg.购于济南西岭角养殖培育中心[SCXK（鲁） 20100005].血液采集及动物处死在济南军区总医院实验动物中心进行，实验中对动物处置符合动物伦理标准[11,12].

　　1. 1. 2 仪器设备： BC-5300Vet 型兽用血液细胞分析仪（深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司） ;AU5831 型全自动生化分析仪（Beckman Coulter,美国） ; Sonialvision Safire II 型 X 光机（Shimadzu,日本） ; Aquilion-16 型 CT（Toshiba,日本） .

　　1. 2 方法。

　　1. 2. 1 标本采集： 术前 1 d 采集血液标本，术后1 月、3 月及 6 月时采集血液标本并处死动物，每一时间点 8 只/组。取手术部位股骨，进行 X 射线拍片及 CT 扫描，后将标本均分为指定大小的两部分，用 4%的多聚甲醛溶液固定。

　　1. 2. 2 血液检测： 于术前及术后各时间点，经耳缘静脉取血，检测红细胞、白细胞计数以及血清中钙、磷和碱性磷酸酶的数值。每组 8 个标本，数据取统计值。

　　1. 2. 3 影像学检查 标本先进行 X 射线拍片，观察骨折愈合和植入物的形貌变化情况； 再进行 CT扫描，将 CT 扫描数据通过多平面重建，观察骨组织和植入物的形貌及两者界面的关系。

　　1. 2. 4 组织学检测 多聚甲醛溶液固定后的标本，一份经复方甲酸溶液脱钙、梯度乙醇脱水，石蜡包埋切片后行 HE 染色； 一份经流水冲洗 24 h,梯度乙醇脱水后，聚甲基丙烯酸甲酯包埋，用 VANGIESON - 苦味酸品红染色。通过电子光学显微镜观察植入物及周围组织形态。

　　1. 3 统计方法。

　　采用 SPSS Statistics17. 0 统计软件（SPSS 公司，美国） 进行统计分析。两组动物红细胞、白细胞、血清钙、磷和碱性磷酸酶数值采用单因素方差分析，以P 值 < 0. 05 为有统计学意义。

　　2 结果。

　　2. 1 血液结果。

　　术前、术后 1 月、3 月及 6 月时，实验组和对照组的白细胞、红细胞、血清钙、磷和碱性磷酸酶指标见表 1,手术前后组内和组间比较，P 值均 > 0. 05,差异无统计学意义。

　　2. 2 影像学结果。

　　实验组 X 线平片和 CT 图像显示球囊包裹骨水泥在股骨内形态规整，呈球形，其降解时体积逐渐缩小，边缘模糊，骨小梁逐渐长入，形成的骨小梁较粗大； 对照组骨水泥在股骨内形态不一，边缘不规则，降解速度较实验组为快，骨折愈合和骨小梁生长情况两组无明显区别。

　　1 个月时对照组有 1 例骨水泥完全降解，骨折未愈合，X 线平片显示股骨内长空洞，边缘清晰（图2） ,考虑可能是钙盐骨水泥降解时间的不确定性所致[13].实验组无该情况发生。

　　2. 3 组织学结果。

　　常规病理在脱钙过程中导致植入物脱除，因此病理图片只能显示植入物周围成骨细胞和免疫反应情况（图 3A） ,两组实验均表明植入物周围成骨细胞活跃，无明显免疫反应。

　　硬组织切片显示实验组 1 个月时已经有骨组织透过球囊膜进入骨水泥孔隙，3 个月时球囊变薄明显，局部缺失，骨髓组织广泛分布在骨水泥内，6 个月时骨小梁呈网状交织； 对照组 1 个月时骨组织与骨水泥块结合紧密，有骨组织伸入骨水泥块内，3 个月时进入骨水泥块内骨组织增多，6 个月时骨小梁呈网状（图 3B） .实验组和对照组在 1 个月时均见有骨组织进入骨水泥孔隙，3 个月时实验组新骨生长情况较对照组活跃，6 个月时实验组骨小梁生长及排列情况优于对照组。

　　3 讨论。

　　人类椎体呈短圆柱状，是椎骨承重的主要部分，表面为坚硬的骨皮质，内部为骨松质，血运丰富。成人椎体内静脉多呈水平位，静脉间吻合广泛[14],通过椎内静脉丛而注入上腔静脉，最后进入肺循环。

　　人类骨折愈合过程中细胞演化及成骨过程与兔相似[15],但新西兰白兔椎体细小，椎体成形手术器械和球囊较大，无法进行操作，而股骨长且坚强有力，其上端皮质较股骨干变薄，内部骨小梁较多，血供丰富，回流静脉通过股静脉汇入下腔静脉，且制备局部缺损小于 6mm 的骨折模型无需固定，并可在不同时间取材检测骨折愈合过程。因此实验选取新西兰白兔股骨作为实验部位。

　　可降解网状微孔球囊的主要成份为聚乳酸 - 已内酯共聚物，具有较好的生物相容性和降解性能。球囊降解产生的酸性代谢物会降低溶液的 pH 值，体外细胞实验显示 pH 值下降后可影响细胞的生长、增殖，并导致组织纤维化和机体的免疫反应。而新西兰白兔的股骨部位具有丰富的血供，血液代谢循环较快，产生的酸性代谢物很快就通过肾脏排出，无法在局部浓聚，影响成骨细胞生长和骨折愈合，血液及病理学检查均未发现明确的免疫反应。因此通过动物实验证实了在生物体内球囊的降解产物对成骨细胞生长和骨折愈合并无明显影响，进一步明确了球囊的安全性。

　　通过静电纺丝制备的可降解网状微孔球囊，为多层网状结构的叠加而成。利用球囊的包裹作用，减小了体液对钙盐骨水泥的影响，增加了钙盐骨水泥的力学性能，也保证了钙盐骨水泥在体内的的降解速率，防止过快降解情况的出现。钙盐骨水泥的骨传导特性及骨水泥块的多孔结构，能够促进新生血管在基质中形成及纤维结缔组织的增生，并能容纳大量的成骨细胞，有利于骨组织的快速长入，球囊的微孔结构，保证了球囊壁不阻碍骨组织进入到骨水泥孔隙。通过动物实验也证实了球囊与钙盐骨水泥的降解时间的匹配性。

　　应用新西兰白兔进行可降解网状微孔球囊联合钙盐骨水泥治疗骨折作用的实验，初步验证了可降解网状微孔球囊联合钙盐骨水泥治疗骨折的作用，证实可降解网状微孔球囊在活体内防止钙盐骨水泥溃散、增强钙盐骨水泥的力学性能、保障钙盐骨水泥的降解时间与骨组织生长相匹配的能力。但新西兰白兔股骨与实际椎体比较仍有差别，在承重性和对抗剪切力的稳定性方面还需进一步的研究证实。

　　参考文献：
　　[1] Bula P,Lein T,Strassberger C,et al. Balloon kyphoplasty inthe treatment of osteoporotic vertebral fractures: indications-treatment strategy-complications[J]. Z Orthop Unfall,2010,148（6） : 646 -56.
　　[2] Sun Y C,Teng M M,Yuan W S,et al. Risk of post-vertebroplasty fracture in adjacent vertebral bodies appearscorrelated with the morphologic extent of bone cement[J]. J ChinMed Assoc,2011,74（8） : 357 - 362.

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