骨的生物力學(xué)特性范文

時(shí)間:2023-11-13 17:49:49

導(dǎo)語(yǔ):如何才能寫(xiě)好一篇骨的生物力學(xué)特性,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

篇1

一、職業(yè)道德要求

RICS會(huì)員必須證明自己是一位擁有專業(yè)地位、符合社會(huì)期望、技術(shù)熟練的從業(yè)者,同時(shí),要求會(huì)員必須理解執(zhí)業(yè)所在國(guó)的法律及法律體制的一般原則。職業(yè)道德共包括12項(xiàng):行事光明磊落、誠(chéng)信執(zhí)業(yè)、透明公開(kāi)、勇于承擔(dān)責(zé)任 、明了自己的專業(yè)能力、保持客觀、尊重他人、注重形象、敢于堅(jiān)持自己的立場(chǎng)、遵紀(jì)守法、申明可能的利益沖突 、保守機(jī)密。

二、專業(yè)能力要求

會(huì)員級(jí)別共分為三級(jí),專業(yè)能力要求共涵蓋以下10項(xiàng)。申請(qǐng)者可根據(jù)本人專業(yè)水準(zhǔn)和不同級(jí)別所要求達(dá)到的專業(yè)能力選項(xiàng),申請(qǐng)不同的會(huì)員級(jí)別。

(一)會(huì)計(jì)原則與程序(M001)

這項(xiàng)能力涵蓋會(huì)計(jì)基本原則及公司賬目分析,以向客戶提出合理的評(píng)估建議。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(二)資產(chǎn)識(shí)別與評(píng)估(T086)

運(yùn)用知識(shí)識(shí)別和評(píng)估一個(gè)或多個(gè)類型的資產(chǎn)并報(bào)告結(jié)果,以支持所提出的合理評(píng)估建議。資產(chǎn)類型包括企業(yè)交易、企業(yè)資產(chǎn)(包括股別/股權(quán)、期權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、研發(fā)、金融工具)、負(fù)債和其他證券、無(wú)形資產(chǎn)權(quán)利。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(三)融資策劃(T008)

這項(xiàng)能力要求掌握財(cái)產(chǎn)和其他有形、無(wú)形資產(chǎn)相關(guān)的稅收激勵(lì)/資本減免知識(shí),申請(qǐng)者應(yīng)注意在不同地理區(qū)域資本減免相關(guān)法規(guī)下可行的資本減免類型,并對(duì)實(shí)際工作中資本減免類型的選擇問(wèn)題有透徹的理解。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(四)強(qiáng)制購(gòu)買及補(bǔ)償(T011)

這項(xiàng)能力強(qiáng)調(diào)理解并實(shí)際應(yīng)用有關(guān)強(qiáng)制購(gòu)買權(quán)的合適法律框架,包括企業(yè)價(jià)值評(píng)估在立法和索賠方面應(yīng)如何估算。即使只服務(wù)于其中一方,申請(qǐng)者也需要站在購(gòu)買方和所有權(quán)人兩方的立場(chǎng)進(jìn)行考慮。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(五)企業(yè)財(cái)務(wù)(T018)

企業(yè)財(cái)務(wù)專門研究企業(yè)在商業(yè)世界中利用何種渠道及分析方法來(lái)做決策及做何種決策。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(六)企業(yè)復(fù)蘇及破產(chǎn)(T020)

此項(xiàng)能力涉及當(dāng)企業(yè)無(wú)力償還債務(wù)時(shí)為有關(guān)各方提供合理的評(píng)估建議。這可能需要與固定抵押接管人或破產(chǎn)顧問(wèn)或周轉(zhuǎn)專家及債權(quán)人等方合作。提供的評(píng)估建議涵蓋多種資產(chǎn),包括商業(yè)資產(chǎn)、無(wú)形資產(chǎn)、研發(fā)、負(fù)債,以及交易相關(guān)的房地產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(七)購(gòu)買與出售(T073)

這項(xiàng)能力涉及企業(yè)的購(gòu)買和出售、企業(yè)組成部分和其他有形及無(wú)形資產(chǎn),如知識(shí)產(chǎn)權(quán)、股票、衍生工具及期權(quán)。涉及范圍包括所有設(shè)押資產(chǎn)與無(wú)抵押資產(chǎn)。

申請(qǐng)者應(yīng)該考慮到所有市場(chǎng)、替代用途與標(biāo)準(zhǔn)。處置涵蓋所有方式,包括私人協(xié)議、招標(biāo)和公開(kāi)拍賣方式。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(八)企業(yè)價(jià)值與無(wú)形資產(chǎn)評(píng)估(T087)

這項(xiàng)能力涉及準(zhǔn)備并提出符合相應(yīng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)過(guò)適當(dāng)研究的評(píng)估建議,使客戶能在企業(yè)價(jià)值和無(wú)形資產(chǎn)方面做出明智的決策。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(九)評(píng)估報(bào)告與研究(T088)

這項(xiàng)能力涉及準(zhǔn)備正式的評(píng)估報(bào)告,使之滿足使用需求并能結(jié)合背景提出合理、明確的評(píng)估評(píng)論和分析。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn):

(十)稅收(T089)

篇2

關(guān)鍵詞:髖關(guān)節(jié)肌肉模型;生物力學(xué);膝關(guān)節(jié)

引言

人體髖關(guān)節(jié)的運(yùn)送生物力學(xué)模型研究屬于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究范疇,而運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是運(yùn)動(dòng)科學(xué)中起步較晚,發(fā)展卻很迅速的一門學(xué)科,其研究范圍比較廣泛,主要包括生物與測(cè)量學(xué)、生物力學(xué)模型的建立和生物運(yùn)動(dòng)機(jī)制的電腦模擬等。其中,人體自身的研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中一個(gè)重要的研究方向,主要通過(guò)建模來(lái)實(shí)現(xiàn)。

髖關(guān)節(jié)是人體最大的一個(gè)關(guān)節(jié),其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與活動(dòng)度兼?zhèn)洌軌蚋咝У鼐S持人身體的運(yùn)動(dòng)和平衡。髖關(guān)節(jié)是由盆骨和股骨兩部分組成,通過(guò)股骨頭和髖臼連接在一起,大概有二十條肌肉參與了髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。近年來(lái),髖關(guān)節(jié)在生物力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究和骨科臨床的應(yīng)用研究中都是非常受重視的環(huán)節(jié)。

1 髖關(guān)節(jié)力學(xué)模型和肌肉模型的概況

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的能取得長(zhǎng)足的進(jìn)步,是與國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷的努力換來(lái)的結(jié)果,從而誕生了許多人體關(guān)節(jié)模型研究的成熟理論。人體關(guān)節(jié)力學(xué)模型的建立主要包括以下幾個(gè)部分:肌肉力學(xué)的研究、關(guān)節(jié)周圍肌肉的簡(jiǎn)化、關(guān)節(jié)肌骨力學(xué)模型的建立、模型調(diào)試和模型驗(yàn)證。

肌肉張力-長(zhǎng)度特性和肌肉張力-速度特性是肌肉得以正常收縮的兩個(gè)重要關(guān)系,兩者既相互制約又相互影響。1938年,經(jīng)典Hill方程的得出,使人們第一次從量的角度認(rèn)識(shí)到了肌肉張力-速度的變化關(guān)系。Huxley從橫橋和肌動(dòng)蛋白理論的微觀角度得出了橫橋模型,其與Hill方程具有很強(qiáng)的相似度。兩者的正確性得到了后來(lái)學(xué)者的研究認(rèn)同。肌肉是動(dòng)作的主要肌肉(原動(dòng)機(jī))、肌肉不是動(dòng)作的主動(dòng)肌肉,在運(yùn)動(dòng)中被拉伸的這兩種形式是肌肉張力-長(zhǎng)度特性的兩種表現(xiàn)方式。在等張條件下肌肉張力-長(zhǎng)度曲線中最大作用力比較大,對(duì)應(yīng)的肌肉比較長(zhǎng),在運(yùn)動(dòng)荷載相同的條件下獲得的肌肉張力-長(zhǎng)度曲線中的最大力與同樣情況下用等長(zhǎng)條件所獲得的的最大力相比有相當(dāng)大地減少,骨骼肌不同工作條件下獲得的數(shù)據(jù)將不能進(jìn)行合成。當(dāng)前的關(guān)節(jié)的肌骨模型研究瓶頸主要在于完整的肌肉張力-長(zhǎng)度-速度模型的建立,而不是將兩者孤立起來(lái)研究。

現(xiàn)在,研究關(guān)于下肢肌肉功能模型越來(lái)越多。2000年,一個(gè)解剖基人體下肢的生物動(dòng)力模型有王西十、白瑞蒲所提出,該模型可以在仿真人體下肢運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)之上,計(jì)算人體下肢的沖擊荷載或下肢節(jié)作用反力和肌肉群力,基本上堪稱一個(gè)完整的二維人體下肢解剖模型。

隨著人體動(dòng)力學(xué)模型研究的不斷深入,人體動(dòng)力學(xué)的建模正在走向由整體到局部、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展道路。單純的肌肉張力-長(zhǎng)度或肌肉張力-速度模型以滿足不了對(duì)肌肉的研究,并且模型中的參數(shù)越來(lái)越多,越來(lái)越精確。

2 肌肉力學(xué)模型的建立

2.1 肌肉生理特性分析

人體中的肌有多樣性,附著在髖關(guān)節(jié)周圍股骨和骨盆上的肌肉主要為骨骼肌,骨骼肌是髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。骨骼肌主要由腹肌和福建兩部分組成,其中肌腱是肌腹與骨骼的連接部分,結(jié)締組織和肌外膜包裹在肌肉外邊,起保護(hù)作用。

近似于連鎖式的肌細(xì)胞排列而成肌纖維,又有多條肌纖維“捆綁”而成纖維素,二纖維素是肌肉產(chǎn)生張力的主要部分。梭形肌或菱形肌,是纖維束與肌長(zhǎng)軸方向平行;半羽狀肌與羽狀肌,是與肌長(zhǎng)軸成一定的夾角;這兩種類型按纖維束排列方向和與肌長(zhǎng)軸關(guān)系把肌肉分成了兩種類型:?jiǎn)侮P(guān)節(jié)肌和多關(guān)節(jié)肌。單關(guān)節(jié)肌,顧名思義,即為直接穿過(guò)一個(gè)關(guān)節(jié)的肌肉,例如股四頭肌中的股中肌、肌內(nèi)側(cè)肌等。膝關(guān)節(jié)的伸展與股中肌的伸展有直接關(guān)系,雙關(guān)節(jié)肌是穿過(guò)兩個(gè)關(guān)節(jié)的肌肉。多關(guān)節(jié)肌中最為常見(jiàn)的是雙關(guān)節(jié)肌,其主要存在于人體的下肢肌肉群中。雙關(guān)節(jié)肌的作用取決于關(guān)節(jié)中心到肌肉的垂直距離。若該距離較長(zhǎng),則具有較大的作用力臂和力矩。膝關(guān)節(jié)的功能主要通過(guò)股直肌實(shí)現(xiàn),其力矩遠(yuǎn)比髖關(guān)節(jié)大,屬于膝關(guān)節(jié)肌群范疇。而髖關(guān)節(jié)的功能主要表現(xiàn)在大腿的后群肌,后群肌的力臂又大于膝關(guān)節(jié),故稱之為髖關(guān)節(jié)肌。關(guān)節(jié)的角度位置決定著雙關(guān)節(jié)肌的作用效率。股直肌對(duì)膝關(guān)節(jié)的伸膝效率增大,說(shuō)明髖關(guān)節(jié)在伸展,如跑步中的后蹬階段。當(dāng)髖關(guān)節(jié)屈時(shí),伸膝運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到抑制。雙關(guān)節(jié)肌在人體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到了儲(chǔ)存和釋放彈性的功能。起到減少單關(guān)節(jié)的做工量的主要作用的是下肢肌群中的雙關(guān)節(jié)肌。雙關(guān)節(jié)肌能夠利用一個(gè)關(guān)節(jié)做功另一個(gè)關(guān)節(jié)做負(fù)功來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存。

2.2 肌肉力學(xué)模型的分析

肌肉作為動(dòng)物體最為主要的構(gòu)成組織,具有極其重要的功能特性,最為主要的是能夠接受神經(jīng)刺激產(chǎn)生收縮,進(jìn)一步牽引兩端的骨骼實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),影響肌肉張力大小的兩個(gè)最主要的因素是肌肉纖維的長(zhǎng)度變化關(guān)系和肌肉纖維的收縮速度變化關(guān)系,另外還與許多生理學(xué)因素相關(guān)。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)肌肉的發(fā)力過(guò)程研究來(lái)說(shuō)具有十分重大的意義。

隨著人們對(duì)肌肉力學(xué)模型的研究不斷深入,運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)等交叉學(xué)科的研究手段對(duì)模型的建立和修改發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。張力-長(zhǎng)度特性和張力-速度特性是肌肉運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律中最為重要的兩個(gè)關(guān)系,也是肌肉力學(xué)建模中需要處理的兩項(xiàng)主要內(nèi)容。肌肉力學(xué)模型的未來(lái)發(fā)展方向,必將是兩者關(guān)系的整合體。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合上述,進(jìn)一步完善人體肌肉力學(xué)模型,使肌肉力學(xué)模型能夠充分反映肌肉收縮長(zhǎng)度、速度和肌肉張力之間的變化關(guān)系;通過(guò)解剖學(xué)、生理學(xué)進(jìn)一步清理髖關(guān)節(jié)周圍肌肉在不同動(dòng)作、不同位置和同一動(dòng)作的不同時(shí)間段所起到的作用,以及韌帶在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保護(hù)作用;將髖關(guān)節(jié)模型建立一個(gè)完善的空間三維模型,并和膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的研究結(jié)合實(shí)現(xiàn)人體下肢運(yùn)動(dòng)的仿真。

參考文獻(xiàn)

[1]郝智秀,周吉彬,金德聞,等. 不同足地界面對(duì)人體三維步態(tài)的影響[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(08).

[2]蘇佳燦. 髖臼三維記憶內(nèi)固定系統(tǒng)治療髖臼骨折記憶生物力學(xué)研究――骨盆、髖臼三維模型仿真、力學(xué)模擬與有限元分析[D]. 第二軍醫(yī)大學(xué),2004.

[3]韓東太. 金屬氧化物/尼龍1010復(fù)合材料熱力學(xué)性能與摩擦熱行為研究[D]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2009.

篇3

【關(guān)鍵詞】 脫鈣骨基質(zhì)顆粒

關(guān)鍵詞: 脫鈣骨基質(zhì)顆粒;骨水泥;生物力學(xué);犬 中圖號(hào):R687.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

摘 要:目的 研究不同質(zhì)量比的犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的生物力學(xué)性能,為臨床應(yīng)用該復(fù)合材料修復(fù)骨缺損提供理論依據(jù). 方法 按Urist等方法制備犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒后,再與骨水泥混合制成含骨粒質(zhì)量比為0,400,500和600mg?g-1 的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料,對(duì)其抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度、抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定. 結(jié)果 含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比為0,400,500和600mg?g-1 的復(fù)合材料的抗壓極限強(qiáng)度分別為(81.0±3.0),(50.4±5.9),(48.8±2.0)和(33.8±3.6)MPa;抗彎極限強(qiáng)度分別為(65.3±6.7),(42.9±8.1),(37.2±2.9)和(25.0±2.4)MPa;抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度分別為(35.5±0.8),(16.3±2.2),(13.1±2.0)和(8.0±1.4)MPa. 結(jié)論 犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料具有良好的生物力學(xué)性能,易于塑形,能根據(jù)需要適應(yīng)不同部位骨缺損的要求,其中含骨粒質(zhì)量比為500mg?g

-1 的復(fù)合材料生物力學(xué)性能及骨誘導(dǎo)活性最為適宜,能作為支架材料有效地修復(fù)大塊骨缺損.

Keywords:decalcified bone matrix;bone cement;biome-chanics;dogs

Abstract:AIM To study biomechanical properties of differ-ent mass ratio materials impregnated decalcified bone matrix(DBM)with bone cement(BC)in dogs,and seek some soli-dified processes to repair bone defects with the compound material.METHODS The DBM particles and the materials im-pregnated0,400,500,600mg?g

-1 mass ratio DBM parti-cles with BC were made according to the methods of Urist.The compound material compressive strength,bending strength and torsional strength were measured.RESULTS In the compound materials,the ultimate compressive strengths were(81.0±3.0)MPa for0mg?g-1 DBM,(50.4±5.9)MPa for400mg?g-1 ,(48.8±2.0)MPa for500mg?g-1 ,(33.8±3.6)MPa for600mg?g-1 .The ulti-mate bending strengths were(65.3±6.7)MPa for0mg?g-1 DBM,(42.9±8.1)MPa for400mg?g-1 ,(37.2±2.9)MPa for500mg?g-1 ,(25.0±2.4)MPa for600mg?g-1 .The ultimate torsional strengths were(35.5±0.8)MPa for0mg?g-1 DBM,(16.3±2.2)MPa for400mg?g-1 ,(13.1±2.0)MPa for500mg?g-1 ,(8.0±1.4)MPa for600mg?g-1 .CONCLUSION DBM impregnated with BC has better biomechanical properties and perfect plastic property,which could be used to repair large bone defects when it con-tains DBM of500mg?g-1 .

0 引言

研制理想的人工生物材料作為骨移植替代材料用于修復(fù)骨缺損,是當(dāng)前骨科領(lǐng)域研究的主要課題之一.脫鈣骨基質(zhì)顆粒(decalcified bone matrix,DBM)用于骨缺損的修復(fù)臨床上已多有報(bào)道[1-3] ,由于DBM中含有骨形成蛋白而具有誘導(dǎo)成骨作用,但卻因礦鹽被去除,只留下有機(jī)部分骨基質(zhì),造成機(jī)械強(qiáng)度下降,不能承受應(yīng)力,因此無(wú)法替代骨骼負(fù)重功能.骨水泥(bone cement,BC)是一種高分子聚合物,具有一定的生物力學(xué)強(qiáng)度,臨床上早已被用作人工關(guān)節(jié)固定材料及骨缺損充填材料[4,5] ,但單純骨水泥填充骨缺損為機(jī)械填充,材料不能降解,且與骨界面間存在力學(xué)差異等缺陷.為使骨缺損修復(fù)材料有較好的生物力學(xué)性能,具備良好的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)能力,我們將犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒與骨水泥按一定的比例復(fù)合制成生物性復(fù)合材料用于骨缺損的修復(fù).我們報(bào)道這種復(fù)合材料的生物力學(xué)性能,為復(fù)合材料在臨床的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù).

1 材料和方法

1.1 材料

犬脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料的制備按Urist等[6] 方法,取健康雜種家犬的四肢長(zhǎng)骨,去除骨髓及軟組織,砸成碎片,流水沖洗4~5h,用5倍于骨片體積的無(wú)水乙醇脫水2h,乙醚脫脂1h,室溫下干燥過(guò)夜后置-80℃冰柜凍存,取出后用磨碎機(jī)將骨片粉碎研磨成骨粒,分樣篩過(guò)篩篩取直徑400~800μm的骨粒.骨粒室溫下用0.5mol?L-1 鹽酸脫鈣3h(按1g骨粒比50mL鹽酸),脫鈣后骨粒流水沖洗2h,再用5倍于骨粒體積的無(wú)水乙醇浸泡1h,乙醚浸泡30min后通風(fēng)處干燥過(guò)夜,制得脫鈣骨基質(zhì)顆粒.將脫鈣骨基質(zhì)顆粒與適量的骨水泥均勻混合,制備成含脫鈣骨基質(zhì)顆粒質(zhì)量比分別為0,400,500和600mg?g-1 的復(fù)合材料,待骨水泥呈面團(tuán)狀時(shí)立即用力塞入5mL的注射器針筒內(nèi),并用最大力量推壓以使復(fù)合材料在針筒內(nèi)緊密接觸,待復(fù)合材料聚合定型后取出,即制成含不同質(zhì)量比的脫鈣骨基質(zhì)顆粒骨水泥復(fù)合材料樣本(骨水泥為天津合成材料工業(yè)研究所研制).生物力學(xué)測(cè)試樣本[7] 標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件為直徑d=12mm,高度h=24mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,高度h=30mm的圓柱體,所有試件兩端光滑平整,上下同心.標(biāo)準(zhǔn)抗彎試件為直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.標(biāo)準(zhǔn)抗扭轉(zhuǎn)試件為直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=60mm的圓柱體,含0,400,500和600mg?g-1 質(zhì)量比骨粒的不同試件各10個(gè),另截取犬的新鮮股骨標(biāo)本10個(gè),用砂輪磨平加工成直徑d=12mm,長(zhǎng)度L=80mm的圓柱體.

1.2 方法

1.2.1 壓縮試驗(yàn)

在材料力學(xué)綜合試驗(yàn)臺(tái)上,用生物力學(xué)測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)定.該裝置由加載部分、壓力和位移傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄系統(tǒng)組成,試樣測(cè)定時(shí)統(tǒng)一加載速度為5mm?min-1 .將抗壓試件依次放在試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)其施加壓縮載荷,直至試件破壞,記下試件破壞時(shí)的載荷并算出抗壓極限強(qiáng)度.

1.2.2 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

將抗彎試件置放于綜合試驗(yàn)臺(tái)上,試件跨距為40mm,在其中點(diǎn)加載,直至試件 破壞,記錄試件破壞時(shí)的載荷并計(jì)算抗彎極限強(qiáng)度.

1.2.3 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上,用專用夾具將抗扭轉(zhuǎn)試件的兩端分別裝于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭和活動(dòng)夾頭中,對(duì)其施加扭矩,加載速度為120°?min-1 ,記錄試件破壞時(shí)的載荷并算出扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度.

2 結(jié)果

經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,復(fù)合材料中含DBM骨粒為400,500和600mg?g-1 的生物力學(xué)性能均低于犬正常股骨組及骨水泥組(P

3 討論

理想的骨移植材料應(yīng)具備:①良好的生物相容性;②較強(qiáng)的力學(xué)性能;③有誘導(dǎo)成骨作用;④能夠被吸收替代;⑤有良好的賦形性.DBM骨粒作為生物性骨缺損修復(fù)材料,在體內(nèi)能被吸收替代,又具有成骨誘導(dǎo)活性,是骨缺損修復(fù)的最佳替代材料,但DBM骨粒本身不具備支撐能力,因此不宜用于修復(fù)承重長(zhǎng)骨.骨水泥作為粘接賦形劑,易于塑形,有一定的力學(xué)性能,植入骨內(nèi)起到鑲嵌固定作用.我們將DBM骨粒與骨水泥按一定比例均勻復(fù)合,制成復(fù)合生物性修復(fù)材料,探索一條修復(fù)大塊骨缺損的可行途徑.

骨的生長(zhǎng)及骨小梁的構(gòu)建是根據(jù)Wolff定律,按機(jī)體生長(zhǎng)的需要的應(yīng)力分布排列,因此骨的生物力學(xué)特性較為復(fù)雜.修復(fù)骨缺損不僅要恢復(fù)骨形態(tài)的連續(xù),更重要的是重建骨的支撐功能.這就要求骨移植材料的生物力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到正常皮質(zhì)骨的力學(xué)性能,而不同的部位和不同程度的骨缺損修復(fù)要求不盡相同.本組實(shí)驗(yàn)中復(fù)合材料的生物力學(xué)性能低于犬正常股骨組,提示應(yīng)用復(fù)合材料修復(fù)承重長(zhǎng)骨骨缺損時(shí),肢體應(yīng)在保護(hù)下負(fù)重以分散部分載荷.在復(fù)合材料中隨DBM骨粒所占的質(zhì)量比增加,材料的抗壓極限強(qiáng)度、抗彎極限強(qiáng)度和抗扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),這是因隨材料中DBM骨粒增加,材料間的孔隙及通道增多,造成材料的生物力學(xué)性能下降.我們既往在制作復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)[8] ,模具中的材料不予加壓使成自然裂隙狀態(tài)下測(cè)定試件的生物力學(xué)性能,其結(jié)果為BC的抗壓極限強(qiáng)度為(59.3±2.2)MPa、抗彎極限強(qiáng)度為(64.3±3.7)MPa;含DBM骨粒400mg?g-1 組的抗壓極限強(qiáng)度為(19.3±1.6)MPa、抗彎極限強(qiáng)度為(13.3±1.4)MPa.與模具中材料盡量加壓塞緊后測(cè)定的力學(xué)性能(Tab1)有顯著差異.提示臨床上修復(fù)骨缺損填入復(fù)合材料時(shí)應(yīng)盡量加壓塞緊,以減少骨粒間的裂隙,便于提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度.

含骨粒為400mg?g-1 組及500mg?g-1 組的生物力學(xué)性能均高于600mg?g-1 組,P

由于復(fù)合材料具有一定的孔隙和較強(qiáng)的生物力學(xué)性能,它在修復(fù)骨缺損時(shí)可作為支架發(fā)揮骨傳導(dǎo)作用,又因DBM骨粒具有誘導(dǎo)成骨活性,故此種生物源性復(fù)合材料有可能成為很有發(fā)展前景的骨移植替代材料.我們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[9] ,已將復(fù)合材料應(yīng)用于臨床治療腫瘤性骨缺損和長(zhǎng)骨大段骨缺損,取得了令人鼓舞的療效[10,11] ,但其材料在體內(nèi)的力學(xué)性能及吸收降解等問(wèn)題尚有待于進(jìn)一步研究.

致 謝 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得到本校統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室尚 磊的指導(dǎo).

參考文獻(xiàn)

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篇4

1.1材料來(lái)源經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選的人手掌肌腱45根,男35根,女10根,供者平均年齡為(55±3)歲,由中國(guó)人民第401醫(yī)院提供.肌腱經(jīng)過(guò)-80℃深低溫冷凍7周后隨機(jī)分成A、B、C組共3組。

1.2研究方法A組肌腱在干冰環(huán)境下行3.5kGy高能電子束照射10次,總輻射劑量為35kGy.B組在干冰環(huán)境下行3.5kGy的γ射線照射,共10次,總輻射劑量為35kGy.C組肌腱只在干冰環(huán)境下保存.

1.3組織學(xué)觀察對(duì)各組肌腱分別行蘇木精G伊紅(HE)染色和膠原纖維經(jīng)典VG染色,觀察組織形態(tài)學(xué)改變.

1.4羥脯氨酸(Hyp)含量檢測(cè)采用高效液相色譜法分別檢測(cè)各組肌腱Hyp的含量.

2結(jié)果

2.1組織學(xué)觀察C組肌腱染色均勻,纖維排列規(guī)整緊密,肌腱細(xì)胞沿纖維走行排列.A組肌腱染色仍較均勻,纖維排列欠規(guī)整,纖維之間出現(xiàn)縫隙,肌腱細(xì)胞沿纖維走行排列.B組肌腱染色不均勻,纖維排列雜亂,大部分出現(xiàn)斷裂,纖維之間縫隙更大更明顯.

2.2各組Hyp含量比較A、B、C組肌腱Hyp含量分別為2.809±0.353、3.20±0.376及2.52±0.331.B組Hyp含量明顯高于C、A組(F=16.32,q=4.60、8.05,P<0.05),A組Hyp含量與C比較差異無(wú)顯著性(P>0.05).

3討論

隨著同種異體移植物在骨關(guān)節(jié)修復(fù)重建中使用的逐漸增多,對(duì)移植物不同消毒滅菌方法的研究也越來(lái)越多,同時(shí)對(duì)于各種消毒滅菌方法的滅菌效果和安全性也逐漸引起了人們的重視.采用γ射線照射對(duì)異體移植物進(jìn)行消毒滅菌被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的消毒方法.但有充分證據(jù)表明,超過(guò)20kGy的大劑量γ射線照射則會(huì)造成肌腱結(jié)構(gòu)特性的改變.生物材料對(duì)γ射線照射存在劑量依賴性,由于對(duì)組織結(jié)構(gòu)的破壞,生物材料的力學(xué)性能隨照射劑量的改變而改變.BALSLY等研究顯示,照射劑量≥25kGy時(shí),移植物的生物力學(xué)強(qiáng)度隨著照射劑量增大明顯降低.RAPPE等[對(duì)前交叉韌帶重建術(shù)后6個(gè)月的病人進(jìn)行隨訪顯示,使用照射肌腱的病人手術(shù)失敗率明顯增高.FIDELER等分別以人和山羊髕腱G骨為研究對(duì)象,用γ射線照射,發(fā)現(xiàn)照射組肌腱生物力學(xué)性能顯著下降.

HOBURG等研究顯示,大劑量電子束分次照射與不照射比較,不會(huì)降低異體移植物生物力學(xué)特性,而單次大劑量電子束照射或者單次大劑量γ射線照射會(huì)顯著降低其生物力學(xué)特性.電子束除了具有γ射線照射優(yōu)點(diǎn)外,其達(dá)到相同滅菌效果時(shí)在經(jīng)濟(jì)上更加節(jié)約.與γ射線照射比較,其穿透性僅在照射高密度或厚度超過(guò)50mm的組織時(shí)才降低.因此,在應(yīng)用于軟組織移植物特別是ACL重建時(shí),這一缺點(diǎn)可忽略.雖然與γ射線相比較,電子束照射肌腱可維持更好的生物力學(xué)特性,但其大劑量(>30kGy)照射與非照射組織生物力學(xué)特性比較仍顯著降低.KAMINSKY等對(duì)25~100kGy電子束照射BPTB移植物滅菌進(jìn)行評(píng)估,且與非照射組進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)性能降低20%左右.總之,大劑量電子束對(duì)異體移植物分次照射不會(huì)降低其生物力學(xué)特性已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外認(rèn)可,但是其具體的機(jī)制仍然不明.肌腱主要由Ⅰ型和Ⅱ型膠原組成.膠原纖維表面鑲嵌著膠原蛋白分子,膠原蛋白分子將纖維之間以及纖維與胞外基質(zhì)連接起來(lái),形成穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)為肌腱提供強(qiáng)大機(jī)械力學(xué)性能.Hyp是膠原蛋白的特異性氨基酸,大部分Hyp都存在于膠原中,其含量約占膠原氨基酸含量的13%.因此,通過(guò)檢測(cè)肌腱組織中Hyp的含量,就能反映肌腱中膠原蛋白含量,間接反映肌腱結(jié)構(gòu)的變化.

篇5

【摘要】 【目的】 研究使用異體骨混合骨髓間質(zhì)干細(xì)胞移植治療骨缺損的可行性及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步結(jié)果。【方法】 將15只新西蘭白兔雙側(cè)橈骨造成1 cm骨缺損模型,隨機(jī)選擇同一只動(dòng)物的一側(cè)為實(shí)驗(yàn)側(cè),自體配對(duì)的另一側(cè)為對(duì)照側(cè)。將表面脫鈣的同種異體骨和來(lái)源于受體的體外培養(yǎng)增殖的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞混合植入實(shí)驗(yàn)側(cè)骨缺損,對(duì)照側(cè)僅植入同樣制作的異體骨。12周后,進(jìn)行X線檢查、生物力學(xué)檢查和組織學(xué)檢查,將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。【結(jié)果】 動(dòng)物在術(shù)后12周,實(shí)驗(yàn)側(cè)X線片光密度測(cè)量結(jié)果,破壞載荷時(shí)扭矩和扭角測(cè)量結(jié)果均優(yōu)于對(duì)照側(cè);組織學(xué)評(píng)分中,實(shí)驗(yàn)側(cè)骨痂量評(píng)分優(yōu)于對(duì)照側(cè),骨連接成熟程度和骨髓發(fā)育程度兩者沒(méi)有明顯差異。【結(jié)論】 骨髓間質(zhì)干細(xì)胞可以促進(jìn)異體骨在移植后的成骨作用,在增多成骨量的同時(shí)不影響骨組織發(fā)育。

【關(guān)鍵詞】 異體骨; 骨髓間質(zhì)干細(xì)胞; 移植; 骨缺損

Abstract: 【Objective】 To study the feasibility and result of transplanting bone allograft with bone marrow stem cell in treatment of bone defect in animal experiment. 【Methods】 Fifteen New Zealand white rabbitswere chosen for the 1 cm bone defect model of both radiuses. Randomly, one radial side was chosen for the model, and the other side was for the control one. The bone defect of experimental side was filled with surface-demineralized bone allograft and bone marrow stem cell cultured in vitro. The control side was filled with bone allograft only. After 12 weeks, all the animals were observed by X ray, biomechanics, and histology. The results were analyzed and compared. 【Results】 After 12 weeks, the X ray density, the torsional moment and angle in failure load test and the score of callus in histological grading were all improved in the experimental side, compared with the control side. There was not statistically significant difference in both mature degree of bone union and growth degree of bone marrow. 【Conclusion】 Bone marrow stem cell can enhance the osteogenesis of bone allograft after transplantation, which increases the bone formation without affecting the development of bone tissue.

Key words: allergenic bone; bone marrow stem cell; allograft

[J SUN Yat-sen Univ(Med Sci), 2007, 28(5):515-519]

骨移植是治療骨缺損最主要的方法,同種異體骨以其生物學(xué)特性和形態(tài)結(jié)構(gòu)與自體骨相近,可以長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)而已廣泛應(yīng)用于臨床,但大段異體骨移植后,由于骨融解吸收的速度快于新骨形成,影響了大段異體骨結(jié)構(gòu)性骨移植的遠(yuǎn)期療效。已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow stem cell,MSC)在一定誘導(dǎo)因素作用下能向成骨細(xì)胞分化,促進(jìn)成骨[1,2],但將異體骨和骨髓間質(zhì)干細(xì)胞混合移植后的效果如何,目前未見(jiàn)報(bào)道。本研究應(yīng)用異體骨混合骨髓間質(zhì)干細(xì)胞植入動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性探索,希望通過(guò)骨髓間質(zhì)干細(xì)胞的成骨作用,達(dá)到改善治療效果的目的,為臨床提供參考。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康新西蘭白兔15只,雌雄不限,體質(zhì)量2.8~3.5 kg,平均為3.1 kg,兔齡5~10(S=7)月。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑和材料

低糖型DMEM干粉培養(yǎng)基(Dulbecco’s Modified Eagle Medium):13.75 g/包(美國(guó)Gibco公司)。胎牛血清(FBS;美國(guó)Hyclone公司)。0.25%胰蛋白酶(美國(guó)Sigma公司)。淋巴細(xì)胞分離液(天津TBD生物技術(shù)中心),密度為1.077。PBS平衡鹽溶液(美國(guó)Hyclone公司)。青霉素-硫酸鏈霉素雙抗溶液:青霉素1萬(wàn) U+鏈霉素10 mg/mL(美國(guó)Gibco公司)。異體骨:從健康5月齡新西蘭白兔橈骨截取。

1.3 異體骨的制備

從5月齡的健康新西蘭白兔雙側(cè)取出橈骨,截去兩段干骺端后得到直徑均勻的長(zhǎng)約5 cm的骨段,將每段骨截成3段各長(zhǎng)約1.5 cm的骨段,在充分清除骨髓和軟組織后,先用三氯甲烷 ∶ 乙醇=1 ∶ 1的溶液浸泡24 h進(jìn)行脫脂;用0.6 mol/L的鹽酸浸泡15 min進(jìn)行表面脫鈣;用PBS溶液沖洗后,再用PBS溶液,37 ℃浸泡24 h中和鹽酸;測(cè)定浸泡后的溶液pH值約為7.0~7.2后,用超純水250 mL+青霉素10萬(wàn)U+慶大霉素8萬(wàn)U+鏈霉素100 ?滋g浸泡24 h,然后在超凈臺(tái)內(nèi)晾干。將上述處理的異體骨分別裝入2 mL的凍存管內(nèi)密封,在-80 ℃下深度冰凍2周;然后用2.0 Mrads劑量的γ射線照射12 h滅菌。再放入-80 ℃下深度冰凍保存?zhèn)溆谩J褂脮r(shí),將異體骨放入約37 ℃的PBS中浸泡解凍后使用。

1.4 細(xì)胞培養(yǎng)

對(duì)于骨髓間質(zhì)干細(xì)胞的制備、原代培養(yǎng)和保存方法,具體見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]。

1.5 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

將15只5月齡新西蘭兔隨機(jī)選擇一側(cè)橈骨植入已經(jīng)制備好的異體骨;另一側(cè)橈骨植入制備好的異體骨和自體來(lái)源的經(jīng)過(guò)培養(yǎng)增殖的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞。手術(shù)后每只動(dòng)物單籠伺養(yǎng),定期觀察。

手術(shù)方法和步驟:剝離橈骨中段骨膜約長(zhǎng)1.2 cm,鋸斷并取出1.0 cm長(zhǎng)橈骨,造成骨缺損,并用刮匙刮除骨斷端各約0.5 cm的骨髓腔內(nèi)的骨髓組織。將隨機(jī)選擇的一側(cè)作為實(shí)驗(yàn)側(cè),在橈骨缺損處植入上述已制備好的異體骨,然后用1 mL注射器吸出事先準(zhǔn)備好的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞混懸液,在植入的異體骨髓腔內(nèi)注入0.5 mL細(xì)胞混懸液。不作內(nèi)固定,逐層縫合肌間軟組織和皮下組織。將注射器針頭穿過(guò)軟組織刺入植骨周圍的間隙內(nèi),將剩余的0.5 mL細(xì)胞懸液注入植骨周圍的間隙。縫合皮膚,關(guān)閉切口。將另一側(cè)橈骨缺損處同上方法植入異體骨,但不加骨髓間質(zhì)干細(xì)胞懸液,作為對(duì)照側(cè)。

1.6 觀察方法

①癥狀和體征觀察:包括動(dòng)物術(shù)后傷口情況和肢體功能恢復(fù)情況。②X線照片檢查:在術(shù)后12周時(shí)對(duì)白兔行X線照片檢查。X線片結(jié)果利用圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行灰度測(cè)試,達(dá)到半定量測(cè)量。③生物力學(xué)檢查:在第12周時(shí),用空氣栓塞法處死動(dòng)物,取出雙側(cè)橈骨,剔凈附麗的軟組織。將橈骨截取包括手術(shù)區(qū)域的一段長(zhǎng)約4 cm的骨段,將截取的骨段兩端包埋,在生物力學(xué)測(cè)試機(jī)上進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力測(cè)定,電腦記錄破壞扭矩和扭角。④組織學(xué)檢查:將生物力學(xué)檢測(cè)前的橈骨,按照骨缺損修復(fù)形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。在生物力學(xué)檢測(cè)后的橈骨上異體骨和自體骨交接處截取一段長(zhǎng)為0.8 cm的部分進(jìn)行縱行切片。10%福爾馬林浸泡固定后,脫鈣、石蠟包埋、脫水,HE染色后進(jìn)行光鏡下檢查。參照Nilsson等提供的方法建立組織學(xué)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

1.7 統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS10.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,計(jì)量資料采用配對(duì)兩兩樣本的t檢驗(yàn)進(jìn)行處理,計(jì)數(shù)資料采用配對(duì)設(shè)計(jì)差值的符號(hào)秩和檢驗(yàn)(Wilcoxon法)。

2 結(jié) 果

2.1 細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中觀察到,MSCs在接種到培養(yǎng)瓶后24 h,大部分細(xì)胞貼壁,多呈圓形,在倒置顯微鏡下折光性較強(qiáng)。48 h后,部分細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)多形性變化,呈現(xiàn)出多角樣、橢圓形和短梭形;部分細(xì)胞開(kāi)始呈巢狀生長(zhǎng)。在培養(yǎng)初期的2~3 d內(nèi),細(xì)胞變化緩慢;其后,細(xì)胞增殖加快,尤其在細(xì)胞較密集處,增殖和變形較明顯。6~12 d為細(xì)胞快速增殖期,此時(shí)仍以短梭形細(xì)胞為主,但是,部分細(xì)胞開(kāi)始逐漸變成長(zhǎng)梭形。培養(yǎng)12~14 d左右,細(xì)胞鋪滿瓶底,呈現(xiàn)類似成纖維細(xì)胞樣的長(zhǎng)梭形。此時(shí)細(xì)胞表現(xiàn)為典型的“魚(yú)群樣”聚集(圖1)。第一次傳代后,培養(yǎng)24 h,可見(jiàn)細(xì)胞大部分貼壁,部分細(xì)胞開(kāi)始變形。傳代后細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖速度加快。培養(yǎng)7 d后,細(xì)胞呈長(zhǎng)梭形,可以鋪滿培養(yǎng)瓶底。此時(shí),細(xì)胞生長(zhǎng)表現(xiàn)為旋渦狀生長(zhǎng),分布均勻(圖2)。

2.2 動(dòng)物大體觀察

所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均得到有效觀察。植骨手術(shù)后所有動(dòng)物覓食正常,活動(dòng)能力相似,傷口無(wú)滲出,腫脹程度輕。所有切口得到一期愈合,術(shù)后兩周傷口縫線自行脫落。術(shù)后12周,取出橈骨后,見(jiàn)到實(shí)驗(yàn)側(cè)和對(duì)照側(cè)的橈骨均得到骨性愈合。實(shí)驗(yàn)側(cè)骨痂生成量較對(duì)照側(cè)多。實(shí)驗(yàn)側(cè)可見(jiàn)到植入的異體骨周圍生成明顯的骨痂和骨橋,骨質(zhì)較硬。對(duì)照側(cè)雖然也達(dá)到骨性愈合,但是,異體骨植入?yún)^(qū)骨量較另一側(cè)少,骨痂生成也較少(圖3)。

2.3 X線檢查結(jié)果

在動(dòng)物飼養(yǎng)12周時(shí),行X光檢查,見(jiàn)實(shí)驗(yàn)組骨折斷端骨質(zhì)生長(zhǎng)良好,有連續(xù)性骨痂通過(guò)骨折斷端,骨折線模糊至消失;對(duì)照組也見(jiàn)有骨痂生長(zhǎng),但部分骨折斷端仍可見(jiàn)透亮線(圖4)。檢查結(jié)果用JVC ky-F30B 3-CCD彩色圖象攝錄輸入儀輸入德國(guó)產(chǎn)KORTRON IBAS 2.0全自動(dòng)圖象分析系統(tǒng)測(cè)量光密度。同一只動(dòng)物雙側(cè)肢體為配對(duì)樣本,測(cè)量相同長(zhǎng)度(包括手術(shù)植入異體骨部位和兩端的一段自體骨)的骨段,結(jié)果為:實(shí)驗(yàn)側(cè)光密度均值為1699.3±305.3,對(duì)照側(cè)均值為(1510.4±281.4),t=2.292, P< 0.05(表2),提示光密度的總體均數(shù)不等,實(shí)驗(yàn)側(cè)比對(duì)照側(cè)骨量更多。

2.4 生物力學(xué)檢查結(jié)果

將同一只動(dòng)物雙側(cè)橈骨作為配對(duì)樣本,在美國(guó)產(chǎn)MTS 858 mini Bionix生物材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量破壞扭矩和扭角,結(jié)果為:實(shí)驗(yàn)側(cè)扭矩均值為(0.243±0.018) Nt/m,對(duì)照側(cè)均值為(0.179±0.025) Nt/m, t=3.064, P< 0.01(表2),提示實(shí)驗(yàn)側(cè)骨的強(qiáng)度更好;實(shí)驗(yàn)側(cè)扭角均值(21.056°±2.262°),對(duì)照側(cè)均值(15.007°±0.964°), t=2.413, P< 0.05(表2),提示實(shí)驗(yàn)側(cè)骨的彈性更好。

2.5 組織學(xué)檢查結(jié)果

組織學(xué)由病理研究人員根據(jù)表1的方法評(píng)分,評(píng)分結(jié)果為:骨組織連接情況實(shí)驗(yàn)組23分,對(duì)照組23分;骨髓腔情況實(shí)驗(yàn)組18分,對(duì)照組17分;骨痂生長(zhǎng)情況實(shí)驗(yàn)組28分,對(duì)照組20分。結(jié)果用配對(duì)設(shè)計(jì)差值的符號(hào)秩和檢驗(yàn)(Wilcoxon法)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果顯示,實(shí)驗(yàn)側(cè)與對(duì)照側(cè)骨組織連接:T=0.333, P >0.05,差異沒(méi)有顯著意義;實(shí)驗(yàn)側(cè)與對(duì)照側(cè)骨髓腔情況:T=0.816, P >0.05;實(shí)驗(yàn)側(cè)與對(duì)照側(cè)骨痂生長(zhǎng)情況:T=2.111, P< 0.05(圖5)。

3 討 論

3.1 骨髓間質(zhì)干細(xì)胞在修復(fù)骨缺損中的作用

MSC是一種來(lái)源廣泛,獲取容易,能在體外培養(yǎng)得到大量增殖并保持成骨活性的細(xì)胞[2,3]。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)MSC的這些特點(diǎn),利用MSC具有的分化成骨的能力,將MSC作為種子細(xì)胞植入動(dòng)物體內(nèi),在局部促使其轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞,形成新的骨質(zhì),填補(bǔ)缺損,最終達(dá)到修復(fù)骨缺損的目的。

3.2 骨髓間質(zhì)干細(xì)胞成骨的環(huán)境

MSC向成骨細(xì)胞分化需要在一定的環(huán)境中,在一定的誘導(dǎo)因素存在下進(jìn)行。干細(xì)胞存在的微環(huán)境稱為“干細(xì)胞壁龕”[4-6]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)提供骨髓腔和骨周間隙為MSC生存和分化的微環(huán)境,利用異體骨和自體骨中誘導(dǎo)骨生長(zhǎng)的BMP、TGF-β、bFGF等為誘導(dǎo)因子,使MSC獲得向成骨細(xì)胞分化生長(zhǎng)的有利環(huán)境。實(shí)驗(yàn)表明,在上述環(huán)境中,MSC通過(guò)分化為成骨細(xì)胞等方式,促進(jìn)了成骨。研究表明,局部MSC濃度要超過(guò)2×107/cm3才能確保新骨形成,本實(shí)驗(yàn)使骨髓腔和骨周間隙MSC細(xì)胞濃度接近2×108/cm3,手術(shù)野的出血形成血腫,將植入的MSC包裹,使MSC局限于術(shù)野置入的異體骨周圍。

3.3 異體骨的作用

本實(shí)驗(yàn)采用特殊方法處理異體骨,降低了異體骨的抗原性的目的,使異體骨在植入受體體內(nèi)后,免疫反應(yīng)引起移植失敗的可能性得到較大程度控制。實(shí)驗(yàn)中,在對(duì)異體骨采用表面脫鈣,表面脫鈣可以使異體骨中的BMP等骨誘導(dǎo)因子部分暴露,促進(jìn)成骨;同時(shí)保持了異體骨具有一定的機(jī)械強(qiáng)度[7,8]。表面脫鈣后,在骨質(zhì)表面(包括骨外壁和骨髓腔內(nèi)壁)形成一層膠原樣結(jié)構(gòu),有利于吸附植入的MSC細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)中,異體骨還在植入前經(jīng)過(guò)抗菌素溶液浸泡、γ射線照射等處理,避免了感染影響植骨的效果。研究發(fā)現(xiàn),γ射線照射的劑量在2 M rads,時(shí)間達(dá)到12 h能夠殺滅包括芽孢在內(nèi)的所有細(xì)菌。經(jīng)過(guò)上述的處理使得異體骨在植入受體之前達(dá)到完全無(wú)菌,較低的抗原性又保持了一定的外形和機(jī)械強(qiáng)度,適合作為修復(fù)骨缺損的組織工程材料[9]。

3.4 骨髓間質(zhì)干細(xì)胞與異體骨結(jié)合治療骨缺損的效果和意義

本實(shí)驗(yàn)顯示,實(shí)驗(yàn)側(cè)異體骨植入體內(nèi)后達(dá)到骨性愈合。其成骨作用不僅發(fā)生在異體骨和自體骨連接處,而且在整個(gè)植骨區(qū)域都可以觀察到不同程度的新骨形成。由于手術(shù)中植入異體骨周圍的MSC是在縫合骨周軟組織后,穿過(guò)軟組織注射到異體骨周圍,可以在一些大體標(biāo)本觀察到部分區(qū)域形成隆起較明顯的骨痂。這種現(xiàn)象可能是在穿刺部位形成的針道中殘留的MSC成骨作用的結(jié)果。這表明MSC有很好的成骨效果。縱行剖開(kāi)骨質(zhì)后,可以見(jiàn)到植入的異體骨與自體骨之間的分界不明顯,部分樣本在骨髓腔內(nèi)形成紅骨髓樣成分,部分樣本的異體骨骨髓腔未完全再通。在骨皮質(zhì)外壁和骨髓腔內(nèi)壁都可以見(jiàn)到類似軟骨樣物質(zhì),說(shuō)明存在軟骨成骨作用。對(duì)照側(cè),也全部達(dá)到骨性愈合,但骨痂主要分布在異體骨與自體骨連接處,骨痂的量也較實(shí)驗(yàn)側(cè)少。縱行剖開(kāi)骨質(zhì)可見(jiàn)到大部分骨髓腔未再通,紅骨髓樣物質(zhì)也較實(shí)驗(yàn)側(cè)少。通過(guò)大體標(biāo)本觀察可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)側(cè)比對(duì)照側(cè)形成的骨痂多,而且分化程度更成熟。

對(duì)標(biāo)本行X光照片后,通過(guò)圖像分析系統(tǒng)測(cè)量其光密度可以半定量測(cè)量骨密度的強(qiáng)弱。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到:實(shí)驗(yàn)側(cè)結(jié)果的均值比對(duì)照側(cè)高,實(shí)驗(yàn)側(cè)與對(duì)照側(cè)有顯著性差異。表明實(shí)驗(yàn)側(cè)平均骨密度較對(duì)照側(cè)高,成骨量較對(duì)照側(cè)多。說(shuō)明MSC植入后成骨,促進(jìn)了骨缺損的修補(bǔ)。

在生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量標(biāo)本的扭矩和扭角,可以了解成骨后骨質(zhì)的強(qiáng)度和彈性。扭矩為在做扭轉(zhuǎn)應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)達(dá)到骨質(zhì)破裂的所需力矩。扭矩越大,骨質(zhì)強(qiáng)度越大,達(dá)到骨折時(shí)所需力矩越大。扭角為扭轉(zhuǎn)應(yīng)力試驗(yàn)中達(dá)到骨質(zhì)破裂時(shí),骨質(zhì)兩端圍繞中軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度差值。扭角越大,骨質(zhì)抗扭轉(zhuǎn)的能力越強(qiáng),彈性越好[10-12]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)側(cè)的扭矩的均值和扭角均值均比對(duì)照側(cè)高,差異有顯著性。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)側(cè)不僅成骨量比對(duì)照側(cè)多,而且形成的骨質(zhì)強(qiáng)度比對(duì)照側(cè)高,彈性更好。

組織學(xué)觀察,對(duì)照側(cè)與實(shí)驗(yàn)側(cè)在組織連接程度和骨髓腔再通程度上差異不明顯,但骨痂量差異顯著。組織連接程度和骨髓腔發(fā)育程度反映了新形成的骨質(zhì)的成熟程度,兩者之間差異不顯著。說(shuō)明植入的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞發(fā)育速度和成骨速度與動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞相類似。骨痂量的差異可以看出實(shí)驗(yàn)側(cè)主要通過(guò)成骨量增加達(dá)到增大骨強(qiáng)度的作用。

綜上所述,異體骨結(jié)合骨髓間質(zhì)干細(xì)胞移植能夠達(dá)到促進(jìn)異體骨成骨的目的,這種作用主要是通過(guò)增加局部或骨量來(lái)實(shí)現(xiàn)的,植入的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞使局部形成較多的自源的骨性組織,當(dāng)異體骨逐漸被受體動(dòng)物吸收后,這些新形成的骨質(zhì)可以在局部提供較多的力量支持和維持一定的體積[13],不僅一定程度適應(yīng)了肢體活動(dòng)的需要,而且維持一定骨的形態(tài),有利于以后進(jìn)一步的骨質(zhì)修復(fù)。這種方法可以為臨床提高異體骨遠(yuǎn)期療效提供幫助。

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篇6

關(guān)鍵詞:人體脊柱;跌到?jīng)_擊載荷;力學(xué)響應(yīng)特性

胸腰段是人體脊柱易發(fā)生骨折部位之一,約有79.5%的脊柱損傷為胸腰段骨折,且多由高處墜落所致。由于該處損傷機(jī)制十分復(fù)雜,治療費(fèi)用昂貴,嚴(yán)重增加了患者家庭及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。人體胸腰段有限元研究的主要方向?yàn)樵u(píng)價(jià)手術(shù)內(nèi)固定與構(gòu)建脊柱骨折模型,而關(guān)于脊柱保護(hù)器的研究集中于矯形治療脊柱側(cè)彎的領(lǐng)域。目前,臨床對(duì)脊柱保護(hù)器的正確運(yùn)用仍缺乏相應(yīng)有的有限元研究[2]。本研究通過(guò)建立脊柱胸腰段模型,設(shè)計(jì)并建立脊柱保護(hù)器及三維模型,根據(jù)生物力學(xué)原理分析人體脊柱骨折機(jī)制,探討保護(hù)人體胸腰段的有效途徑。現(xiàn)報(bào)道如下。

1資料與方法

1.1一般資料 選取中國(guó)力學(xué)虛擬人數(shù)據(jù)集切片,共9000張圖片,格式為冷凍切片。給予三維有限元分析,觀察單一樣本。

1.2方法 ①建立胸腰段三維模型:經(jīng)中國(guó)力學(xué)虛擬人數(shù)據(jù)庫(kù)提取軟組織、骨等輪廓曲線,通過(guò)軟件構(gòu)建人體軀干模型,包括簡(jiǎn)化的軀干輪廓軟組織,骨盆、肋骨、骶骨、脊柱等輪廓曲線,軟組織應(yīng)用Mooney-Rivlin超彈性材料,應(yīng)用Hypermesh軟件將幾何面模型劃分成網(wǎng)格,建立人體軀干三維仿真模型,截取T11~L12節(jié)段模型為觀察對(duì)象。應(yīng)用四面體單元?jiǎng)澐帜P椭熊浗M織與松質(zhì)骨,三角形殼單元?jiǎng)澐制べ|(zhì)骨。②建立脊柱護(hù)具模型:運(yùn)用Hypermesh軟件構(gòu)建脊柱保護(hù)器模型,其形狀貼合腰背部、胸腹部與雙側(cè)肩部輪廓,下緣與骶尾部水平持平。選用1 cm厚海綿材料與厚度為3 mm的聚乙烯硬性材料,要求具有韌性。為固定脊柱保護(hù)器,模擬束縛帶,分別于腰部與肩關(guān)節(jié)前面兩側(cè)施以60N與80N的預(yù)緊力。③邊界條件與加載:對(duì)照組胸腰段模型未使用脊柱保護(hù)器,而觀察組應(yīng)用脊柱保護(hù)器。兩組模型均模仿真人體自高處墜落時(shí)坐骨著地情形,重力加速度設(shè)為9.8 m/s2,人體落地瞬間速度設(shè)為2 m/s,地面與模型之間摩擦系數(shù)為0.5。④采樣等效應(yīng)力單元:將胸腰椎橫斷面分為4個(gè)區(qū),為中柱中心、前柱中心、后柱左右側(cè)中心。取4個(gè)區(qū)域等效應(yīng)力并計(jì)算平均值,予以分析。

1.3觀察指標(biāo) 對(duì)兩組模型目標(biāo)單元等效應(yīng)力及應(yīng)變進(jìn)行賦值、加載、運(yùn)算。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù),采用Bartlett方差齊性檢驗(yàn)?zāi)P椭蠺11~L12椎體所受應(yīng)力,P>0.1為滿足方差齊性;采用樣本t檢驗(yàn),P

2結(jié)果

2.1胸腰椎體所受應(yīng)力變化情況 觀察組各椎體受力較對(duì)照組均勻平緩,且各椎體所受應(yīng)力較對(duì)照組均呈不同程度的下降,其中T11椎體降幅最小,T12椎體降幅最大。應(yīng)用脊柱保護(hù)器后總體上減輕了胸腰段椎體所受應(yīng)力。兩組模型應(yīng)力峰值最大的椎體均為L(zhǎng)2,見(jiàn)表1。

2.2成對(duì)樣本分析 配對(duì)t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),T12段與L2段P分別為0.21、0.13,均P0.05,故此處應(yīng)用脊柱保護(hù)器o顯著差異,見(jiàn)表2。

3 討論

胸腰段位于活動(dòng)的腰椎與固定的胸椎之間,包括T11、T12、L1、L2四個(gè)節(jié)段。胸椎與腰椎之間關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)排列在解剖結(jié)構(gòu)上由冠狀位轉(zhuǎn)化為矢狀位,椎體受外力作用時(shí)其剛度迅速增加[3-4]。脊柱承受軀干與上肢垂直載荷后即刻傳至胸腰段生理彎曲,再經(jīng)骨盆傳至雙側(cè)下肢,從而形成X形分布的應(yīng)力,同時(shí)應(yīng)力高度集中的X形中點(diǎn)正是胸腰段部位。由于自上肢傳導(dǎo)的有害應(yīng)力過(guò)度集中于胸腰段,無(wú)法迅速分散至骨盆及雙下肢,故易造成胸腰段骨折[5]。

臨床研究表明[6],正常情況下,人體重心部位是脊柱椎體前緣,依靠后部韌帶與肌肉的收縮力及椎體前方重力,形成一個(gè)力學(xué)天平,且支點(diǎn)為椎體。兩端正常條件下處于平衡狀態(tài),但軀體受外力作用而導(dǎo)致重心前傾時(shí),必然增加支點(diǎn)與重心之間的力臂,若需維持平衡狀態(tài),后部韌帶與肌肉需產(chǎn)生強(qiáng)大的力量進(jìn)行對(duì)抗[7]。脊柱保護(hù)器可盡量阻止重心前移,同時(shí)可增加后部肌肉后伸力量,以最大限度的平衡脊柱力學(xué)。本研究中脊柱保護(hù)器的主要作用原理如下[8]:①脊柱保護(hù)器可通過(guò)與腰圍良好的貼合,將腰腹區(qū)覆蓋,并均勻加壓周圍組織。腹部可作為密閉水囊,起到一定的緩沖作用,從而自椎旁肌分散并吸收由脊柱傳導(dǎo)的應(yīng)力,最終減輕脊柱的應(yīng)力。②脊柱保護(hù)器通過(guò)對(duì)軀干前傾的有效抑制,促使重心后移,可起到良好的平衡作用。③脊柱保護(hù)器可跨過(guò)包圍腹部的腰圍與雙肩的肩帶,通過(guò)預(yù)緊力對(duì)軀干起到束縛的作用,進(jìn)而較好的分流應(yīng)力。本研究發(fā)現(xiàn),兩組椎體應(yīng)力均分布于L2椎體后緣、椎板周緣、雙側(cè)上下關(guān)節(jié)突處及雙側(cè)椎弓根處,這與大多數(shù)學(xué)者關(guān)于胸腰段應(yīng)力集中部位的研究結(jié)果相似。另外,觀察組各椎體所承受的應(yīng)力較對(duì)照組明顯降低,其中T12與L2段降幅最為明顯,P均

綜上所述,基于有限元的分析結(jié)果,對(duì)比研究?jī)山M模型沖擊下載荷力學(xué)的響應(yīng)特性,運(yùn)用脊柱保護(hù)器可有效分散、減小脊柱胸腰段不良應(yīng)力,能夠較好的保護(hù)脊柱胸腰段,值得應(yīng)用。

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篇7

【關(guān)鍵詞】 轉(zhuǎn)子間骨折;近端防旋髓內(nèi)釘;髓內(nèi)設(shè)計(jì)

作者單位:451191 鄭州,河南省第二人民醫(yī)院骨科 轉(zhuǎn)子間骨折是老年人的主要健康危險(xiǎn),盡管大量的內(nèi)固定物被應(yīng)用,但是轉(zhuǎn)子間骨折理想的內(nèi)置物是允許治療后早期活動(dòng)。穩(wěn)定的固定應(yīng)盡可能小得損傷。髓內(nèi)設(shè)計(jì)的生物力學(xué)特性最適合這種觀點(diǎn)。股骨近端帶鎖髓內(nèi)釘(PFN)被AO/ASIF設(shè)計(jì)解決了器械問(wèn)題,文獻(xiàn)報(bào)道有好的結(jié)果,很少有并發(fā)癥[1]。現(xiàn)在AO/ASIF發(fā)展了一種新的髓內(nèi)釘系統(tǒng),防旋型股骨近端髓內(nèi)釘(PFNA),這一新的內(nèi)置物改善了轉(zhuǎn)之間骨折的治療,尤其是老年患者。2008年1月至2010年12月我院PFNA固定治療老年股骨粗隆間骨折100例, 取得滿意療效,我們比較PFNA與其他髓內(nèi)設(shè)計(jì),以了解PFNA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),手術(shù)時(shí)間, 術(shù)中出血量,術(shù)中和術(shù)后的并發(fā)癥。

1 資料與方法

11 一般資料 2008年1月至2010年12月100例轉(zhuǎn)子間骨折應(yīng)用PFNA手術(shù),患者均有骨質(zhì)疏松,應(yīng)用骨密度測(cè)量?jī)x確定,男32例,女68例; 年齡68~90歲, 平均82歲。骨折根據(jù)AO分型,A1型50例,A2型40例,A3型10例。全部骨折由低能量引起,最常見(jiàn)為摔傷。

12 手術(shù)方法 采用全身麻醉或腰硬聯(lián)合麻醉, 取仰臥位, 手法牽引或用牽引床維持牽引, C型臂X線機(jī)監(jiān)視下閉合復(fù)位,患肢稍內(nèi)收位,取股骨大粗隆頂點(diǎn)向近端作直切口。確定大粗隆頂點(diǎn)偏內(nèi)側(cè)前1/ 3與后2/3交界處為進(jìn)針點(diǎn), 透視確認(rèn)在髓腔內(nèi),近端擴(kuò)髓,置入髓腔內(nèi)釘,深度合適后,確定前傾角,再向股骨頸內(nèi)分別打入導(dǎo)針,位于股骨頸下半部,測(cè)量螺旋刀的長(zhǎng)度, 股骨外側(cè)皮質(zhì)擴(kuò)孔, 選擇相應(yīng)的螺旋刀片用錘敲入,鎖定螺旋刀片。瞄準(zhǔn)器導(dǎo)向動(dòng)態(tài)或靜態(tài)鎖定遠(yuǎn)端螺釘, 近端擰入尾帽。

2 結(jié)果

手術(shù)時(shí)間30~80 min,平均45 min, 術(shù)中出血量平均50 ml(30~100 ml)。平均隨訪146個(gè)月(12~24個(gè)月)。術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥(見(jiàn)表1),無(wú)深部感染,無(wú)失敗或內(nèi)置物斷裂,螺旋刀片側(cè)滑(>10 mm),有4例,但沒(méi)必要再手術(shù),因?yàn)榛颊邲](méi)有臨床癥狀。

表1 術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥

并發(fā)癥 PFNA(N=100)

深部感染 0(0%)

螺旋刀片側(cè)滑(>10 mm) 4(4%)

內(nèi)置物移位 1(1%)

股骨干骨折 1(1%)

必須再手術(shù)2例(2%),1例內(nèi)置物退出,給予全髖關(guān)節(jié)置換治療。1例股骨干骨折(見(jiàn)圖1),由于新的損傷,應(yīng)用加長(zhǎng)PFNA后愈合。骨折除1例外余全部愈合。

圖1 術(shù)后股骨干骨折

3 討論

轉(zhuǎn)子間骨折在老年人很常見(jiàn),如果長(zhǎng)期臥床后果極差。穩(wěn)定的固定允許早期活動(dòng)是最佳的治療的選擇,髓內(nèi)設(shè)計(jì)廣泛的應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兊纳锪W(xué)的優(yōu)點(diǎn)。我們的研究的目的是確定PFNA于其他髓內(nèi)設(shè)計(jì)是否一樣有效。

PFNA系統(tǒng)被AO/ASIF在2004設(shè)計(jì)成功,主要的設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是螺旋刀片有大的表面積,未鎖定的螺旋刀片敲入時(shí)自旋轉(zhuǎn)進(jìn)入骨質(zhì)對(duì)骨質(zhì)起填壓作用,逐漸增加的芯直徑確保最大程度的骨質(zhì)填壓以及理想的錨合力和穩(wěn)定性[2]。釘尖的形狀減少了應(yīng)力集中,遠(yuǎn)端可選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鎖定。

在骨質(zhì)疏松的患者,PFNA的設(shè)計(jì)達(dá)到更好的固定力量,一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)比其他的內(nèi)置物,插入的螺旋刀片完成骨的壓縮,并且比螺釘有更少的骨折移位,生物力學(xué)測(cè)試螺旋刀片比螺釘有更高的抵抗退出能力[3]。PFNA的螺旋刀片生物力學(xué)上更適合不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子間骨折和骨質(zhì)疏松的轉(zhuǎn)子間骨折。然而,我們的研究PFNA螺旋刀片的退出可能由于插入的不足,細(xì)心和足夠的刀片的插入或尾帽的鎖定可能比生物力學(xué)的穩(wěn)定更重要。

在我們的研究中,手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血比PFN的研究更少[4,5]。我們認(rèn)為PFNA的螺旋刀片比PFN的手術(shù)過(guò)程更簡(jiǎn)單,PFNA有更低的侵入力,可能為轉(zhuǎn)子間骨折更好的內(nèi)置物,尤其在老年人。

PFN解決了術(shù)前和術(shù)后的技術(shù)并發(fā)癥。根據(jù)文獻(xiàn)這些并發(fā)癥3%~7%的患者需要在手術(shù)。在我們的研究中,再手術(shù)(2%)和PFN一樣低[3]。我們有2例再手術(shù),1例股骨干骨折,由于摔傷;1例內(nèi)固定退出,由于螺旋刀片插入的不足。指出細(xì)心和足夠的刀片的插入或尾帽的鎖定對(duì)于預(yù)防并發(fā)癥最重要。

在我們的研究中,螺旋刀片側(cè)滑有4例。盡管在其他的髓內(nèi)內(nèi)置物大腿側(cè)面壓痛叫溫和,我們的研究沒(méi)有這些不適。原因可能是PFNA的螺旋刀片的尾部加工為圓型能減少皮膚和筋膜的刺激。

我們的研究PFNA與以前的髓內(nèi)設(shè)計(jì)一樣有效,PFNA比PFN并發(fā)癥低。轉(zhuǎn)子間骨折內(nèi)固定物的設(shè)計(jì),沒(méi)有一種沒(méi)有并發(fā)癥。因此,手術(shù)中骨折的最佳的復(fù)位和合適的內(nèi)固定物選擇最重要。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Alyassari G, Langstaff RJ, Jones JW, Al Lami M The AO/ASIF proximal femoral nail (PFN) for the treatment of un stable trochanteric fracture Injury, 2002,16:38693.

[2] Windolf M, Braunstein V, Dutoit C, Schwieger K.Is a helical shaped implant a superior alternative to the Dynamic Hip Screw for unstable femoral neck fractures? A biomechanical investigation Clin Biomech (Bristol, Avon),2009,24:5964.

[3] Sommers MB, Roth C, Hall H, et al A laboratory model to evaluate cutout resistance of implants for pertrochanteric fracture fixation J Orthop Trauma, 2004,18:361368.

篇8

廣州第一軍醫(yī)大學(xué)衛(wèi)生處 (510515)

關(guān)鍵詞 脊椎推拿 手法研究 生物力學(xué) 重要性

脊柱推拿是以各種力學(xué),特別是生物力學(xué)為其理論和假說(shuō)依據(jù)的。與脊柱源性致病的相關(guān)學(xué)說(shuō)有很多,較為認(rèn)同的有脊柱各節(jié)段的固定學(xué)說(shuō)、椎體的偏歪學(xué)說(shuō)和由于脊柱內(nèi)外的平衡失調(diào)所致的神經(jīng)傳導(dǎo)障礙學(xué)說(shuō)等。雖然脊柱推拿可緩解患者脊柱的功能障礙,但脊柱推拿治療的治療機(jī)理仍不十分清楚。由于無(wú)法確定脊柱或椎體的位置異常與脊柱功能改變之間的關(guān)系,因此,將與之相關(guān)的臨床表現(xiàn)(現(xiàn)象)都統(tǒng)稱為"半脫位"(Subluxation)。

半脫位包含了"骨錯(cuò)縫",即脊柱的偏歪學(xué)說(shuō)和"骨固定",為脊柱的固定學(xué)說(shuō)的兩種。脊柱的固定學(xué)說(shuō)認(rèn)為脊柱固定或僵硬可導(dǎo)致脊神經(jīng)的功能障礙。這些半脫位概念是臨床上使用脊柱推拿手法的理論依據(jù)。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神經(jīng)組成,具有許多機(jī)構(gòu)力學(xué)和生物力學(xué)性質(zhì),其功能類似于船桁、發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓裝置等,許多臨床現(xiàn)象都證實(shí)有關(guān)脊柱關(guān)節(jié)半脫位的假說(shuō)是成立的、合理的。這種將脊柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的描述對(duì)脊柱推拿者來(lái)講是很容易接受的。作為研究探索極度復(fù)雜脊柱功能和性質(zhì)的一種有效方法,機(jī)械工程模型在生物體(包括人體)中的應(yīng)用正在被廣泛地接受。這并不是說(shuō)脊柱的結(jié)構(gòu)和功能完成等同于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),因?yàn)閱我坏募怪Y(jié)構(gòu)或功能是無(wú)法完成脊柱復(fù)雜和精確的運(yùn)動(dòng)和負(fù)重等功能。

在推拿界一些人將脊柱病變只是簡(jiǎn)單的分為靜力下移位和動(dòng)力下的功能障礙,對(duì)此可采用各種脊柱推拿手法來(lái)治療,然而這種看法未免有些膚淺。臨床應(yīng)用的各種脊柱推拿手法,如一些上頸段的推拿手法是根據(jù)脊柱移位的方向來(lái)設(shè)計(jì)的。臨床醫(yī)師根據(jù)患者頸椎的活動(dòng)度將頸椎的功能障礙分為頸椎活動(dòng)度增大或頸椎活動(dòng)度減少。

根據(jù)推拿臨床和基礎(chǔ)研究所提供的資料,有關(guān)研究小組在對(duì)此進(jìn)行深入研究后得出的結(jié)論是:"目前,尚無(wú)法證明一些脊柱病變,如半脫位的確切病理機(jī)制和病變過(guò)程。"著名的生物力學(xué)專家white和Panjabi在對(duì)脊柱推拿的基礎(chǔ)研究進(jìn)行綜合分析后于1978年發(fā)表了"脊柱推拿療法的研究狀況"一文。文章對(duì)脊柱推拿的核心問(wèn)題如半脫位進(jìn)行了評(píng)價(jià),認(rèn)為:"目前,不同學(xué)科的專家尚無(wú)法定量或定性地重復(fù)出由推拿醫(yī)師所介紹的脊柱半脫位的征象,因此,僅就現(xiàn)有的資料無(wú)法使人信服推拿的治療機(jī)制。"

脊柱推拿的生物力學(xué)致力于研究脊柱推拿理論上不足,它是用科學(xué)的觀點(diǎn)和方法,客觀地研究脊柱內(nèi)在的生物力學(xué)關(guān)系、脊柱整體的力學(xué)系統(tǒng)和基本的生物力學(xué)特性。運(yùn)用生物力學(xué)的方法和觀點(diǎn)來(lái)闡述脊柱推拿的基本概念和作用機(jī)制,如半脫位的確切定義等。如何將脊柱移位的功能障礙的關(guān)系有機(jī)的結(jié)合在一起,將是脊柱基礎(chǔ)研究所面臨的難題之一。

通過(guò)科學(xué)的研究方法了解脊柱生物力學(xué)的性質(zhì),進(jìn)而改進(jìn)脊柱推拿手法的技巧,是脊柱推拿研究的目的之一。它是要將脊柱復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性質(zhì)、功能以及脊柱在正常和異常狀態(tài)下的功能特點(diǎn),介紹給脊柱推拿者。運(yùn)用科學(xué)的定義來(lái)闡述脊柱關(guān)節(jié)"半脫位",而不是簡(jiǎn)單地將脊柱看成是機(jī)械裝置。

目前尚無(wú)法確切地闡述脊柱推拿的作用機(jī)制,因而研究脊柱推拿,不僅僅是更準(zhǔn)確地描述脊柱關(guān)節(jié)半脫位、脊柱病變時(shí)的神經(jīng)功能障礙,而且也是為了更確切地闡述脊柱推拿的作用機(jī)制,完善和改進(jìn)脊柱推拿手法。通過(guò)研究更進(jìn)一步了解脊柱解剖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和生物力學(xué)性質(zhì)。由于在推拿界對(duì)脊柱關(guān)節(jié)半脫位的描述多是基于抽象思維或是由理論上的推測(cè)而來(lái),醫(yī)學(xué)界對(duì)脊柱推拿普遍存在著一定的偏見(jiàn)或有不同的看法,所以我們要用科學(xué)的方法和術(shù)語(yǔ),如解剖學(xué)、生物力學(xué)和物理學(xué)等來(lái)定義和描述脊柱關(guān)節(jié)半脫位。

一般認(rèn)為脊柱關(guān)節(jié)脫位多是由于脊柱力學(xué)結(jié)構(gòu)的完整性受到破壞所致,所以對(duì)半脫位進(jìn)行準(zhǔn)確的定義必將有助于消除目前有關(guān)脊柱推拿中的某些模糊概念,對(duì)進(jìn)一步理解和掌握脊柱的解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì),提供可靠的、基本的理論依據(jù)。

對(duì)脊柱進(jìn)行科學(xué)地研究,在于要運(yùn)用科學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)闡述脊柱關(guān)節(jié)半脫位,這樣可擴(kuò)大,而不是限制脊柱生物力學(xué)的臨床運(yùn)用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到脊柱并不是象計(jì)算機(jī)構(gòu)筑的模型一樣,它是處于不斷地更新和變化著的,雖然這種變化很慢,但與所有活體一樣,脊柱的各個(gè)部分并不是一個(gè)靜止的部件,它是不在斷地變化著、更新著、修復(fù)著和生長(zhǎng)著的,是生物體的一部分。正常脊柱的許多生理參數(shù)都不是恒定著的,而是不斷地變化著。根據(jù)一些理論和假說(shuō),有人認(rèn)為椎體間只是簡(jiǎn)單的聯(lián)結(jié),并不復(fù)雜,而實(shí)際上,維系椎體內(nèi)穩(wěn)定的各種機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的。

雖然人體脊柱的整體輪廓和功能基本相同,但沒(méi)有兩個(gè)不同的個(gè)體間的脊柱會(huì)是完全相同的。由于脊柱的退行性改變和各種各樣的解剖學(xué)變異,使得我們對(duì)脊柱不同部位間的關(guān)系也不能簡(jiǎn)單機(jī)械地推斷。我們所強(qiáng)調(diào)的是研究脊柱基本的生物學(xué)原理和特點(diǎn),而不是僅研究脊柱運(yùn)動(dòng)節(jié)段的"半脫位"、"關(guān)節(jié)固定"或是僅探討脊神經(jīng)的嵌壓等問(wèn)題。

與機(jī)械結(jié)構(gòu)不同的是,脊柱的功能是根據(jù)反饋機(jī)制調(diào)節(jié)的,主要是由負(fù)反饋控制的。一般來(lái)講,影響負(fù)反饋調(diào)節(jié)的單一因素容易被確定。一般認(rèn)為人體內(nèi)維持體內(nèi)平衡的所有控制系統(tǒng)都是受負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)節(jié)的,這是人體很重要的生理功能之一。通過(guò)機(jī)體內(nèi)相互聯(lián)系的反饋通道和正負(fù)反饋機(jī)制,許多因素可影響人體的反饋系統(tǒng)。脊柱的非線和脊柱內(nèi)外平衡的統(tǒng)一表明,運(yùn)用脊柱推拿手法來(lái)治療脊柱疾患,其機(jī)制是試圖將脊柱病變與影響脊柱功能改變的單一因素聯(lián)系在一起,如脊柱的對(duì)線失調(diào)、脊柱的僵硬固定等,由于將脊柱結(jié)構(gòu)和功能過(guò)于簡(jiǎn)單化,因而,對(duì)此有很大的爭(zhēng)議。所以在脊柱推拿的研究中應(yīng)盡最大可能地了解和發(fā)現(xiàn),影響復(fù)雜反饋過(guò)程的非正常干擾因素,以避免無(wú)效勞動(dòng)和無(wú)謂的爭(zhēng)議。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)是根據(jù)疾病的病理狀況來(lái)說(shuō)明和表達(dá)人體異常的解剖結(jié)構(gòu)和功能的。如果將脊柱的各個(gè)部分看成是相互之間沒(méi)有聯(lián)系的部件,那必將把人體解剖結(jié)構(gòu)和功能的病理性變化情況用純力學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)定義和表達(dá)。由于機(jī)械應(yīng)力有可能引起脊柱的病變,一些病變可能還會(huì)影響到脊柱結(jié)構(gòu)的完整性,所以應(yīng)當(dāng)用力學(xué)的概念,特別是用生物力學(xué)的概念來(lái)描述脊柱的疾病狀況。

脊柱推拿中的許多內(nèi)容,如推拿術(shù)語(yǔ)和操作是很自然地受到力學(xué)概念的影響。如對(duì)橫突和棘突推搬手法的運(yùn)用以及對(duì)推拿手法的分析也是根據(jù)力學(xué)概念進(jìn)行的。由于生物力學(xué)概念的應(yīng)用與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵密不可分,所以對(duì)脊柱推拿手法的評(píng)價(jià)進(jìn)而轉(zhuǎn)向基本的生物力學(xué),除此,還應(yīng)包括物理學(xué)和工程學(xué)等內(nèi)容,以尋求應(yīng)用新的理論和方法,重新研究脊柱推拿。通過(guò)研究使我們能更進(jìn)一步地了解脊柱推拿的作用機(jī)制、創(chuàng)新脊柱推拿手法、淘汰繁瑣和不合理的脊柱推拿手法。

篇9

[關(guān)鍵詞]顴骨“L”形截骨降低術(shù);三維有限元;生物力學(xué)

[中圖分類號(hào)]R782 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455(2012)01-0043-04

Three dimensional finite elements modeling and analysis of the reduction malarplasty with L-shaped osteotemy

QIU Shuang,WANG Meng,CHEN Ying,NIU Feng,YU Bing,LIU Jian-feng,LIU Wei,GUI Lai

(Craniomaxillofacial Surgery Center,Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Science,Peking Union Medical College,Beijing 100144,China)

Abstract: Objective To establish three dimensional finite element model of the Reduction Malarplasty with L-shaped Osteotemy,and to explore biomechanical characteristics of the surgery. Methods By using medical image processing software,three dimensional reconstruction and L-shaped osteotemy simulation were performed based on the CT data of a patient with prominent malar complex.Followed the 3D model remeshing,material properties assignment with gray value conversion,and setting the boundary conditions,the finite element model of the Reduction Malarplasty with L-shaped Osteotemy was established.The FEA model was carried out biomechanical analysis under the load of simulated zygomatic pressure. Results The finite element model established in this study has high geometric and mechanical similarity.The zymomatic pressures performed in operation caused a single stress concentration on the root of the zygomatic arch,and an inward displacement of the malar complex. Conclusion Pressing the zygoma in the Reduction Malarplasty with L-shaped Osteotemy can lead to an expected greenstick fracture just on the root of the zygomatic arch,which result in an inward and lower deformation.

Key words:Reduction Malarplasty with L-shaped Osteotemy;three dimensional finite elements;biomechanics

顴骨復(fù)合于面中部突出位置,其形態(tài)不規(guī)則,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,是組成面中部外形和行使功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一,在面部外形輪廓中占據(jù)顯著位置。口內(nèi)入路顴骨“L”型截骨降低術(shù)是由我科首創(chuàng),并早在1996年就首先應(yīng)用于臨床,用于矯正高顴骨畸形[1-2]、雙側(cè)顴骨不對(duì)稱(包括顴上頜復(fù)合體骨纖維異常增殖癥[3],半側(cè)顏面短小畸形[4-5]等)。該術(shù)式的主要優(yōu)點(diǎn)在于,其截骨量容易精確控制,保持了顴骨體和顴弓解剖結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性,使顴骨體和顴弓整體得到自然降低,并且手術(shù)是在骨膜下進(jìn)行,對(duì)面部軟組織和面神經(jīng)的損傷幾率很小,口內(nèi)入路,不遺留皮膚瘢痕,美學(xué)視覺(jué)效果好。該手術(shù)主要是通過(guò)眶外下緣的斜行截骨和顴骨體前份的垂直截骨,以及術(shù)中按壓顴骨顴弓,造成顴弓根部的“青枝骨折”所構(gòu)成,配合堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定技術(shù)從而達(dá)到術(shù)后穩(wěn)定效果。

顴弓根部的青枝骨折,是手術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵。它的重要性體現(xiàn)在,保持了顴骨顴弓解剖結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性,避免了面部皮膚切口(比如耳前切口[6-9]、顳部發(fā)際內(nèi)切口[10]、冠狀切口[11]等),避免了顴弓截骨術(shù)遺留的臺(tái)階感、局部不平整,保持了顴弓的自然弧度和曲線。但是關(guān)于此“青枝骨折”,醫(yī)生和患者一直存有擔(dān)心和置疑。比如術(shù)中對(duì)顴骨的按壓是否能在顴弓根部造成“青枝骨折”?其產(chǎn)生的機(jī)制是怎樣的?該術(shù)式的生物力學(xué)特性是怎樣的?為此,筆者設(shè)計(jì)本研究,對(duì)口內(nèi)入路顴骨“L”型截骨降低術(shù)進(jìn)行三維有限元的建模,并對(duì)其生物力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析。

1 材料和方法

1.1三維有限元模型的建立

1.1.1臨床資料:選取來(lái)我科就診要求行手術(shù)治療的1例24歲女性患者,先天性雙側(cè)顴骨突出(由4名臨床經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資醫(yī)師共同診斷),排除顱頜面及其他疾病。

1.1.2數(shù)據(jù)采集:首先采用Siemens Sensation螺旋CT,在120Kv,300mAs,層厚0.75mm條件下,掃描患者頭顱,數(shù)據(jù)以DICOM格式存儲(chǔ)。

1.1.3分體三維重建:將得到的DICOM數(shù)據(jù),導(dǎo)入Mimics軟件,以閾值226~3071 HU提取骨組織,手工分離顳下頜關(guān)節(jié)處下頜骨的附著,僅選取患者左側(cè)顴骨顴弓及手術(shù)相關(guān)區(qū)域(包括部分上頜骨),進(jìn)行三維重建。

1.1.4手術(shù)模擬:運(yùn)用Mimics的骨切割功能,對(duì)三維模型進(jìn)行顴骨“L”形截骨術(shù)的模擬:眶外下緣的斜行截骨的寬度為1.5mm,顴骨體前份的垂直截骨、去除骨塊寬度7mm。即獲得關(guān)于顴骨“L”形截骨術(shù)的三維虛擬模型(如圖1a~b)。

1.1.5網(wǎng)格劃分:打開(kāi)Mimics有限元分析模塊中的網(wǎng)格劃分功能,即自動(dòng)運(yùn)行Magics軟件進(jìn)行面網(wǎng)格的劃分。回到Mimics中,通過(guò)Ansys專用接口導(dǎo)出所構(gòu)建的面網(wǎng)格文件。將該面網(wǎng)格文件導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys中,將面網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為solid92類型10節(jié)點(diǎn)二階單元的體網(wǎng)格,在進(jìn)行更精細(xì)的體網(wǎng)格劃分。導(dǎo)出體網(wǎng)格文件,將其保存為PREP7、NODES、ELEMENTS 3種格式。

1.1.6材質(zhì)賦值:將上述的3種格式體網(wǎng)格文件載入Mimics中,運(yùn)行材質(zhì)賦值功能。將CT掃描所得的每個(gè)體素的灰度值,連續(xù)分為10類,以中位數(shù)代表該類的灰度值。利用有限元網(wǎng)格中的每一個(gè)單元與CT掃描每一個(gè)體素的對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式(Density =-13.4+1017*Gray value,E-Modulus=-388.8+5925*Density[12-13])將灰度值轉(zhuǎn)化為表觀密度、彈性模量。再對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格單元的表觀密度、彈性模量、泊松比進(jìn)行對(duì)應(yīng)賦值。賦值完成后,體網(wǎng)格模型中的每一個(gè)單元按照灰度值的不同呈現(xiàn)10種顏色以示區(qū)別。最后,將完成了賦值的所有有限元體網(wǎng)格以lis,nodes,elements的格式再導(dǎo)入到Ansys軟件,這樣,就完成了顴骨“L”形截骨術(shù)的三維有限元模型的構(gòu)建。

1.2載荷及邊界條件:在Ansys軟件中,根據(jù)人體解剖和術(shù)中實(shí)際情況,對(duì)顴弓根部與顳骨的附著處以及截骨線內(nèi)側(cè)的顴骨、上頜骨部分進(jìn)行所有自由度的完全約束。模擬實(shí)際手術(shù)中對(duì)顴骨的按壓操作:對(duì)顴骨中份處直徑為10mm的部位施加方向?yàn)榇怪本植抗敲嫦騼?nèi)的壓力。力的大小從0開(kāi)始,以10N為遞增幅度,逐步增大至50N。分析顴骨復(fù)合體上的形變位移和應(yīng)力分布。各次有限元分析均重復(fù)3次。

2 結(jié)果

2.1三維有限元模型的構(gòu)建:本研究最終建立了顴骨“L”形截骨術(shù)的三維有限元模型,其幾何和力學(xué)相似性形態(tài)良好,整個(gè)模型共有節(jié)點(diǎn)100 421個(gè),單元57 225個(gè)。經(jīng)有限元網(wǎng)格質(zhì)量檢測(cè),可以看出該模型所劃分的網(wǎng)格質(zhì)量高,是良好的有限元模型(如圖1c)。

2.2形變分析:在各載荷加載條件下,顴骨顴弓向內(nèi)發(fā)生形變位移,從顴弓根部至顴骨的前份位移量逐漸增大,顴骨截骨端頂點(diǎn)是位移量最大。圖中的形變位移量以顏色梯度表示(如圖3)。

2.3應(yīng)力分析:von mises應(yīng)力分布圖中顯示:在顴弓的根部出現(xiàn)一個(gè)單一獨(dú)立的應(yīng)力明顯集中區(qū)域,它主要分布在顴弓根部的內(nèi)外側(cè),且內(nèi)側(cè)應(yīng)力強(qiáng)度大于外側(cè)(如圖4)。

3 討論

有限元分析方法是利用數(shù)學(xué)近似的方法將真實(shí)物理系統(tǒng)劃分為大量小單元而進(jìn)行模擬[14]。這種方法能將幾何形態(tài)和材料性質(zhì)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬和計(jì)算,這是其他方法所不能及的[15]。它已廣泛應(yīng)用于工科和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,有研究將其成功運(yùn)用于對(duì)骨折方式的預(yù)測(cè)[16]。

3.1本研究所構(gòu)建的有限元模型保留了CT三維重建影像的絕大部分細(xì)節(jié),因此幾何相似性較高。同時(shí)為了減少軟件運(yùn)算中的負(fù)荷和時(shí)間,該三維有限元模型去除了與手術(shù)無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)。對(duì)于這樣一個(gè)僅保留了最精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的有限元模型,其單元、節(jié)點(diǎn)的密度是同類研究中最高的。因此本研究構(gòu)建了一個(gè)較為簡(jiǎn)潔、高效、高精度的顴骨“L”形截骨術(shù)的三維有限元模型。

3.2材質(zhì)賦值是有限元建模的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。因?yàn)檎H梭w的骨組織實(shí)際包含著無(wú)數(shù)種材質(zhì),其密度和力學(xué)性質(zhì)各異,它們之間是連續(xù)過(guò)渡的,在皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨之間并無(wú)絕對(duì)界限。目前國(guó)內(nèi)外有限元模型的建模過(guò)程,多采用將骨組織簡(jiǎn)單的人為劃分為皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩種材質(zhì),并對(duì)二者賦予單一的彈性模量和泊松比[14,17-20]。這與實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)情況相差很大。而本研究采用了根據(jù)實(shí)際CT對(duì)每個(gè)體素掃描得到的灰度值,再一一對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為有限元模型中每一個(gè)單元的表觀密度值、彈性模量和泊松比,從而較精確地進(jìn)行賦值。這就提高了有限元模型的真實(shí)性。對(duì)于像顴骨復(fù)合體這樣復(fù)雜的不規(guī)則骨而言,這樣的方法得到的結(jié)果才更為可靠。

3.3通過(guò)模擬手術(shù)中按壓顴骨的操作,使其向內(nèi)移動(dòng),產(chǎn)生“青枝骨折”的過(guò)程,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中的部位恰好是在顴弓根部。在顴弓根部的內(nèi)側(cè)是應(yīng)力最大的部位。這就提示,在上述的按壓力量的作用下,顴弓根部將發(fā)生變形,從而帶動(dòng)整個(gè)顴弓、顴骨體一起發(fā)生向內(nèi)的移動(dòng),從而降低的顴骨復(fù)合體的突度和寬度。當(dāng)力量達(dá)到屈服極限時(shí),最大應(yīng)力集中區(qū)域?qū)?huì)發(fā)生塑性變形。這個(gè)結(jié)果也同時(shí)得到了另一臨床現(xiàn)象的支持。對(duì)于單純性顴弓骨折的患者,受傷時(shí)當(dāng)顴骨受到從側(cè)方而來(lái)的巨大力量時(shí),在顴弓根部往往發(fā)生明顯的骨折[21],并可以從CT影像上清楚的看到(如圖5)。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明顴弓的根部確實(shí)是應(yīng)力容易集中的區(qū)域,這也在一定程度上驗(yàn)證了本研究方法和結(jié)果的可靠性。

3.4有限元分析不但對(duì)生物力學(xué)做出了清楚的分析,同時(shí)也模擬出了在此過(guò)程中顴骨復(fù)合移的變化。形變圖上的顏色梯度,清楚的反映了顴骨復(fù)合體各部分內(nèi)收的程度,這為理解手術(shù)的過(guò)程,預(yù)測(cè)、評(píng)估手術(shù)效果也提供了參考。

3.5 有限元分析只是一種運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方式近似模擬實(shí)際物理情況的方法,它不可能完全精確。顴弓是人體中一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu),它是由顴骨體的顳突和顳骨的顴突通過(guò)顴顳縫的連接所構(gòu)成的。因?yàn)轱E顳縫的真實(shí)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)太過(guò)復(fù)雜,目前國(guó)內(nèi)外均無(wú)法準(zhǔn)確模擬[22-23]。本研究?jī)H通過(guò)了材質(zhì)賦值這一項(xiàng)來(lái)模擬。另外因?yàn)樵谑中g(shù)當(dāng)中肌松藥的使用,對(duì)顴骨復(fù)合體進(jìn)行了骨膜下的剝離,故在本研究中顴肌、咬肌、顳肌以及軟組織等的牽拉附著等影響,筆者認(rèn)為是可以忽略不計(jì)的。在本研究中的材質(zhì)賦值過(guò)程,筆者引用了兩個(gè)經(jīng)典公式來(lái)將CT灰度值轉(zhuǎn)化為有限元模型中的各單元的彈性模量和表觀密度。但該經(jīng)典公式系國(guó)外學(xué)者通過(guò)股骨的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)得出的[12-13],而對(duì)于顴骨的轉(zhuǎn)化公式尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。筆者引用的經(jīng)典公式雖有可能不完全適用于顴骨,但卻是目前最為可靠的方法。因此,由于上述因素的存在,本研究結(jié)果可能存在具體數(shù)值上的一定偏差。

3.6 根據(jù)筆者的手術(shù)經(jīng)驗(yàn),按壓顴骨使其產(chǎn)生“青枝骨折”的力量存在著較為明顯的個(gè)體差異,與性別、年齡、顴骨發(fā)育的程度等因素有關(guān)。本研究所選取的是排除了顱頜面畸形及其他疾病的年輕女性,能在最大程度上代表目前就診群體的情況。

3.7“青枝骨折”的形成是手術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵性步驟,應(yīng)該根據(jù)患者的具體情況從較小的力量開(kāi)始,逐步施加力量,過(guò)程不應(yīng)急促粗暴。對(duì)于一次按壓難以形成“青枝骨折”的患者,也可以通過(guò)反復(fù)小力度按壓,做小范圍的往復(fù)運(yùn)動(dòng),使顴弓根部產(chǎn)生疲勞形變,從而形成“青枝骨折”。術(shù)中應(yīng)注意保護(hù)顴顳縫等結(jié)構(gòu),防止意外骨折。

4 結(jié)論

通過(guò)本研究,筆者利用有限元方法發(fā)現(xiàn),在口內(nèi)入路顴骨“L”形降低截骨術(shù)中,通過(guò)對(duì)顴骨顴弓的按壓,是能夠在顴弓根部產(chǎn)生一個(gè)單一的應(yīng)力集中區(qū)域,從而使顴弓根部發(fā)生青枝骨折,使顴弓發(fā)生向內(nèi)的形變,進(jìn)而使顴骨復(fù)合體的寬度和突度都得到減小。本研究的結(jié)果和方法,為理解、研究該術(shù)式具有很好的參考價(jià)值。

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篇10

文章編號(hào):1004-7484(2014)-03-1786-02

臨床上以滋補(bǔ)肝腎、止痛活血等保守治療方案來(lái)治療OVCFs取得了不錯(cuò)的療效。而1984年法國(guó)的一位醫(yī)生Galibert首創(chuàng)了椎體壓縮性骨折的微創(chuàng)手術(shù)治療方法經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty,PV)[1],較大程度的緩解了病人的癥狀。經(jīng)皮球囊擴(kuò)張椎體成形術(shù)(PKP)可緩解病人的疼痛,加強(qiáng)椎體的強(qiáng)度,恢復(fù)椎體正常的生物力線,減少對(duì)神經(jīng)根的壓迫[2]。經(jīng)皮球囊擴(kuò)張椎體成形術(shù)(PKP)可緩解病人的疼痛,加強(qiáng)椎體的強(qiáng)度,恢復(fù)椎體正常的生物力線,減少對(duì)神經(jīng)根的壓迫,較大程度的緩解了病人的癥狀[3-7]。中醫(yī)方法與PVP和PKP治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折也存在很多并發(fā)癥的問(wèn)題,本文就骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的中西醫(yī)治療研究進(jìn)展的問(wèn)題的研究綜述如下。

1 祖國(guó)醫(yī)學(xué)對(duì)骨質(zhì)疏松的理解

腎主骨,故骨質(zhì)疏松與腎精的充足與否有著密切的關(guān)系。由于骨痿引發(fā)的椎體壓縮性骨折的病人肝腎不足,氣機(jī)不暢,淤血內(nèi)阻。祖國(guó)醫(yī)學(xué)對(duì)此類的病人的治療主要是湯藥滋補(bǔ)肝腎、長(zhǎng)期臥床、活血止痛等方法。

1.1 補(bǔ)腎壯骨湯在補(bǔ)肝腎強(qiáng)筋骨方面的特點(diǎn) 巴戟天、仙靈脾具有強(qiáng)筋壯,骨補(bǔ)腎助陽(yáng),祛風(fēng)除濕的功效;紫河車具有益精,補(bǔ)氣,養(yǎng)血的功效;丹參有祛瘀止痛,涼血活血,行氣改善微循環(huán)的功效;白術(shù)益氣健脾,促進(jìn)消化機(jī)制得以改善;黃精、山藥補(bǔ)腎精強(qiáng)骨骼。這多種藥物合用,有補(bǔ)益腎精行氣活血強(qiáng)壯骨骼之功。

1.2 長(zhǎng)期臥床治療的并發(fā)癥 因骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折而長(zhǎng)期臥床的病人,特別是老年病人,容易并發(fā)墜積性肺炎,褥瘡等并發(fā)癥。

2 椎體成形術(shù)

椎體成形術(shù)是近年來(lái)流行的一種微創(chuàng)手術(shù)治療,分為經(jīng)皮椎體成形術(shù)和經(jīng)皮經(jīng)球囊擴(kuò)張椎體成形術(shù)兩種,有手術(shù)切口小,基本上恢復(fù)脊柱的力線等優(yōu)點(diǎn)。其中以經(jīng)皮經(jīng)球囊擴(kuò)張椎體成形術(shù)療效最顯著[3]。兩種方法已普遍在臨床上應(yīng)用。

2.1 椎體成形術(shù)術(shù)后止痛效果的比較 骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折斷端移位,所以恢復(fù)椎體正常生物力線與緩解病人的疼痛有一定的關(guān)系[4]。椎體成形術(shù)的止痛機(jī)理還不明確,我國(guó)一些專家認(rèn)為:首先微創(chuàng)技術(shù)最大程度的減少了病人的疼痛其次椎體內(nèi)注入骨水泥加強(qiáng)了椎體,部分的恢復(fù)了椎體的生物力線;再次骨水泥硬化時(shí)所放出的熱量而對(duì)椎體內(nèi)的神經(jīng)有燒灼作用,所以可以緩解病人的疼痛[5]。

2.2 對(duì)于椎體高度的恢復(fù)和糾正后凸畸形 原則上這兩項(xiàng)技術(shù)無(wú)法明顯恢復(fù)脊柱的正常高度,PKP技術(shù)所采用的擴(kuò)張球囊在椎體內(nèi)的擴(kuò)張容積最大為3ml,相對(duì)正常成人胸腰椎椎體20ml的容積還差甚遠(yuǎn),恢復(fù)脊柱椎體高度可能性不大;PVP則更無(wú)此機(jī)制。恢復(fù)椎體高度往往靠復(fù)位來(lái)部分實(shí)現(xiàn)。

目前,后凸畸形能否通過(guò)PVP和PKP來(lái)矯正尚不明確。在國(guó)外,Stepen等學(xué)者認(rèn)為椎體成形術(shù)可以部分的恢復(fù)椎體高度但是無(wú)法矯正椎體的后凸畸形。有研究表明這兩項(xiàng)技術(shù)通過(guò)注入骨水泥不僅可以增加椎體的強(qiáng)度還可以部分恢復(fù)椎體前緣高度。近些年來(lái),PVP和PKP對(duì)后凸畸形及椎體高度的改善其療效是均等的。在我國(guó),韓松輝等認(rèn)為,PVP和PKP對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)明顯改善。劉尚禮[6]等對(duì)74例OVCFs患者采用椎體成形術(shù)治療,椎體后凸角術(shù)前術(shù)后平均相差了8.5b。而王文軍[7]等人對(duì)12例OVCFs患者進(jìn)行椎體成形術(shù)治療統(tǒng)計(jì),術(shù)前術(shù)后平均相差11.2b。徐寶山[8]等人則綜合評(píng)價(jià)了椎體成形術(shù)對(duì)椎體高度和后凸畸形的作用,有一定的療效,但不是很明顯。

3 單雙側(cè)入路的比較

隨著椎體成形術(shù)的不斷發(fā)展,該技術(shù)在歐美地區(qū)成為治療OVCFs的主要手段。雙側(cè)入路是椎體成形術(shù)中比較普遍的入路,操作簡(jiǎn)單,對(duì)恢復(fù)脊柱椎體的穩(wěn)定性和椎體的強(qiáng)度有更好的把握,但是因?yàn)橘M(fèi)用問(wèn)題,很多人開(kāi)始使用單側(cè)入路[9]。

3.1 生物力學(xué)角度 僅從生物力學(xué)的角度上看,雙側(cè)椎弓根入路比單側(cè)椎弓根入路更符合生物力學(xué)原理。但是可以從注射方法和穿刺部位及入路的角度來(lái)不斷完善,從而達(dá)到接近雙側(cè)椎弓根入路的生物力學(xué)效果。

3.2 影像學(xué)和骨折部位 骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折手術(shù)方案通常要根據(jù)影像學(xué)資料進(jìn)行判斷從而確定。如果影像學(xué)資料顯示椎弓根比較肥大的骨折患者,手術(shù)方案可以確定為單側(cè)椎弓根入路。術(shù)前也要測(cè)量椎弓根從而確定導(dǎo)針進(jìn)入椎體的角度。一般單側(cè)椎弓根入路要考慮橫向角的大小,一般選擇椎弓根根部,導(dǎo)針?lè)湃氲奈恢靡欢ㄒ_保球囊位于椎體的中線的前面。無(wú)論單側(cè)入路還是雙側(cè)入路,導(dǎo)針置入椎體時(shí)一定要確保球囊的位置超過(guò)椎體的中線[10]。

3.3 單側(cè)入路椎體成形穿刺注射技術(shù)改進(jìn)的必要性 椎體成形術(shù)有單側(cè)椎弓根入路和雙側(cè)椎弓根入路。雙側(cè)椎弓根入路需要較單側(cè)椎弓根入路多一套穿刺系統(tǒng),醫(yī)療費(fèi)用增加,而且手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng),更有的患者伴發(fā)高血壓及糖尿病等疾病,手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)增加了該類患者的痛苦;有的醫(yī)院雙側(cè)椎弓根入路由兩名術(shù)者同時(shí)進(jìn)行推注,相對(duì)而言就更加較為簡(jiǎn)便。單側(cè)椎弓根入路較雙側(cè)椎弓根入路少一套穿刺系統(tǒng),從而減少了接近一半的手術(shù)操作,手術(shù)占用時(shí)間較短。有人做過(guò)研究同一類型椎體壓縮性骨折雙側(cè)和單側(cè)方法適當(dāng)注入等量骨水泥對(duì)脊柱椎體的強(qiáng)度和剛度恢復(fù)的相似的。單側(cè)椎弓根入路的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在骨水泥注入是骨水泥在椎體內(nèi)的分布和控制骨水泥的擴(kuò)散方面。一般來(lái)講針尖應(yīng)該穿刺到椎體前中三分之一,然后固定注射,這很不穩(wěn)定,無(wú)法確保骨水泥在椎體內(nèi)均勻分布,對(duì)骨水泥的滲漏更是無(wú)法控制。現(xiàn)在單側(cè)椎弓根入路一般采取退針?lè)ㄗ⑸洌侠淼睦昧思怪刁w的生物力學(xué)和解剖學(xué)特性,骨水泥向后流動(dòng)應(yīng)該盡量減少,因?yàn)樵降阶刁w后方脊髓等重要組織就越來(lái)越多。退針?lè)ㄗ⑸涞膬?yōu)點(diǎn)是能夠更加均勻合理的使骨水泥分布于椎體內(nèi)部,從而使椎體更加穩(wěn)定;缺點(diǎn)是注射越到后期骨水泥就越來(lái)越硬化,注入困難,操作相對(duì)而言難度加大,后期容易滲漏到椎體后緣神經(jīng)根或者靜脈叢出。因此,要合理的選擇注射方式,這對(duì)于后期療效評(píng)價(jià)及減少并發(fā)癥的發(fā)生有著重要的臨床意義。

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