锁定钢板应力遮挡效应的实验研究

摘要

背景：
　　应力遮挡,指当不同弹性模量的成分并联承担载荷时，较高弹性模量的成分承担较多的载荷。矫形外科中使用的钢板内固定，可以引起相应骨段的骨量减少，从而导致骨质疏松、延迟愈合等并发症，其主要是由于钢板固定于骨后会对相应骨段产生的应力遮挡效应和血运的影响，这两种效应的产生均与钢板与骨面的接触范围及钢板的强度有关。随着内固定材料和设计的不断改进, LCP作为一种锁定―内固定器便应运而生，其具有外固定器与骨有最小的接触的特点，更具有钢板与骨面之间的距离比外固定器与骨面距离更近的优势，由于其固定力臂的减少，固定强度明显增强，加上其独特的设计优势，可以满足运用MIPO技术实现满意固定，同时克服了外固定器由于固定钉外露易于引起针道感染的弊端，但是作为新型的内固定器设计并结合MIPO技术，LCP对骨的应力遮挡效应的程度却鲜有研究。随着锁定钢板的问世和在临床的广泛应用，对锁定钢板固定的生物力学性能的探究，以期能够获得更为肯定的效应指数或是得到相应的改进依据，是目前研究的热点。
　　1.动物模型制备及标本取材、组织学分析
　　目的：制备LCP与LC-DCP两种不同接骨板固定完整股骨的生物模型。通过DEXA、x-线检查了解其在不同时间段BMD有无差异，x-线片有无病理性改变，同时分别于6周、12周、24周不同时间段处死、取材，通过组织学切片，探究其在微观细胞水平有无显著性差异。方法：选择24只成年试验犬,采用MIPPO技术，运用康辉成人前臂纯钛接骨板分别固定双侧完整股骨，左侧置放LCP，右侧置放LC-DCP，经过6周、12周、24周不同时间段固定观察，处死取材，通过x-线、DEXA(双能骨密度测定)、组织学结构改变反映不同固定方法对骨质的影响。结果：x-线显示限制板侧骨痂形成明显，可能与限制板与骨面接触紧密导致板下骨局部反应性刺激有关；组织学结构及DEXA结果显示，锁定钢板固定侧细胞形态、骨质疏松程度及BMD变化均明显好于限制板侧。结论：从组织学及DEXA的结果显示，锁定钢板固定较限制钢板固定有明显优势，能有效减少钢板下骨质的疏松程度。锁定钢板固定能显著减少对骨骼的应力遮挡效应。
　　2.两种钢板固定骨段的MicroCT三维成像分析
　　目的：运用美国GEeXplore Locus SP型MicroCT对不同时间段两种不同钢板固定的标本（按要求尺寸处理）从精确三维重建横截面（皮质外骨痂）、皮质骨、钉道新生骨图像的外观形态的变化及通过ABA数字处理软件计算不同时间段标本的TMC、TMD，并作统计学分析，从量的变化反映不同钢板固定的应力遮挡效应。方法：运用美国GE公司eXplore Locus SP型显微CT扫描取图，Micview V2.1.2三维重建处理软件三维精确重建图像，ABA专用骨骼分析软件进行数据分析。结果：从图像外观表现显示，限制钢板固定侧骨的重建横截面、皮质骨疏松化程度较锁定钢板固定侧明显，但锁定钢板侧钉道新生骨多于限制板侧；不同时间段标本的TMC、TMD结果做统计学分析，显示在固定不同时间段（6、12、24周）LCP侧与LC-DCP侧的TMD均有显著性差异（p<0.05）,而TMC在6周时无显著性差异（P>0.05）,在固定12、24周时二者有显著性差异（P<0.05），LCP侧的TMD、TMC明显较LC-DCP侧高，但二者骨量均有明显减少。结论：在不同时间段LCP由于应力遮挡引起的骨量减少的程度小于限制板侧，即说明LCP对固定段骨的应力遮挡效应小于LC-DCP侧。
　　3．两种钢板固定骨段的生物力学分析
　　目的：运用英国INSTRON力学测试机对不同时间段不同钢板固定的钢板下骨标本分别行生物力学性能测定，并做统计学分析，从骨的力学性能改变反映不同钢板固定的应力遮挡效应。方法：运用英国INSTRON力学测试机对标本分别行三点弯曲实验、压缩试验测试不同钢板下骨的平均抗弯强度和平均抗压强度，并分别做统计学分析（配对t检验）。结果：不同时间段不同钢板固定的标本的抗弯强度与抗压强度经统计学分析，有显著统计学意义（P<0.05）,LCP侧的抗弯强度、抗压强度明显高于LC-DCP固定侧，并且双侧标本的力学性能在24周时较前（12周）时有明显改善。结论：在不同时间段LCP固定侧钢板下骨的力学性能明显强于LC-DCP侧，从而说明LCP对固定段骨的应力遮挡效应小于LC-DCP侧。

目录

封面

声明

目录

缩略语表

中文摘要

英文摘要

前言

文献回顾

1. 应力遮挡效应与 Wolff 定律

2. 骨折愈合理论与应力遮挡效应

3. 弹性模量与应力遮挡

4．骨折不同固定方式的应力遮挡效应研究进展

5.钢板固定对皮质骨血运的影响

6.传统钢板与锁定钢板固定原理的差异及 MIPPO 技术

正文

实验一 动物模型制备及标本取材、组织学分析

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验二 两种钢板固定骨段的 MicroCT 三维成像分析

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验三 两种钢板固定骨段的生物力学分析

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢