同种异体皮质骨板联合不同螺钉治疗股骨骨折的生物力学研究

摘要

目的：分别测量同种异体皮质骨板(Cortical Allograft Bone Plates, CABP)联合可吸收螺钉(Absorbable Screws, AS)或钛合金螺钉(Titanium Alloy Screws, TAS)，加或不加捆绑带(Bundling Belts, BB)固定治疗股骨干骨折的力学强度，探究各组固定方式的生物力学特点及差异，为同种异体皮质骨板联合可吸收螺钉加捆绑带的固定方式下一步应用于动物试验提供基础数据，并为此种方法未来应用于临床提供生物力学理论依据。
　　方法：1.制作同种异体皮质骨板：量取长度均为130mm的36根新鲜山羊股骨为原料，首先使用X线机透视排除其骨肿瘤等骨病后，去除股骨两侧干骺端，将髓腔中的骨髓刮除干净，电动摆锯纵行劈开股骨，剔除骨板表面软组织，修整后得到72块20×80mm同种异体皮质骨板，将制成的骨板随机分为a、b、c、d共4组，于骨板两端与骨板中心分别取五点进行厚度测量，得到每组的平均厚度用均值±标准差表示。2.制作骨折模型：取完整山羊股骨，于其中点处摆锯横行锯断，造成股骨横行骨折模型，复位骨折后将之前制作好的2块骨板分别贴附于股骨的压力侧与张力侧，持骨器固定骨折模型，以骨折线为中心每隔15mm便向远端划线标记，应用3.7mm电钻在标记处钻孔，4.5mm丝锥攻丝，依次旋入4枚螺钉固定；需要捆绑带固定组，分别于远端与近端螺钉外侧加用单根聚左旋乳酸可吸收线扎紧。3.分组：A组（共9根）：使用4枚可吸收螺钉加2根捆绑带固定；B组（共9根）：使用4枚钛合金螺钉固定，未行捆绑带加固；C组（共9根）：使用4枚钛合金螺钉加2根捆绑带固定；D组（共9根）：使用4枚可吸收螺钉固定，未行捆绑带加固。以上共4种固定方式固定骨板与股骨骨折模型。4.力学试验：调试万能电子力学试验机，取一根完整山羊股骨置于其中，以2mm/min的加载速度行预压试验，以消除因系统蠕变而导致的误差；调试完成后，分别从每组的骨折模型中取出3个置于力学试验机中，进行垂直压缩试验、骨板侧三点弯曲试验及非骨板三点弯曲试验，大体观察并记录骨板碎裂方式及程度，螺钉是否有断裂等现象，各组模型极限载荷用均值±标准差表示。
　　结果：1.骨板厚度测量：a组：3.71±0.22mm，b组：3.69±0.25mm，c组：3.73±0.21mm，d组：3.73±0.23mm，各组骨板厚度差异无统计学意义（P＞0.05）。2.骨折模型极限载荷：A组的垂直压缩、骨板侧弯曲和非骨板侧弯曲极限载荷分别为(1.51±0.33)kN，(0.80±0.31)kN，(0.82±0.11)kN；C组垂直压缩、骨板侧弯曲和非骨板侧弯曲极限载荷分别为(1.67±0.28)kN，(0.97±0.19)kN，(0.98±0.16)kN；B组垂直压缩、骨板侧弯曲和非骨板侧弯曲极限载荷分别为(1.47±0.31)kN，(0.73±0.27)kN，(0.73±0.23)kN，D组垂直压缩、骨板侧弯曲和非骨板侧弯曲极限载荷分别为(1.13±0.23)kN，(0.70±0.21)kN，(0.75±0.18)kN。垂直压缩及两个方向上的三点弯曲试验中，A组极限载荷与C组接近，B组与A组接近（P＞0.05），且均高于 D组（P＜0.05），各组之间差异有统计学意义。在达到垂直轴向压缩极限载荷后四组轴向刚度比较：C＞A＞B＞D；当载荷为600N时，两个方向上的三点弯曲试验四组桡度比较均为：D＞B＞A＞C。
　　结论：1.同种异体皮质骨板联合可吸收螺钉加捆绑带固定方式的极限载荷要超过健康成年山羊体重，可满足山羊股骨骨折术后即刻需要的固定强度；2.在骨折模型中 A组可承受与钛合金螺钉联合捆绑带固定接近的极限载荷，且在轴向刚度、桡度比较中仅次于 C组，但大部分可吸收螺钉试验后出现折弯、断裂、螺纹剥脱等现象，提示在可吸收螺钉在骨中的把持力仍不能和钛合金螺钉相提并论；3.增加捆绑带可以提高对整个骨折固定系统的强度；4.螺钉孔为骨板薄弱环节，骨板碎裂时裂纹几乎都经过螺钉孔，故应尽量减少骨板上螺钉孔数量；5.本试验测试的是不同固定方式的即刻强度，骨板吸收重建和骨折愈合等生物学变化结果有待动物试验进一步研究。

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缩略语/符号说明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

一、同种异体骨板的制备与螺钉丝底测量

1.1对象和方法

1.1.1挑选山羊股骨

1.1.2材料与设备

1.1.3同种异体皮质骨板制备

1.1.4皮质骨板厚度测量

1.1.5两种螺钉丝底直径测量

1.1.6观察指标

1.1.7统计学处理

1.2结果

1.2.1CABP平均厚度

1.2.2两种螺钉丝底平均直径结果

二、股骨骨折模型生物力学试验

2.1对象和方法

2.1.1股骨骨折模型的制备

2.1.2分组

2.1.3试验前准备

2.1.4轴向垂直压缩试验

2.1.5骨板侧三点弯曲试验

2.1.6非骨板侧三点弯曲试验

2.1.7统计学处理

2.2 极限载荷下试验结果

2.2.1 轴向垂直压缩试验结果

2.2.2骨板侧三点弯曲试验结果

2.2.3非骨板侧三点弯曲试验结果

2.3结果小结

2.4 讨论

2.4.1股骨假体周围骨折治疗带来的启示

2.4.2金属内植物治疗骨折的缺陷与生物接骨术的提出

2.4.3同种异体皮质骨板治疗特点

2.4.4 PLLA可吸收螺钉及PLLA可吸收线捆绑带固定特点

2.5不足与展望

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述: 同种异体骨移植的研究进展与在关节外科中的应用

致谢

个人简历