AZ31镁合金材料植入物在兔股骨髁内的降解：Micro-CT评价

摘要

背景：因为镁在体内可自行降解,避免二次手术,但镁合金材料还未能在骨科临床中广泛应用,且评价其在体内降解的方法仍缺乏高精准性和可靠性。目的：通过Micro-CT图像和相关数据评价AZ31镁合金在兔股骨髁内的降解。方法：将40个表面微弧氧化处理的AZ31镁合金棒材植入至40只新西兰大白兔的右侧股骨髁。植入后5,10,15,20周每个时间点依次取出10只兔的右侧股骨髁,利用Micro-CT扫描图像以及生成数据定量地对镁合金的降解进行分析和评价。结果与结论：①镁合金材料降解过程中的一般形态：植入后第5-20周,镁棒表面被腐蚀程度逐渐加重,色泽变灰暗,形状出现变形;②Micro-CT图像检测：植入前5周内镁合金降解程度十分微小,只有少量腐蚀点,植入后第10周时侵蚀点有所增加,而到植入后第15周时,镁棒表面腐蚀点明显增多,腐蚀面积更大,且与植入前10周相比加速更明显,到植入后第20周时镁棒表面几乎布满了腐蚀点,且表面粗糙、不连续。③数据分析：植入前5周,镁棒的体积分数保持在98.6%,降解缓慢,植入后第10周时降至97.1%,但仍较为缓慢,植入后第10-15周此指标出现了明显的降低（P〈0.05）,到第20周时已降至了86.4%（P〈0.05）,而在植入15-20周中,镁棒体积分数减少了6.5%,达到单位周期的体积减少最大量;随着腐蚀的进展,镁棒表面变得粗糙、模糊,表面积变大,镁棒表面积与体积之比持续增加,且至第15,20周的增加量差异有显著性意义（P〈0.05）;镁棒表面生成的腐蚀点越来越多,导致横截面半径减小,反映在数据中即＂骨小梁厚度＂的降低,该数值从1.00 mm降至第20周的0.87 mm,从曲线斜率来看,第10-15周该数值降低速度最快;整个实验中镁矿物密度持续降低,且在第10-15周降低速度最快,到20周时,已由开始时的649.302 mg/cm3降至356.445 mg/cm3（P〈0.05）;另一方面,镁合金Micro-CT图像密度从实验开始时的679.710 mg/cm3最后降至644.947 mg/cm3,但差异无显著性意义。④结果证实：植入后10-20周是镁合金降解速度的高峰期,伴随镁合金的降解,其含量降低,但密度并不因其材料降解而降低。