纳米羟基磷灰石/聚酰胺骨水泥增强骨质疏松松质骨性能的生物力学分析

摘要

目的:评价新型注射型纳米羟基磷灰石/酰胺66复合骨水泥体外增强聚骨质疏松性松质骨的生物力学性能,从而选择适合临床使用的骨水泥。方法:实验于2001-01/2003-01在重庆医科大学、四川大学纳米生物材料研究中心和四川大学生物治疗国家重点实验室完成。选取5具老年和1具青年的T1-T6脊柱和双侧股骨髁标本,经X线摄片未见明显病理性缺损和破坏。椎体压缩实验:将脊柱标本去除椎间盘和椎体后方成分后仅保留椎体34个。①老年椎体28个,随机分为4组:纳米羟基磷灰石/酰胺66含量60%的复合骨水泥组(HP1组)、纳米羟基磷灰石/聚聚聚酰胺酰胺66含量70%的复合骨水泥组(HP2组)、纳米羟基磷灰石/66含量80%的复合骨水泥组(HP3组)、骨质疏松组,7个标本/;青年组椎体6个,作为正常对照组。②HP1,HP2,HP3组分别注射含量为60%,70%和80%的纳米羟基磷灰石/酰胺66复合骨水泥5mL,骨质疏松聚组和正常对照组仅作穿刺。③测定每个标本的载荷-位移数据和压力-位移曲线,采样频率为10Hz。股骨髁松质骨扭转实验:用于实验的股骨髁10个。①老年股骨髁8个,随机分为4组:HP1,HP2HP3组及骨质,疏松组,2个/;青年股骨髁2个,作为正常对照组。②HP1,HP2,HP3组组分别注射含量为60%,70%和80%的纳米羟基磷灰石/酰胺66复聚合骨水泥20mL,骨质疏松组和正常对照组仅作穿刺。然后将各组股骨髁的松质骨制成10mm×10mm×30mm的松质骨条标本,5个/每组。测定各组的抗扭强度和抗扭刚度。结果:椎体压缩实验中保留34个椎体,股骨髁松质骨扭转实验中选用10个股骨髁,全部进入结果分析。椎体压缩实验:①各组屈服强度和最大抗压强度的测定:与骨质疏松组比较,HP1,HP2,HP3组均明显提高,HP1,HP2组尤为显著(P均<0.05);但HP1,HP2,HP3组仍均显著低于正常对照组(P<0.05)。②各组抗压刚度的测定:与骨质疏松组比较,HP1,HP2,HP3组均明显提高,HP1,HP2组尤为显著(P<0.05);但HP1,HP2,HP3组仍均低于正常对照组,且HP3组差异显著(P<0.05)。股骨髁松质骨扭转实验:①各组抗扭强度的测定:与骨质疏松组比较,HP1,HP2,HP3组的抗扭强度均明显提高,HP1,HP2组尤为显著(P<0.05);但HP1,HP2,HP3组的抗扭强度仍均低于正常对照组,HP2,HP3组尤为显著(P<0.05)。②各组抗扭刚度的测定:与骨质疏松组比较,HP1,HP2,HP3组的抗扭刚度均明显提高,HP1,HP2组尤为显著(P<0.05);但HP1,HP2,HP3组的抗扭刚度仍均低于正常对照组,HP3组尤为显著(P<0.05)。结论:注射型纳米羟基磷灰石与聚酰胺66复合骨水泥材料能够增强骨质疏松松质骨的抗压和抗扭性能,治疗骨质疏松骨折,预防椎体骨折的发生。另外,纳米羟基磷灰石/酰胺66含量为60%和70%的复合骨水聚泥有较好的抗压和抗扭性能,更符合临床应用的需求。