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《中国人民解放军军医进修学院》 2004年
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可注射性碳酸化羟基磷灰石骨水泥的相关研究

苗军  
【摘要】:目的 在碳酸化羟基磷灰石(Carbonated hydroxyapatite,CHA)水泥原位固化基础上进行改性研究,通过改变其流变学特性,达到具有良好注射性能的可注射性碳酸化羟基磷灰石(Injectable carbonated hydroxyapatite,ICHA)水泥,为骨科的微创治疗提供新方法:(1)制备ICHA水泥,完成理化性质的检测;(2)进行ICHA水泥的生物相容性评价:(3)探讨ICHA水泥在桡骨远端骨折应用的生物力学固定强度;(4)研究ICHA水泥在实验性大动物胫骨平台压缩性骨折中应用的力学稳定性、降解性能及成骨性能。 方法 1.ICHA水泥理化性质检测:制备ICHA水泥,在体外测定ICHA水泥的固化时间、固化强度、注射性能、抗稀散性、稠度、固化温度、成孔率等理化性质,通过扫描电镜、XRD和FTIR检测ICHA水泥的固化产物。 2.生物相容性评价:通过采用ICHA水泥浸提液和水泥试件与骨髓基质细胞共培养,MTT法测定细胞相对增殖率,进行细胞毒性反应分级,光镜和扫描电镜观察细胞生长形态和生长活性;水泥试件植入兔肌肉内,观察炎症反应和纤维包膜形成情况;进行ICHA水泥溶血和热原的检测等多种方法对ICHA的生物相容性进行评价。 3.ICHA水泥在人桡骨远端骨折应用的生物力学研究:采用人桡骨标本制备桡骨远端骨折模型,分别用克氏针、ICHA水泥、ICHA水泥联合克氏针进行固定,进行扭转实验和压缩实验。检测扭转刚度、最大扭矩、最大扭转角度、压缩刚度、压缩位移2mm时压缩强度和最大压缩强度,记录压缩实验 中国人民解放军军医进修学院博士论文 中文摘要 时挠骨远端骨折块的旋转角度。 4.ICHA水泥在羊胫骨平台压缩性骨折中的应用:制备羊双侧后肢外侧 胫骨平台压缩性骨折模型,压缩骨折复位后的骨缺损分别用ICHA水泥和自体 骨填充。术后3个月和6个月时取材,拍X光片,检测胫骨平台骨折块抗压 刚度,制备不脱钙切片,观察ICHA水泥和自体骨的吸收与成骨情况,进行骨 计量学静态参数与动态参数的检测。 结果 1.理化性质检测:ICHA水泥可原位固化,固化过程中不产热,初凝时 间和终凝时间与CHA水泥无明显差别,分别为gmin和15min,固化强度ld 时为ZOMPa,7d时可达高峰,平均为35MPa,成孔率较CHA水泥略有增加。 ICHA水泥的注射性能优异,可很轻松地由注射器中完全推出,注射能力系数 可达95%以上,而CHA水泥仅为70%,同时ICHA水泥具有非常好的抗稀散 能力,早期注入到蒸馏水中固化过程不受影响。固化过程中ICHA水泥在各个 时间点的稠度均较CHA水泥低,有显著性差异(P0.001),稠度一时间曲线变 化呈对数规律,早期稠度很低,随后迅速升高,至后期下降平缓。注射ICHA 水泥所需推力与注射器的直径、注射管道的长度成正比,注射器直径越大、 注射管道越长,注射所需推力越大。扫描电镜、X线衍射和傅立叶变换红外 分析显示ICHA水泥的固化产物仍为CHA,晶类细小,与天然骨类似。 2.生物相容性评价:ICHA水泥浸提液和试件与骨髓基质细胞共培养, 细胞生长形态良好,数量逐渐增加,细胞毒性反应为0一I级,基本无毒性。 浸提液的溶血率0.05%,注入兔耳缘静脉后未引起发热反应。ICHA水泥试件 植入兔肌肉中观察24周,早期有淋巴细胞浸润,包膜形成,晚期淋巴减少或 消失,包膜稳定,无增厚趋势,未见有白细胞浸润。 中国人民解放军军医进修学院博士论文 中文摘要 3 .ICHA水泥在人挠骨远端骨折应用的生物力学研究:在扭转100范围以 内,ICHA水泥固定组、ICHA水泥克氏针联合固定组的扭转刚度、最大扭矩 均较克氏针固定组大(P0.01),而最大扭转角度则较小(P0 .05),为4一5o, 克氏针固定组为9.5“。压缩刚度、远端骨块在冠状面和矢状面的旋转角度三组 无明显差别(P0.05)。压缩位移Zmm时的压缩强度和最大压缩强度ICHA水 泥固定组、ICHA水泥克氏针联合固定组均较克氏针组大,差异具有显著性 (P0 .01)。 4.ICHA水泥在羊外侧胫骨平台压缩性骨折中的应用:大体观察发现3 个月和6个月两个时间点的自体骨组关节面出现塌陷的程度和数量均较骨水 泥组严重。X光片示自体骨组3个月时已基本愈合,6个月时完全愈合,骨水 泥组3个月时水泥被吸收分割成几块,边缘模糊,6个月时大部分吸收殆尽。 胫骨平台骨折块压缩刚度两组在两个时间点无明显差异。组织学观察与骨计 量参数表明,ICHA水泥组有大量的成骨细胞和破骨细胞,较自体骨组明显增 多,骨水泥大部被吸收,3个月时为43.8%,6个月时仅剩29.9%。ICHA水泥 表面有新生骨小梁生成,两者之间结合紧密,骨水泥吸收边缘未见任何纤维 组织,也未见任何炎症细胞,骨水泥吸收速度与新骨生成速度基本持平。 结论 1.制备了可注射性碳酸化轻基磷灰石(ICHA)骨水泥,该材料注射性能 良好,可作为骨组织替代材料进行骨缺损的微创治疗。 2.ICHA水泥化学成分与天然骨无机相类似,具有与松质骨相当的抗压 强度,适宜的固化时间(可调),良好的抗稀散性,符合临床应用要求。 .ICHA水泥具有良好的生物相容性。 .ICHA水泥用于挠骨远端骨折和胫骨平台压缩性骨性具有相当好的固 中国人民解放军军医进修学院博
【学位授予单位】:中国人民解放军军医进修学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R687

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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