细胞外基质成份涂层椎弓根螺钉在负荷与非负荷状态下诱导、传导骨生成的研究

【摘要】： 目的:观测有机和无机细胞外基质成份涂层椎弓根螺钉,在幼羊体内负荷和非负荷状态下是否能有效的传导、诱导骨形成。指导涂层椎弓根螺钉在骨骼不断发育的脊柱侧凸患者中的应用。方法:随机将胶原纤维Ⅰ/硫酸软骨素/HA涂层、胶原纤维Ⅰ/硫酸软骨素涂层、HA涂层以及没有涂层的四组钛金属椎弓根螺钉植入幼羊双侧椎弓根内。一侧非负荷实验,另一侧加入链接棒固定,进行负荷实验。3个月后进行显微CT、组织形态学和生物力学观测。结果:1.组织形态学观测。无负荷下涂层椎弓根螺钉表面周围均有骨形成,与周围骨组织牢固结合。负荷状态下各组椎弓根螺钉的螺纹间和螺纹周围有大量的结缔组织形成,未见新骨的长入。2.无负荷状态下各组椎弓根螺钉涂层的显微CT观测。涂层椎弓根螺钉周围ROI的BMC、BMD大于没有涂层的,具有显著性意义(P﹤0.01或P﹤0.05)。胶原/硫酸软骨素/HA涂层椎弓根螺钉周围ROI的BVF、骨连接密度大于没有涂层的,且具有显著性意义(P﹤0.05)。3.各组椎弓根螺钉的生物力学观测。非负荷情况下,胶原/硫酸软骨素/HA涂层钛金属椎弓根螺钉的拔出力最大,胶原/硫酸软骨素涂层和HA涂层螺钉的拔出力次之,无涂层螺钉的拔出力最小(P﹤0.01)。负荷状态下,各组椎弓根螺钉的最大拔出力是202.8333±70.6638N,小于无负荷状态各组螺钉的最大拔出力(P﹤0.01),且组间未见明显差异(P﹥0.05)。结论:在没有负荷的情况下,钛合金椎弓根螺钉的有机和无机细胞外基质成份涂层均可传导或诱导螺钉周围的骨形成,而胶原/硫酸软骨素/HA涂层较其它涂层诱导骨生成的能力更强。在负荷状态下,各组螺钉周围均形成大量的结缔组织。本课题组在国内外首次成功建立了涂层椎弓根螺钉在幼羊体内负荷和非负荷情况的力学动物模型,模拟涂层椎弓根螺钉在正处于生长发育过程中的青少年脊椎内所受力的情况。本课题组也首次采用显微CT,进行各组椎弓根螺钉周围ROI骨密度和形态学参数的组间比较。