新型低弹钛合金髓内针对大鼠骨质疏松骨折愈合的影响

论文摘要

背景:由于坚强固定物导致的应力遮挡效应,使骨折愈合或骨的生长缺乏应力刺激而导致骨重建负平衡,产生皮质变薄等涉及骨的力学性能方面的改变,出现临床上固定器拆除后易发生二次骨折等严重问题。对于骨质疏松骨折,由于降低的骨骼刚度,较长的愈合时间,内固定的时间也相应延长,导致应力遮挡效应较正常骨质更加明显。内固定刚度对骨质疏松骨折愈合的影响以往的研究较少,由于材料的限制,内固定材料降低刚度的同时也降低了其最大载荷,满足不了正常固定的要求,先前的研究过于关注刚度而忽略了强度对骨折愈合的影响,导致试验中内固定失效,变形或断裂发生率增加,影响了其结论的推广。目前临床广泛使用的Ti-6Al-4V弹性模量为110GPa,相比于人皮质骨的10-20GPa,仍然较高,在骨折愈合中有明显的应力遮挡,在骨质疏松骨折中更加明显。Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn是近年来研制的新型β钛合金,弹性模量低至33GPa,更接近皮质骨。而强度达到800-900MPa,明显优于现有的Ti-6Al-4V—600MPa.目的:本研究目的是了解不同材料制成的不同刚度的钛合金髓内针（Ti-24Nb- 4Zr-7.9Sn和Ti-6Al-4V）对大鼠骨质疏松骨折愈合的影响及其应力遮挡效应。方法:3月龄Sprague-Dawley雌性大鼠52只随机分为三组（1）假手术组（Sham组）6只,（2）去势组（OVX组）6只（3）去势手术组40只。去势手术后3月采用DEXA对于大鼠进行扫描,低于Sham组大鼠BMD2.5 SD确认骨质疏松模型成功。Sham组及OVX组在去势术后3月进行双侧股骨行生物力学检测提供生物力学参数。采用Utv?g开放截骨股骨骨折模型,40只大鼠左股骨采用高弹（Ti-6Al-4V,弹性模量110GPa）髓内针固定,右股骨采用低弹（Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn,弹性模量33GPa）髓内针。手术后2、4、6、12周每组分别处死6只大鼠采用X线、组织学、micro-CT对标本进行评价。micro-CT检测指标包括BV、TV、BVF,兴趣区包括2组:（1）骨折部位上下5mm（距大转子顶端11-6mm）范围内（ROI1）,（2）全股骨（ROI2）。再于6周处死6只大鼠,12周处死9只大鼠进行三点弯曲试验。结果:X线:2、4、6、12周X线显示低弹有更丰富的骨痂形成。组织学:2、4、6、12周组织学切片显示血肿机化、吸收、骨小梁与骨基质的形成时间2组无明显差异。但是12周时低弹组显示了更多的胶原及骨痂形成,骨小梁更厚,板层骨排列更加规则。Micro-CT:2、4、6、12周,低弹组TV（ROI1）均明显高于高弹组。2、4、6周低弹组BVF（ROI1）低于高弹组,但12周时BVF（ROI1）超过高弹组（P<0.05）。2、4、6周两组之间BV（ROI1）无显著性差异（P>0.05）,但在12周时BV（ROI1）高于高弹组（P<0.05）。2、4、6周两组之间BV、BVF （ROI2）均无显著性差异（P>0.05）,但在12周时BV（ROI2）、BVF （ROI2）高于高弹组（P<0.05）。生物力学检测:6周是低弹组最大载荷略低于高弹组但无显著性差异（P>0.05）,12周时低弹组最大载荷明显高于高弹组（P<0.05）。结论:本研究中,新型低弹β钛合金内植物足以保证固定的稳定性,相比于临床常用的Ti-6Al-4V内置物,骨折愈合过程中承受更多的应力刺激,更有利于大鼠骨质疏松骨折早期骨痂的形成,并提高骨折愈合的远期质量,减少了骨折固定节段的骨量丢失。我们相信,新型低弹β钛合金内植物将会成为治疗骨质疏松骨折的一种新方法并在骨科领域有很好的应用前景。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 1. 低刚度固定（生物固定）的研究现状
• 2. 骨质疏松骨折内固定生物固定的研究现状
• 3. 医用内固定材料的研究现状
• 4. 课题的研究意义及主要内容
• 正文
• 新型低弹钛合金髓内针对大鼠骨质疏松骨折愈合的影响
• 1. 材料
• 2. 方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢