復(fù)合bBMP的纖維蛋白膠對去勢綿羊體內(nèi)椎弓根螺釘固定的強化作

1、復(fù)合bBMP的纖維蛋白膠對去勢綿羊體內(nèi)椎弓根螺釘固定的強化作用(1)】 目的: 探討復(fù)合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bBMP）的纖維蛋白膠（FS）強化去勢綿羊椎弓根螺釘固定作用的生物力學(xué)效果. 方法: 選取4只去勢綿羊腰椎26雙側(cè)共36個椎弓根隨機分為3組：FS/bBMP組，磷酸鈣骨水泥（CPC）組，空白對照組，每組12個椎弓根. FS/bBMP組釘?shù)纼?nèi)注入復(fù)合bBMP的FS，CPC組注入CPC，空白對照組釘?shù)纼?nèi)不作任何處理. 擰入螺釘飼養(yǎng)3 mo后取材. 在材料試驗機上進行軸向拔出試驗和周期抗屈試驗. 結(jié)果: FS/bBMP組的最大拔出力為（909.98155.65）N，CPC組為(994.20122

2、.78) N，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 兩組均明顯高于空白對照組的(524.65118.35) N，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 周期抗屈試驗800個周期內(nèi)，F(xiàn)S/bBMP組螺釘位移為(1.4780.466) mm，CPC組為(1.2740.393) mm ，空白對照組為(1.9780.531) mm，其中FS/bBMP組與CPC組兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)，兩組均小于空白對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 結(jié)論: 在骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)植入椎弓根螺釘時，添加復(fù)合bBMP的FS可顯著提高螺釘穩(wěn)定性.【關(guān)鍵詞】 骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)類；纖維蛋白組織粘著劑；骨質(zhì)疏松；椎弓根螺

3、釘；強化；生物力學(xué)0引言椎弓根螺釘內(nèi)固定是目前臨床上常用的后路脊柱內(nèi)固定方法, 由于其對脊柱的前、中、后三柱具有堅強的固定作用, 固定效果令人滿意. 但對于骨質(zhì)疏松癥患者，由于椎體骨密度降低，骨小梁變薄，釘骨界面連接不牢固，常面臨著螺釘松動的風險. 雷偉等1的研究表明，以纖維蛋白膠（fibrin sealant, FS）為載體復(fù)合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bovine bone morphogenetic protein, bBMP）的注射型骨修復(fù)材料，具有強大的骨誘導(dǎo)能力，明顯增加注射部位誘導(dǎo)成骨的量. 本研究采用在骨質(zhì)疏松綿羊腰椎椎弓根螺釘釘?shù)纼?nèi)注射復(fù)合bBMP的FS，進行軸向拔出試驗和周期抗屈試

4、驗，旨在了解復(fù)合bBMP的FS局部誘導(dǎo)成骨后對椎弓根螺釘?shù)膹娀?yīng).1材料和方法1.1材料3歲雌性綿羊4只，均為生育、哺乳期后綿羊，由第四軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供. FS為廣州倍秀生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；bBMP由西京醫(yī)院全軍骨科研究所綜合骨庫提供，F(xiàn)S/bBMP最終聚合的材料中bBMP的濃度為20 mgmL. 磷酸鈣骨水泥（calcium phosphate cement, CPC）上海瑞邦生物材料有限公司產(chǎn)品，商品名“瑞邦骨泰”；椎弓根螺釘醫(yī)用不銹鋼材質(zhì)，全長40 mm，螺紋部分長20 mm，螺軸長10 mm，螺紋外徑為3.5 mm，螺距為2.0 mm，螺紋深度為0.5 mm；后釘段長10

5、mm，設(shè)計成標準的公制M4螺紋與軸向拔出桿的內(nèi)螺紋匹配，螺釘及配套工具自行設(shè)計由山東威高骨科公司加工；雙能X線吸收骨密度儀，由西京醫(yī)院全軍骨科研究所提供；MTS858生物材料試驗機，西安交通大學(xué)材料與力學(xué)國家重點實驗室提供.1.2方法1.2.1實驗標本的制備綿羊采用卵巢切除的方法進行去勢處理. 術(shù)后低鈣飼養(yǎng)1 a后，再次測定其腰椎骨密度，所有綿羊腰椎骨質(zhì)密度下降1.5倍標準差，確定骨質(zhì)疏松動物模型成功建立. 將骨密度接近的4只綿羊每只選取腰椎26雙側(cè)共36個椎弓根隨機分為：FS/bBMP組，CPC組和空白對照組3個組，每組12個椎弓根. 速眠新0.1 mL/kg，麻醉后將綿羊側(cè)臥于手術(shù)臺上，取

6、腰部正中切口，切開棘上韌帶，剝離兩側(cè)的骶棘肌，顯露椎板、橫突. 采用人字嵴頂點法2與棘突約成40度角方向鉆孔，深度為20 mm，用探針探查釘?shù)朗欠駵蚀_無誤，位置不佳的由腰2椎體替換. FS/bBMP組釘?shù)纼?nèi)注入復(fù)合bBMP的FS 0.3 mL（圖1A），CPC組注入CPC 0.3 mL，空白對照組釘?shù)纼?nèi)不作處置. 擰入螺釘（圖1B）. 依次縫合切口. 術(shù)前晚、術(shù)中和術(shù)后給予頭孢唑啉鈉1.0 g肌注，2 次d，共3 d. 術(shù)后無不良反應(yīng). 綿羊飼養(yǎng)3 mo后處死，取出椎體剔除軟組織，成為單個椎體. 每組6個椎弓根螺釘用于軸向拔出試驗，其余6個椎弓根螺釘用于周期抗屈試驗.作者：萬世勇，雷偉，吳子祥

7、，付索超，李波【關(guān)鍵詞】,骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)類；,纖維蛋白組織粘著劑；,骨質(zhì)疏松；,椎弓根 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。1.2.2軸向拔出試驗根據(jù)重力學(xué)的原理，設(shè)計了加蓋式軸向拔出試驗測試平臺，將操作平臺底部，通過中央持柄固定于試驗機底端，軸向拔出桿與椎弓根螺釘尾部擰合固定后，由蓋的中央孔穿出. 擰緊操作平臺的蓋，拔出時由蓋施加垂直阻力. 將軸向拔出桿固定試驗機的上端（圖2）. 以5 mmmin的加載速率行拔出試驗，出現(xiàn)螺釘拔出破壞后停止(

8、螺釘?shù)妮S向拔出力達到高峰后開始出現(xiàn)明顯的下降). 試驗機的載荷信號由計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄，并記錄最大軸向拔出力.1.2.3周期抗屈試驗根據(jù)圓形的直徑相交過圓心的原理，制作了頂壓式周期抗屈試驗測試平臺. 將單個椎體用骨水泥固定在操作平臺上，使椎弓根螺釘與平臺水平面平行，并通過平臺軸心. 通過平臺底部持柄固定于試驗機底端，將頂壓頭固定試驗機上端. 保證頂壓頭將負荷垂直于螺釘縱軸施加在螺釘尾部（圖3）. 基礎(chǔ)預(yù)負荷10 N. 負荷先從10 N增至25 N，再減至10 N，反復(fù)100次. 而后，最大負荷依次遞增25 N，每次遞增后重復(fù)100次. 調(diào)整負荷最大至200 N，共8個負荷段，合計800

9、個周期的遞增負荷. 試驗機內(nèi)位移傳感器記錄螺釘垂直方向的位移，若在最大負荷200 N，負荷周期800次以前出現(xiàn)螺釘松動位移2.0 mm者，則記錄該周期的最大負荷.統(tǒng)計學(xué)處理：采用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析. 數(shù)據(jù)采用levene法進行方差齊性檢驗后，根據(jù)結(jié)果，最大軸向拔出力，采用完全隨機設(shè)計的單因素的方差分析，其中兩兩比較用SNKq檢驗. 周期抗屈試驗中螺釘垂直方向的位移，采用KruskalWallis H檢驗，其中兩兩比較用Nemenyi法檢驗. 計量資料以xs表示，P0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義.2結(jié)果2.1最大軸向拔出力結(jié)果顯示， 軸向最大拔出力FS/bBMP組為（909.98

10、155.65） N， CPC組為（994.20122.78） N， 兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 兩組均明顯高于空白對照組的（524.65118.35）N，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 與空白對照組相比，最大軸向拔出力分別提高了73.41%和89.50%. 表明復(fù)合bBMP的FS可增加椎弓根螺釘?shù)妮S向拔出力，強化效果接近CPC（表1）.表1軸向拔出試驗結(jié)果(略)2.2周期抗屈位移空白對照組中有83.3(5/6)的螺釘在最大負荷200 N前就開始松動位移 2.0 mm， 而FS/bBMP組為33.3（2/6）；CPC組為16.7（1/6）. 800個周期內(nèi)，螺釘?shù)奈灰艶S/bBMP

11、組為(1.4780.466) mm，CPC組為(1.2740.393) mm，空白對照組為(1.9780.531) mm，三組之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 其中FS/bBMP組與CPC組兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)，兩組均小于空白對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05). 表明復(fù)合BMP的FS和CPC均可減少椎弓根螺釘?shù)乃蓜游灰?，減少螺釘?shù)乃蓜勇剩ū?）.表2周期抗屈試驗結(jié)果(略)3討論提高骨質(zhì)疏松癥患者釘骨界面的穩(wěn)定性，是減少椎弓根螺釘松動的決定因素. 在強化螺釘?shù)难芯糠矫?，除改進螺釘設(shè)計外，目前的研究證實3，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, P

12、MMA）能顯著增加椎弓根螺釘?shù)陌纬鰪姸群涂骨鼜姸? Leung等4的研究表明，在骨質(zhì)疏松山羊體內(nèi)應(yīng)用CPC強化螺釘?shù)陌纬隽Ρ瓤瞻讓φ战M增加了54.7. Milcan等5應(yīng)用PMMA的衍生物丁基2氰丙烯酸酯強化小牛腰椎，通過軸向拔出試驗，表明目前該物質(zhì)的強化作用接近PMMA. 應(yīng)用這些物質(zhì)，雖可提高螺釘?shù)姆€(wěn)定性，但由于PMMA等存在熱損傷效應(yīng)、毒副作用、取出困難、取出時破壞椎弓根， CPC在體內(nèi)吸收非常困難等諸多缺點，臨床上很少應(yīng)用或僅有少量用于松動后的二次翻修手術(shù). 本實驗采用可降解的生物活性物質(zhì)強化釘?shù)?，完全避免了上述缺點.骨質(zhì)疏松是骨吸收大于骨形成的結(jié)果6. 其中成骨細胞和破骨細胞的相互耦

13、聯(lián)及各種生物因子對成骨細胞和破骨細胞的刺激及抑制作用對骨質(zhì)疏松的形成和發(fā)展，起著重的作用. bBMP是一種含有BMP2，BMP3，BMP4，BMP5，BMP6，BMP7以及TGF1，TGF2，TGF3，F(xiàn)GF1的成骨性細胞因子復(fù)合物. 研究表明，BMPs同時具有膜內(nèi)成骨和軟骨成骨的雙重成骨特性，而且它們之間具有網(wǎng)狀協(xié)同作用7. Han等8將rhBMP4與FS復(fù)合后，對大鼠顱骨缺損進行修復(fù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合rhBMP4的FS組的新成骨量、修復(fù)后的骨密度明顯大于單一成份組. 雷偉等1-2的研究也認為FS為載體復(fù)合BMP的骨修復(fù)材料，不僅性質(zhì)穩(wěn)定，而且具有高效的骨誘導(dǎo)和骨修復(fù)能力.本實驗應(yīng)用復(fù)合bBMP

14、的FS強化后，結(jié)果表明螺釘?shù)姆€(wěn)定性明顯提高. 其機制可能是因為：復(fù)合bBMP的FS刺激了未分化的間充質(zhì)細胞增殖，促進毛細血管增生和長入，從而為bBMP的誘導(dǎo)活動提供了豐富的靶細胞環(huán)境和理想的微環(huán)境. 同時，F(xiàn)S天然的網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)有助于bBMP的附著及與靶細胞的接觸，其特有的粘著力有利于bBMP的緩慢釋放. 因此隨著FS的降解，在螺釘?shù)闹車纬闪艘粋€bBMP濃度梯度，增加了bBMP與靶細胞作用的時間，使其骨誘導(dǎo)活性得以最大限度地發(fā)揮. 新生的編織骨經(jīng)改建，螺釘周圍的新骨逐漸趨于成熟. 拔出力與局部骨密度之間存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系9-10. FS/bBMP組拔出力提高了73.41%，反映了釘骨界面

15、堅固性的提高. 本實驗表明復(fù)合bBMP的FS促進了成骨，提高了注射部位的局部的骨密度，強化了螺釘周圍的釘骨界面.雖然骨螺釘界面的組織學(xué)變化及局部的成骨后骨密度變化等情況，還需進一步研究探明. 但本研究表明，采用復(fù)合BMP的FS強化椎弓根螺釘，有希望成為預(yù)防骨質(zhì)疏松患者術(shù)后椎弓根螺釘松動的一種安全有效的方法.【參考文獻】1雷偉，崔賡，胡蘊玉，等.以纖維蛋白膠為載體的注射型骨修復(fù)材料對兔橈骨骨缺損修復(fù)的實驗研究J.骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2004，19（11）：752-755.2雷偉，崔賡. 脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)應(yīng)用指南M.西安：第四軍醫(yī)大學(xué)出版社，2004：14-15.3Sarzier JS, Evans

16、AJ, Cahill DW. Increased pedicle screw pullout strength with vertebroplasty augmentation in osteoporotic spinesJ. J Neurosurg，2002，96(3):309-312.4Leung KS,Siu WS,Li SF,et al. An in vitro optimized injectable calcium phosphate cement for augmenting screw fixation in osteopenic goats J. J Biomed Mater

17、 Res B Appl Biomater, 2006，78(1)： 153-160.作者：萬世勇，雷偉，吳子祥，付索超，李波【關(guān)鍵詞】,骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)類；,纖維蛋白組織粘著劑；,骨質(zhì)疏松；,椎弓根 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。5Milcan A, Ayan I, Zeren A, et al. Evaluation of cyanoacrylate augmentation of transpedicular screw pullout

18、 strength J. Spinal Disord Tech， 2005，18(6):511-514.6Srivastava AK, Bhattacharyya S, Castillo G, et al. Development and application of a serum Ctelopeptide and osteocalcin assay to measure bone turnover in an ovariectomized rat model J. Calcif Tissue Int, 2000，66(6):435-442.7Maire M, Chaubet F, Mary P, et al. Bovine BMP osteoinductive potential enhanced by functionalized dextranderived hydrogelsJ. Biomateria