论文部分内容阅读
目的采用β-磷酸三钙(β-Tricalcium phosphate,β-TCP)/α-半水硫酸钙(α-Calcium sulphate hemihydrate,α-CSH)制备复合人工骨(Combined bonegraft,COB),检测β-TCP/α-CSH不同配比的固化性能,并制作兔胸椎多节段后外侧脊柱融合的动物模型,观察COB在体内的降解、成骨性能与脊柱融合效果。方法二水硫酸钙(Calcium sulphate dihydrate,CSD)在额定压力和温度条件下脱水制备α-CSH,健康牛松质骨经脱细胞、脱脂处理后在额定温度下经二次煅烧后制备成主要成分为β-TCP的多孔颗粒;将直径为0.85-2mm的β-TCP多孔颗粒置于等质量α-CSH粉末分散于无水乙醇的混悬液中,振荡摇匀,37℃烘箱中烘干,制备β-TCP/α-CSH复合人工骨颗粒,并采用扫描电镜、XRD检测COB的成分及结构。β-TCP/α-CSH按不同配比制备COB,在体外测试其固化时间、固化强度,并采用XRD和SEM检测其固化后的成分和断裂面的变化。采用家兔制作胸椎多节段后外侧脊柱融合的动物模型,将上述方法制备的COB植于左侧椎板后外侧,取局部自体骨(棘突、椎板)植于相同节段的椎板间右侧作为对照组,分别于术后4、8、12周处死动物。采用X线和Micro CT观察胸椎融合、COB降解及新骨长入的匹配情况。并进一步通过组织学方法、四环素荧光标记、钼靶软X线等方法观察植骨区域脊柱融合、新骨形成及COB的降解情况。结果在额定的温度和压力下制备的α-CSH纯度高、晶型结构规则,牛松质骨经二次煅烧制备的多孔颗粒主要成分为β-TCP,保留了正常松质骨的空间结构。二者以无水乙醇为媒介可以制备具有自固化性能的COB,固化时间随着固化液的比例增高而缩短,在相同固液比的情况下随着α-CSH所占比例的增高而缩短,固化强度随着α-CSH所占比例的增高而增高。当COB/固化液的比例为1g:0.2ml时,COB(CSH/TCP=3:7)的初凝时间为4.9±1.3min,终凝时间为14.7±3.4min,在养护7天后抗压强度为7.32±1.27MPa,固化后CSH转化为CSD,断面被CSD晶体覆盖,符合临床使用需要。将COB(CSH/TCP=3:7)用于兔胸椎多节段后外侧椎板间融合动物模型,X线显示术后12周COB侧融合率为75.0%,优于仅使用局部自体骨(棘突)的融合率(54.4%)。Micro CT显示在术后8周及12周,COB侧融合块明显较仅自体骨侧的融合块强壮,12周时COB被大量新骨包绕,材料支架的内部可见大量新骨长入。术后4周COB的骨体积分数(Bone Volume Fraction,BVF)为0.49±0.08,术后12周仅为0.16±0.05,表明材料降解的速度与新骨长入的速度比较匹配。钼靶照相显示COB植入后逐渐降解,逐渐被新生骨爬行替代;组织学检查显示COB在植入边缘及中心部位均可见到新骨长入,随着植入时间的延长,材料逐渐降解,被新生骨爬行替代;荧光标记检查结果显示COB边缘及材料内部大量荧光物质沉积,统计学结果显示COB新骨矿化沉积率与自体骨植骨侧相比无显著性差别。结论1.采用β-TCP多孔颗粒与α-CSH以无水乙醇为媒介可以制备具有自固化性能的COB,目前国内外尚未见到相同报道。2.当CSH/TCP=3:7、COB/固化液的比例为1g:0.2ml时,初凝时间4.9±1.3min,终凝时间14.7±3.4min,养护7天抗压强度为7.32±1.27MPa,符合临床需要。3.胸椎多节段后外侧植骨融合模型中COB侧融合率优于仅使用局部自体骨(棘突)的融合率,COB在植骨区内的降解速度与新骨长入的速度相匹配。4.COB用于胸椎多节段后外侧植骨融合成骨性能良好,新骨矿化沉积率能够达到使用自体骨植骨相当的水平。