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磷酸钙骨水泥对颈椎前路螺钉置入体强化作用的生物力学分析
背景:有研究表明磷酸钙骨水泥通过改善骨与螺钉界面的质量,从而强化螺钉的即刻和早期固定强度.目的:实验拟验证磷酸钙骨水泥对颈椎前路单皮质骨螺钉的强化作用.设计:对比观察.单位:中南大学湘雅医学院附属湘雅一医院骨科.材料:实验于2003-09/2004-01在中南大学材料科学与工程学院电子拉伸力学性能室完成.由张家港市欣达医疗器械有限公司生产的颈椎前路单皮质骨自攻螺钉,材质为纯钛.注射型磷酸钙骨水泥由上海瑞邦生物材料有限公司生产.轴向拔出套筒由中南大学机械制造基地制造.方法:①选取4具新鲜青年男性尸体C3～C6椎体标本共16个椎体,单个椎体骨密度测量,证实无骨质疏松.4具新鲜老年男性尸体C3～C6椎体标本共16个椎体,单个椎体骨密度测量,证实骨质疏松.标本由中南大学湘雅医学院解剖教研室提供,死者生前自愿捐献遗体,家属均知情同意.每组随机选择12个椎体进行3个试验,轴向拔出试验选取6个椎体,周期抗屈试验和抗屈后抗剪切试验选取6个椎体.在椎体前方中线两侧8 mm处向中线倾斜5°攻丝锥导孔,钻出钉道备用,不穿透椎体后方骨皮质.②轴向拔出实验:随机选取椎体一侧置入螺钉作为对照组,在材料实验机上行轴向拔出实验,拔出速率为5 mm/min.螺钉拔出后用磷酸钙骨水泥 0.10～0.15 mL修复钉道再次置入螺钉作为修复组,另一侧直接以磷酸钙骨水泥填充后置入螺钉作为强化组,37 ℃下放置24 h后再行轴向拔出试验.③周期抗屈试验和抗屈后抗剪切试验:随机选取椎体一侧置入螺钉作为对照组,另一侧直接以磷酸钙骨水泥填充后置入螺钉作为强化组行周期抗屈试验和抗屈后抗剪切试验.主要观察指标:①螺钉的大轴向拔出力.②周期抗屈实验后螺钉的位移.③周期抗屈后螺钉的大抗剪切力.结果:①轴向拔出试验:骨质正常椎体,对照组拔出力为(313± 64)N,修复组为(376±88)N,强化组为(446±121)N;骨质疏松椎体,对照组拔出力为(106±47)N,修复组为(154±67)N,强化组为(191±80)N.修复组、强化组的轴向拔出力均明显高于对照组(P < 0.05).②周期抗屈实验:强化组在相同载荷下产生的位移明显小于对照组(P < 0.05).③大抗剪切力:骨质正常椎体:对照组为(301± 79)N,强化组为(395±105)N.骨质疏松椎体:对照组为(87±39)N,强化组为(149±63)N,强化组的大抗剪切力明显强于对照组(P < 0.05).结论:磷酸钙骨水泥能提高螺钉的轴向拔出力及抗剪切能力,在骨质疏松时强化效果更加明显.
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磷酸钙骨水泥加固颈椎前路单皮质骨螺钉的生物力学研究
[目的]评价磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)对颈椎前路单皮质骨螺钉固定的加固作用.[方法]单皮质骨螺钉固定于C3-6椎体标本,行轴向拔出实验,周期抗屈实验,抗剪切力测试.[结果]修复组、强化组螺钉的大轴向拔出力(POS)明显高于对照组,强化组周期抗屈后位移明显小于对照组,而大抗剪切力明显大于对照组.[结论]磷酸钙骨水泥能显著提高螺钉的大轴向拔出力及抗剪切能力,对颈椎前路螺钉的固定有明显的加强作用.
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注射式磷酸钙骨水泥加固颈椎前路螺钉的生物力学研究
目的:评价注射式磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)在骨质疏松时对颈椎前路单皮质骨螺钉的强化作用.方法:4具新鲜老年男性尸体C4～C6共12个椎体,随机分为A、B 2组,每组6个.在椎体前方中线两侧8 mm处向中线倾斜5°攻丝锥导孔,钻出钉道备用,不穿透椎体后方骨皮质.A组:取椎体一侧置入螺钉作为对照组,在材料实验机上行轴向拔出鲻实验,拔出速率为5 mm/min.螺钉拔出后用CPC修复钉道作为修复组,另一侧以CPC填充后置入螺钉作为强化组,37℃下放置24 h后再行轴向拔出试验.B组:取椎体一侧置入螺钉作为对照组,另一侧以CPC填充后置入螺钉作为强化组行周期抗屈实验.周期抗屈实验后测定其大抗剪切力.结果:对照组拔出力(106+47)N,修复组(154±67)N,强化组(191±79)N,修复组、强化组的拔出力均明显高于对照组(P＜0.05);强化组在相同载荷下产生的位移明显小于对照组(P＜0.05);对照组大抗剪切力为(87±39)N,强化组为(149±63)N,强化组的大抗剪切力明显强于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论:CPC能显著提高疏松骨质中颈椎前路单皮质骨螺钉的轴向拔出力及抗剪切能力,提示CPC有利于加固颈椎前路螺钉,对骨质疏松症患者可进行牢固内固定.
