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复合重组人骨形态发生蛋白2壳聚糖缓释水凝胶的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体修复犬脊椎骨缺损
目的：研制复合重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)壳聚糖水凝胶的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体,并观察其修复beagle犬椎体骨缺损的能力。方法离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为rhBMP-2的缓释载体,扫描电镜下观察其微观形态,检测其载药量、包封率及缓释速率。将HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶,构建新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体。将12只beagle犬按数字表法随机分为3组,每组4只；均采用手术造成半径9 mm、高23 mm的半圆柱状L4椎骨缺损模型,其中A组植入复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体,B组植入复合空白干燥壳聚糖的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体,C组植入实验犬自体髂骨。术后6、12、24周对实验犬行大体观察、X线影像学观察；术后24周取实验犬椎体标本行离体Micro CT新生骨量检测及生物力学检测。结果制备所得壳聚糖水凝胶扫描电镜下呈3D网状结构,内部均匀分布壳聚糖微球,其负载 rhBMP-2后包封率达91.88%±1.53%,载药量为(39.84±2.34) ng/mg；释放率第1天为28.32%±3.01%,第3天为48.92%±6.27%,第12天为74.40%±6.29%。术后6周C组动物平均活动度恢复较A组和B组快(P值均<0.05),A、B组差异无统计学意义(P>0.05)；术后12、24周B组与C组活动度比较差异均有统计学意义(P值均<0.05),A、C组差异均无统计学意义(P值均>0.05)。术后6、12、24周X线影像学观察显示,A组椎体置换术后骨痂生成逐渐增多,植入材料与宿主骨之间的界线逐渐模糊,至24周时人工椎体周围新生骨与自体骨融为一体；C组在24周时出现明显非承重部位的骨吸收,出现较快的自体骨塑形；B组椎体置换术后人工椎体与自体骨的融合速度慢于A组和C组。术后24周标本Micro CT新生骨量检测结果显示,A组(145.38±18.52)mm3,B组(86.30±15.60)mm3,两组比较差异有统计学意义(t=4.879, P<0.01)。术后24周A、B、C组手术节段椎体标本抗压强度分别为(14.03±1.67) MPa、(8.62±1.24) MPa、(13.79±1.43) MPa,A 组和 C 组椎体极限抗压强度均高于 B 组(P 值均<0.01),而A组与C组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体能有效修复脊柱骨缺损,有望代替自体髂骨移植运用于临床骨缺损的修复。
关键词： 羟基磷灰石类 锆 组织工程 人工椎体 重组人骨形态发生蛋白2 -
纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合人工椎体在颈椎病前路椎体次全切除术中的临床应用
目的 探讨纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合人工椎体在颈椎前路次全切除术中应用的短中期临床疗效.方法 自2008年5月～2009年6月对44例脊髓型颈椎病行前路椎体次全切除、椎管减压、n-HA/PA66复合人工椎体植骨融合+钢板内固定术治疗,以JOA评分改善率评价神经功能恢复情况,并依据X线片判断椎间稳定性和融合情况.结果 本组无术中并发症,伤口均一期愈合.患者获随访12～26个月,平均18个月,症状均明显改善,JOA评分由术前(6.4±1.8)分提高到术后(15.2±1.5)分,JOA改善率83.0％,优良率86.4％,问卷调查满意度97.6％.X线检查证实无人工椎体移位、下沉,融合率100％.结论 n-HA/PA66复合人工椎体具有良好的生物相容性及安全性,是一种较理想的骨移植材料,适用于颈椎病前路次全切除术中.
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可调式中空人工椎体治疗脊柱严重粉碎性骨折(附9例报告)
目的探讨可调式人工椎体治疗椎体严重粉碎性骨折的临床效果.方法 1997年3月～2001年12月间,用可调式中空钛合金人工椎体(AHT-AVB)治疗脊柱严重粉碎性骨折患者9例,T12椎体粉碎性骨折伴截瘫2例,L1椎体粉碎性骨折伴截瘫2例,T12椎体陈旧性压缩骨折伴马尾综合征2例,颈椎骨折伴脱位3例.植骨来源为自体骨/自体骨+Osteoset人工骨.观察患者手术时间、输血量、手术前后椎节高度、椎节间夹角以及人工椎体稳定性及融合情况等.结果本组病例全部获得随访,随访时间8～30个月,平均18个月.术后椎节高度基本恢复正常.术后3个月Osteoset人工骨大部份已吸收,椎间隙可见骨融合征象,术后12个月时大多数已形成骨性融合.人工椎体无脱落或移位.神经功能改善8例,无变化1例,无明显并发症出现;结论对严重粉碎的椎体骨折,无法行自体骨重建者,人工椎体不失为一种选择,但应严格掌握适应证.
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人工椎体置换治疗胸腰椎结核的临床疗效观察
目的 探讨人工椎体置换治疗胸腰椎结核的临床疗效.方法 回顾性分析胸腰椎结核28例,其中累及1个椎体5例,2个椎体22例,3个椎体1例.对该组患者行椎体大部切除,撑开复位后行可调式中空笼状钛合金人工椎体植骨置换、前路椎体钉棒系统邻近椎节固定,观察术后局部疼痛缓解、脊柱稳定性及后凸畸形的矫治情况.结果 所有患者术后疼痛缓解,切口均一期愈合,随访12～36个月,平均17个月,局部无复发,影像学检查椎体序列恢复良好,椎间高度恢复,达到骨性愈合,后凸畸形基本矫正.结论 胸腰椎结核行人工椎体置换,既能彻底切除病灶防止复发,又能矫正畸形,有效重建脊柱稳定性,恢复脊柱支撑功能.
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3D打印技术应用于脊柱个性化椎体定制的实验研究
目的 阐述应用3D打印技术制作猪脊柱个性化椎体的过程,探讨3D打印技术在脊柱外科应用的可行性,并为进一步进行人工椎体的生物相容性与生物力学性能测试提供实体.方法 通过对20头紫金蓝塘草猪的腰椎进行连续断层CT影像采集,获得猪腰椎DICOM影像数据,将所获得的影响数据导入MIMICS软件中,并应用该软件对断面影像进行修补和擦除,得到满意的3D图像,并以STL格式保存,应用SolidWorks软件优化设计具有不同孔隙大小、孔隙率等特征的复杂多孔结构,再通过选择性激光熔化(SLM)技术打印出终的人工椎体.然后,手术取出猪的整个7节腰椎,并将对应节段置换成人工椎体.观察人工椎体与猪脊柱椎体形态差异及椎体置换后整个腰椎形态变化.结果 通过3D打印的人工椎体与手术取出的猪的相应节段椎体形态结构完全相符,置换后脊柱形态与术前未发生明显变化.结论 应用3D打印技术能够实现复杂结构的椎体个性化制作,为被破坏的椎体实现个性化人工椎体置换提供新的思路.
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纳米羟基磷灰石/聚酰胺66椎体支撑体在脊髓型颈椎病前路手术重建中的应用
目的 探讨纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite polyamide 66,n-HA/PA66)椎体支撑体在脊髓型颈椎病前路减压,脊柱稳定性重建中的可行性及优点.方法 2008年8月至2009年5月,行前路椎间盘切除或椎体次全切除、椎管减压,以n-HA/PA66椎体支撑体支撑植骨、钢板螺钉内固定治疗24例脊髓型颈椎病患者,男18例,女6例;年龄44～72岁,平均58.6岁.随访以日本矫形外科学会(Japan Orthopaedic Assoetiation,JOA)评分改善率评价患者神经功能恢复情况,复查X线片及三维CT评估支撑植骨融合情况,包括椎间高度、生理弧度及支撑体下沉.结果 24例患者均成功完成颈椎前路减压手术以及支撑体的安放固定,并获得随访,随访时间3～9个月,平均5.6个月,所有患者的术前症状均得到不同程度的改善,术后3、6、9个月的JOA改善率分别为78.8%、83.4%、83.3%.影像学检查显示所有患者植骨融合,颈椎序列、椎间高度、颈椎稳定性以及支撑体的位置维持良好,人工椎体无下沉、移位.结论 n-HA/PA66椎体支撑体具有早期支撑稳定功能,可有效维持颈椎生理序列和椎间高度;术后植骨融合率高且便于X线片观察,是进行颈椎退变前路手术植骨的理想支撑材料,但长期效果需进一步随访观察.
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人工椎体的发展及应用
随着医学科学技术的迅猛发展,脊柱外科手术范围进一步扩大,椎体切除术日渐增多,人工椎体的应用具有其他设计难以取代的重要意义.许多学者就这一方法进行了长期研究和应用,获得了一些有益的经验,本文仅对此作一文献综述.人工椎体的发展史及评价1969年,Hamdi[1]首次报告L2浆细胞瘤和腺癌转移各1例施行椎体肿瘤切除,以假体替代切除后的椎体.此后,人工椎体作为一类有效的椎体替代物逐渐发展起来,并形成不同系列.概括起来,可分为五大类:即单纯支撑型,撑开固定型,弹性活动型、可调固定型,自固定型.
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山羊可动腰椎复合体的设计及体外生物力学研究
目的:研制一种既能重建腰椎椎体高度又能保留相应椎间隙运动功能的山羊可动腰椎复合体并进行体外生物力学测试,从而为人工腰椎假体动物模型的建立及体内研究奠定基础.方法:26个新鲜山羊腰椎标本行薄层CT检查以排除存在脊柱畸形、骨折的标本,其中2个标本因椎体骨折被排除,24个标本纳入研究.应用计算机辅助软件对山羊腰椎拟手术区解剖参数进行采集(对L4椎体及邻近的椎间盘进行解剖测量)以及可动假体模型优化设计,根据24个标本的腰椎解剖参数将假体大小设计成5种规格,并利用3D打印与机械加工技术将其制作而成.将24个标本随机分为生理、融合与非融合3组,每组8个,术前行骨密度检查.生理组标本不进行手术操作,融合组与非融合组标本行L4椎体及邻近椎间盘部分切除,融合组标本置入钛笼、钛板,非融合组标本置入山羊腰椎复合体(假体置入在L4).术后所有标本行影像学检查以判断假体位置及脊髓受压情况,然后对3组标本在4Nm的载荷下进行生物力学活动度测试以评估可动假体的活动度及稳定性.结果:3组标本骨密度检查无统计学差异(P＞0.05).山羊L4椎体的前、中、后高分别为38.8±2.7mm、39.7±2.1mm、40.9±1.1mm;其上、中、下平面正中矢状径与正中冠状径分别为16.5±0.8mm、12.5±2.0mm、16.6±0.5mm与22.9±2.6mm、14.3±1.3mm、23.6±2.9mm;L3/4与L4/5椎间隙前、中、后高分别为4.9±1.0mm、3.0±0.5mm、1.9±1.0mm与5.0±0.4mm、3.6±0.9mm、2.4±0.9mm.山羊可动腰椎复合体由椎体部件与椎间盘部件构成,两者通过防脱球窝关节连接.术后影像学检查未发现假体位置异常及脊髓受压.与融合组相比,非融合组标本能显著保留L3/4和L4/5的运动范围、降低L2/3的运动范围(P＜0.05);与生理组相比,非融合组各椎间隙的运动范围无显著性差异(P＞0.05).结论:根据山羊腰椎解剖结构设计的山羊可动腰椎复合体不但可重建手术节段的椎体高度与稳定性,而且能保留相应节段的活动度.
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前后联合手术治疗脊柱胸腰段结核
随着对脊柱结核认识的不断进步,在正规化疗的基础上积极的外科治疗不但可减少患者的卧床时间,缩短治疗周期,而且能有效降低致残率,提高患者的生活质量,这一观点已逐渐成为共识.我科根据患者的实际情况,2005年1月～2007年12月有选择地采用同一体位下后路经椎弓根固定后,经侧前方病灶清除加自体髂骨植骨术或人工椎体置入术治疗10例胸腰段结核患者,取得了较好的疗效,报告如下.
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侧前方病灶清除人工椎体置换术治疗胸椎结核后凸畸形
目的:探讨脊柱侧前方病灶清除椎间轴套式钛合金人工椎体置换治疗胸椎结核并后凸畸形的疗效.方法:胸椎结核并后凸畸形患者19例,后凸Cobb角15°～30°,平均25°,7例患者合并脊髓压迫,Frankel分级C级3例,D级4例.手术方法为一期侧前方病灶清除椎间轴套式钛合金人工椎体置换,置换的人工椎体内置入松质骨.术后抗结核药物治疗9个月.结果:随访2～3年,平均2年4个月.切口均一期愈合,椎体无滑脱,胸椎结核全部治愈,脊髓功能损害者术后1年内完全恢复.术后后凸Cobb角平均8°,平均矫正17°,随访期间畸形矫正无明显丢失.结论:胸椎结核侧前方病灶清除人工椎体置换术治疗胸椎结核并后凸畸形效果较好,能够一期完成病灶清除、脊髓减压、脊柱稳定性重建和后凸畸形矫正.
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人工椎体置换治疗脊柱转移性肿瘤
目的观察人工椎体置换治疗脊椎转移性肿瘤的疗效.方法采用无磁性的医用钛金属加工成可调式中空人工椎体,用于治疗脊椎转移性肿瘤12例.观察术后疼痛缓解和脊髓功能恢复情况及手术椎节的稳定性.结果随访6～34个月,平均11.5个月.脊髓功能障碍术后明显改善,尤以神经根性疼痛缓解迅速.X线摄片定期观察人工椎体稳定,椎间高度恢复良好.结论可调式中空人工椎体可撑开施术椎节,缓解神经压迫症状,并能提供即刻稳定,可用于治疗脊椎转移性肿瘤.
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梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料在松质骨缺损应用的实验
目的 评估新型梯度复合HA/ZrO2(羟基磷灰石/二氧化锆)多孔支架材料在修复比格犬椎体骨缺损的效果.方法 (1)采用泡沫海绵体浸渍成型法、联合梯度复合及高温烧结法制备新型梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料;(2)将18只普通级比格犬(体重10～13 kg、5～8月龄、雌雄不拘)随机分成2组(A组12只、B组6只),通过手术复制椎体骨缺损模型,A组予以植入梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料、B组植入自体髂骨;(3)术后进行影像学检查、形态学观察及生物力学测试,并比较新型梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料与自体髂骨对修复比格犬椎体缺损的效果.结果 (1)新型HA/ZrO2多孔支架材料孔隙率为25 ppi(每英寸25个孔)、孔隙均匀,孔径为100～300 μm.(2)术后6周、12周、24周X线影像学观察显示:A组,随着术后时间延长,新型梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料植入术后骨痂生成逐渐增多、植入材料与宿主骨之间的界线逐渐模糊,至术后24周,人工材料与自体新生骨融为一体;B组,在术后6周显示移植骨的吸收与塑形,至术后24周移植骨与自体骨完全融合,无明显界限.(3)组织形态学显示:支架材料孔隙内骨量随着术后时间延长逐步增加,部分材料降解、被新生骨替代.(4)生物力学测试:术后24周极限抗压试验,两组比较无明显统计学差异(P＞0.05).结论 新型梯度复合HA/ZrO2多孔支架材料可诱导骨组织长入孔隙内部、促进松质骨缺损愈合,有望在未来的研究中,广泛应用于松质骨缺损的治疗.
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3D打印骨骼进入临床阶段
北京大学第三医院消息称，该院骨科主任医师刘忠军带领的团队，经过4年努力，已经在脊柱及关节外科领域研发出几十个3D打印脊柱外科植入物，其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋关节已进入临床观察阶段。截至目前，已有45名患者在签署知情同意书后植入了3D打印出来的骨骼，并接受定期追踪检查。参加人体试验者主要为颈椎病患者和髋关节病患者。据刘忠军介绍，目前将3D打印内植物用于脊柱外科手术，国内外尚未见报道。与传统技术相比，3D打印的骨骼有两大优势。第一个优势是可根据人体骨骼缺损形状随意塑型。第二个优势是，该类植入物带有可供骨头长入的孔隙，它们像海绵一样可将周边骨头吸引进来，让真骨与假骨之间能牢固地结成一体，使患者骨骼尽快康复。
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椎体肿瘤切除人工椎体置换植骨术14例报告
目的探讨采用改进的人工椎体和自体植骨术治疗脊椎肿瘤的疗效.方法对14例脊椎肿瘤采取切除瘸椎、人工椎体置换和植入自体骨融合术.结果除1例失访外,余13例获平均3年7个月随访,瘫痪完全恢复,从家务和工作,X线片显示假体无松动、移位,植骨融合良好.结论人工椎体置换和植骨融合术是对椎体良恶性肿瘤和转移瘤切除后重建的良好措施.
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n-HA/PA66复合人工椎体对胸腰椎骨折结构重建的疗效观察
目的 观察在胸腰段椎体骨折中行纳米羟基磷灰石/聚66(n-HA/PA66)复合生物活性人工椎体支撑植骨融合术后椎体结构重建作用和骨性融合作用.方法 对31例胸腰椎骨折患者前路减压,采用n-HA/PA66复合生物活性人工椎体支撑植骨融合、钛板系统内固定.其中颈椎骨折5例,胸腰椎骨折26例.结果 随访6～21个月(平均15个月),植入体3-4个月产生骨融合,重建的椎体高度无降低,神经功能按Fankel分级均有不同程度提高.结论 使用n-HA/PA66复合生物活性人工椎体植骨融合术,可有效恢复椎体的高度和结构,起到重建椎体结构作用,并能与椎体融合,保持良好的脊柱稳定性,是一种理想的椎体替代方式.
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颈椎前路减压、纳米羟基磷灰石/聚酰胺人工椎体椎间融合内固定治疗脊髓型颈椎病效果观察
目的 探讨颈椎前路减压、纳米羟基磷灰石/聚酰胺(n-HA/PA66)人工椎体椎间融合内固定治疗脊髓型颈椎病的临床疗效.方法 对26例脊髓型颈椎病患者采用颈椎前路减压、n-HA/PA66人工椎体椎间融合内固定术治疗,治疗后观察其疗效.结果 全部患者获得随访6～24个月(平均14个月),大部分患者症状明显缓解,部分患者症状基本消失,颈椎活动无明显受限.术后平均改善率为73.4%,其中优14例占53.8%,良7例占26.9%,中4例占15.4%,差1例占3.8%.影像学显示所有患者椎间高度恢复良好,椎体间均发生融合.结论 颈椎前路减压、n-HA/PA66人工椎体椎间融合内固定治疗脊髓型颈椎病能直接解除脊髓受压、重建颈椎稳定性,获得较高的融合率,是治疗脊髓型颈椎病的有效方法.
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人工椎体置换围手术期护理
目的:总结人工椎体置换(AVR)围手术期护理经验,提高脊柱手术护理水平.方法:通过8例人工椎体置换手术资料,回顾性分析其整体护理要点,从中探求高难手术的医护协作规律,减轻患者住院期间的痛苦,促进早日康复.结果:由于医护密切配合,AVR患者安全渡过了围手术期,提高了经济和社会效益.结论:AVR是高难度手术,加强围手术期护理对患者早期康复至关重要,总结其经验有利护理质量的提高.
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生物陶瓷人工椎体以及脊柱前路解剖型钢板重建椎体的生物力学评介
目的:基于胸腰椎解剖学的研究,设计制作了胸腰椎脊柱前路解剖型固定钢板以及生物陶瓷人工椎体,并对应用脊柱前路解剖型固定钢板,Kaneda装置以及牛物陶瓷人工椎体等技术重建椎体的动物脊柱标本进行了生物力学测试比较.方法:实验于2001-10/2002-06在华中科技大学力学系国家重点试验室完成.选取正常成年新鲜牛脊柱标本40具,由华中科技大学力学系试验室提供,分为正常组,生物陶瓷人工椎体组,脊柱前路解剖型固定钢板加植骨组,Kaneda装置加植骨组,单纯植骨不加任何外固定组.应用与华中科技大学力学系联合研制的生物力学测试系统,采用动态加载,应用传感器动态记录方式,对各组牛脊柱标本进行三维六度的测试分析.结果:①单纯植骨不加任何外固定组在各个方向均不稳定.②脊柱前路解剖型同定钢板在前屈,后伸方向明显较Kaneda装置稳定.⑨在Kaneda装置的对侧即右侧:脊柱前路解剖型固定钢板在右旋,右弯方向与Kaneda装置固定效果相当,甚至稍强.④在Kaneda装置的固定侧即左侧,脊柱解剖型固定钢板的稳定性稍弱于Kaneda装置.⑤生物陶瓷人工椎体的固定效果各个方向均较为理想,明显地高于Kaneda装置固定、脊柱前路解剖型钢板的固定,与正常脊柱相当.结论:应用生物陶瓷人工椎体以及脊柱前路解剖型钢板重建椎体具有良好的生物力学稳定性.
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中国自制人工椎体的设计与应用技术进展
早在1969年Hamd唧首次报告椎体肿瘤切除并以假体替代切除后的椎体,此后人工椎体作为另一类椎体间替代物逐渐发展起来.人工椎体种类繁多,概括起来町分为三大类型即支撑型,撑开固定型,可调固定型.理想的椎体替代物应具备以下功能:①既具有术后即刻稳定性,又应兼顾长期稳定性,即好能与椎体形成永久性骨融合.②能充分恢复椎体的高度.③植入方便.④既有良好的生物相容性,又应有较好的抗疲劳性能,在达到骨性融合前提供安全可靠的稳定性能.⑤填充物方面,为达到理想的融合填充物仍应自体松质骨为主,但为了减少取骨量及促进融合,可使用自体骨与骨诱导形成蛋白(BMP)混合的生物材料体填充.⑥为使人工椎体与椎体结合,人工椎体表面可使用生物材料涂层技术.
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人工椎体的组织相容性和力学性能
背景:近年来,随着组织工程学的发展,椎体替代材料趋于多样化,学者们不再满足于其能否恢复椎体高度与即刻稳定性,而是更为关注远期的融合,良好的组织相容性和力学性能.目的:分析国内人工椎体的组织相容性和力学性能.方法:以"人工椎体、相容性、生物力学"为检索词在中国期刊全文数据库中检索与人工椎体生物相容性和生物力学研究相关的文献进行分析.结果与结论:人工椎体组织相容性的动物实验显示,纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合人工椎体成分和结构与人体骨相似,具有良好的生物相容性,成骨活性;可发生生物降解,其降解作用与成骨能力匹配.人工椎体的生物力学研究显示出纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合人工椎体不仅具有良好的生物活性,而且具有良好的轴向压缩载荷和椎间支撑能力,力学性能优异.生物陶瓷人工椎体不仅具有良好的生物相容性,而且在治疗椎体肿瘤中有靶向定位作用;金属材料的人工椎体经过多年的改进,其生物相容性亦可满足临床要求.就各类型人工椎体优劣而言,仍需进一步大量研究和实践,就其临床应用而言,需根据临床需要进行选择.
