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(qiáng)化作用

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(qiáng)化作用萬世勇，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；,椎弓根螺釘；,強(qiáng)化；,生物力學(xué)AugentatinfpedilesrestabilityusingfibrinsealantasaarrierpundedithbBPinsteprtisheepvertebrae:invivbiehanialstudy【Abstrat】AI:TevaluatethebiehanialeffiayffibrinsealantFSasaarrierpundedithbBPinaugentatinfped

2、ilesrefixatininsteprtisheepvertebrae.ETHDS:ThirtysixlaterallubarvertebrasL2L6fr4fealesheepithvarietyinduedsteprsisereeplyedinthisexperient.Theyererandlydividedint3grups:FS/bBPaugentedgrup,thesretrakerefilledithFS/bBP;aliuphsphateeentPaugentedgrup,thesretrakerefilledithP;andntrlgrupithutaugentatin.ea

3、nhile,thesresereiplantedineahgrupnsistingf12laterallubarvertebras.Afterthreenthsbreeding,allthesheeperesarified.Axialpullinguttestandperidialbendingresistanetestereperfredneahgrup.RESULTS:parediththentrlgrup(524.65118.35)N,theaxialaxialpullingutstrengthsfFS/bBPaugentedgrup(909.98155.65)NandfPaugente

4、dgrup(994.20122.78)Neresignifiantlyinreased(P0.05),hilenstatistialsignifiane(P0.05)asfundbeteentheFS/bBPaugentedgrupandPaugentedgrup.Intheperidialbendingresistanetestithin800yles,theaxialffsetsfFS/bBPaugentedgrup(1.4780.466)andfPaugentedgrup(1.2740.393)eresallerasparediththentrlgrup(1.9780.531)(P0.0

5、5),butthereasnsignifiantdifferene(P0.05)beteentheFS/bBPaugentedgrupandPaugentedgrup.NLUSIN:AugentatinithfibrinsealantasaarrierpundedithbBPansignifiantlystrengthenthepedilesrefixatininsteprtisheepvertebrae.【Keyrds】bnerphgenetiprtEins;fibrintissueadhesive;steprsis;pedilesre;augentatin;biehanis【摘要】目的:討

6、論復(fù)合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白bBP的纖維蛋白膠FS強(qiáng)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(jī)分為3組：FS/bBP組，磷酸鈣骨水泥P組，空白對照組，每組12個椎弓根.FS/bBP組釘?shù)纼?nèi)注入復(fù)合bBP的FS，P組注入P，空白對照組釘?shù)纼?nèi)不作任何處理.擰入螺釘飼養(yǎng)3后取材.在材料試驗機(jī)上進(jìn)展軸向拔出試驗和周期抗屈試驗.結(jié)果:FS/bBP組的最大拔出力為909.98155.65N，P組為(994.20122.78)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

7、抗屈試驗800個周期內(nèi)，F(xiàn)S/bBP組螺釘位移為(1.4780.466)，P組為(1.2740.393)，空白對照組為(1.9780.531)，其中FS/bBP組與P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bBP的FS可顯著進(jìn)步螺釘穩(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；椎弓根螺釘；強(qiáng)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(qiáng)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

8、變薄，釘骨界面連接不結(jié)實，常面臨著螺釘松動的風(fēng)險.雷偉等1的研究說明，以纖維蛋白膠fibrinsealant,FS為載體復(fù)合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白bvinebnerphgenetiprtein,bBP的注射型骨修復(fù)材料，具有強(qiáng)大的骨誘導(dǎo)才能，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bBP的FS，進(jìn)展軸向拔出試驗和周期抗屈試驗，旨在理解復(fù)合bBP的FS部分誘導(dǎo)成骨后對椎弓根螺釘?shù)膹?qiáng)化效應(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)產(chǎn)品；bBP由西京醫(yī)院全軍骨科研究所綜合骨庫提供，F(xiàn)S/

9、bBP最終聚合的材料中bBP的濃度為20gL.磷酸鈣骨水泥aliuphsphateeent,P上海瑞邦生物材料產(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，螺紋部分長20，螺軸長10，螺紋外徑為3.5，螺距為2.0，螺紋深度為0.5；后釘段長10，設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)的公制4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；TS858生物材料試驗機(jī)，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(biāo)本的制備綿羊采用卵巢切除的方法進(jìn)展去勢處理.術(shù)后低鈣飼養(yǎng)1a后，再次測定其腰椎骨密度，所有綿羊腰椎

10、骨質(zhì)密度下降1.5倍標(biāo)準(zhǔn)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(jī)分為：FS/bBP組，P組和空白對照組3個組，每組12個椎弓根.速眠新0.1L/kg，麻醉后將綿羊側(cè)臥于手術(shù)臺上，取腰部正中切口，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，用探針探查釘?shù)朗欠駵?zhǔn)確無誤，位置不佳的由腰2椎體交換.FS/bBP組釘?shù)纼?nèi)注入復(fù)合bBP的FS0.3L圖1A，P組注入P0.3L，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1.0g肌注，2次d，共3d

11、.術(shù)后無不良反響.綿羊飼養(yǎng)3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.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(jī)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(jī)的上端圖2.以5in的加載速率行拔出試驗，出現(xiàn)螺釘拔出破壞后停頓(螺釘?shù)妮S向拔出力到達(dá)頂峰后開場出現(xiàn)明顯的下降).試驗機(jī)的載荷信號由計算機(jī)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

12、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程度面平行，并通過平臺軸心.通過平臺底部持柄固定于試驗機(jī)底端，將頂壓頭固定試驗機(jī)上端.保證頂壓頭將負(fù)荷垂直于螺釘縱軸施加在螺釘尾部圖3.根底預(yù)負(fù)荷10N.負(fù)荷先從10N增至25N，再減至10N，反復(fù)100次.而后，最大負(fù)荷依次遞增25N，每次遞增后重復(fù)100次.調(diào)整負(fù)荷最大至200N，共8個負(fù)荷段，合計800個周期的遞增負(fù)荷.試驗機(jī)內(nèi)位移傳感器記錄螺釘垂直方向的位移，假設(shè)在最大負(fù)荷200N，負(fù)荷周期800次以前出現(xiàn)螺釘松動位移2.0者，那么記錄該周期的最大負(fù)荷.統(tǒng)計學(xué)處理：采用SPSS11

13、.0統(tǒng)計軟件進(jìn)展統(tǒng)計分析.數(shù)據(jù)采用levene法進(jìn)展方差齊性檢驗后，根據(jù)結(jié)果，最大軸向拔出力，采用完全隨機(jī)設(shè)計的單因素的方差分析，其中兩兩比擬用SNKq檢驗.周期抗屈試驗中螺釘垂直方向的位移，采用KruskalallisH檢驗，其中兩兩比擬用Neenyi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/bBP組為909.98155.65N，P組為994.20122.78N，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524.65118.35N，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

14、進(jìn)步了73.41%和89.50%.說明復(fù)合bBP的FS可增加椎弓根螺釘?shù)妮S向拔出力，強(qiáng)化效果接近P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(fù)荷200N前就開場松動位移2.0，而FS/bBP組為33.32/6；P組為16.71/6.800個周期內(nèi)，螺釘?shù)奈灰艶S/bBP組為(1.4780.466)，P組為(1.2740.393)，空白對照組為(1.9780.531)，三組之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05).其中FS/bBP組與P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).說明復(fù)合BP的FS和P

15、均可減少椎弓根螺釘?shù)乃蓜游灰?，減少螺釘?shù)乃蓜勇时?.表2周期抗屈試驗結(jié)果(略)3討論進(jìn)步骨質(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(qiáng)化螺釘?shù)难芯糠矫?，除改良螺釘設(shè)計外，目前的研究證實3，聚甲基丙烯酸甲酯plyethyletharylate,PA能顯著增加椎弓根螺釘?shù)陌纬鰪?qiáng)度和抗屈強(qiáng)度.Leung等4的研究說明，在骨質(zhì)疏松山羊體內(nèi)應(yīng)用P強(qiáng)化螺釘?shù)陌纬隽Ρ瓤瞻讓φ战M增加了54.7.ilan等5應(yīng)用PA的衍生物丁基2氰丙烯酸酯強(qiáng)化小牛腰椎，通過軸向拔出試驗，說明目前該物質(zhì)的強(qiáng)化作用接近PA.應(yīng)用這些物質(zhì)，雖可進(jìn)步螺釘?shù)姆€(wěn)定性，但由于PA等存在熱損傷效應(yīng)、毒副作用、取出困難、取

16、出時破壞椎弓根，P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(qiáng)化釘?shù)?，完全防止了上述缺點.骨質(zhì)疏松是骨吸收大于骨形成的結(jié)果6.其中成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的互相耦聯(lián)及各種生物因子對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的刺激及抑制作用對骨質(zhì)疏松的形成和開展，起著重要的作用.bBP是一種含有BP2，BP3，BP4，BP5，BP6，BP7以及TGF1，TGF2，TGF3，F(xiàn)GF1的成骨性細(xì)胞因子復(fù)合物.研究說明，BPs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rhBP4與FS復(fù)合后，對大鼠顱骨缺損進(jìn)展修復(fù)，結(jié)果發(fā)

17、現(xiàn)復(fù)合rhBP4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(rèn)為FS為載體復(fù)合BP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)才能.本實驗應(yīng)用復(fù)合bBP的FS強(qiáng)化后，結(jié)果說明螺釘?shù)姆€(wěn)定性明顯進(jìn)步.其機(jī)制可能是因為：復(fù)合bBP的FS刺激了未分化的間充質(zhì)細(xì)胞增殖，促進(jìn)毛細(xì)血管增生和長入，從而為bBP的誘導(dǎo)活動提供了豐富的靶細(xì)胞環(huán)境和理想的微環(huán)境.同時，F(xiàn)S天然的網(wǎng)狀微觀構(gòu)造有助于bBP的附著及與靶細(xì)胞的接觸，其特有的粘著力有利于bBP的緩慢釋放.因此隨著FS的降解，在螺釘?shù)闹車纬闪艘粋€bBP濃度梯度，增加了bBP與靶細(xì)胞作用的時間，使其骨誘導(dǎo)活性得以最大

18、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.拔出力與部分骨密度之間存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系9-10.FS/bBP組拔出力進(jìn)步了73.41%，反映了釘骨界面鞏固性的進(jìn)步.本實驗說明復(fù)合bBP的FS促進(jìn)了成骨，進(jìn)步了注射部位的部分的骨密度，強(qiáng)化了螺釘周圍的釘骨界面.雖然骨螺釘界面的組織學(xué)變化及部分的成骨后骨密度變化等情況，還需要進(jìn)一步研究探明.但本研究說明，采用復(fù)合BP的FS強(qiáng)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平安有效的方法.【參考文獻(xiàn)】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，202

19、2，1911：752-755.2雷偉，崔賡.脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)應(yīng)用指南.西安：第四軍醫(yī)大學(xué)出版社，2022：14-15.3SarzierJS,EvansAJ,ahillD.InreasedpedilesrepullutstrengthithvertebrplastyaugentatininsteprtispinesJ.JNeursurg，2002，96(3):309-312.4LeungKS,SiuS,LiSF,etal.AninvitrptiizedinjetablealiuphsphateeentfraugentingsrefixatininstepenigatsJ.JBiedaterResBApplBiater,2022，78(1)：153-160.5ilanA,AyanI,ZerenA,etal.EvaluatinfyanarylateaugentatinftranspediularsrepullutstrengthJ.SpinalDisrdTeh，2022，18(6):511-514.6SrivastavaAK,BhattaharyyaS,astillG,etal.Develpentandappliatin