聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥注入椎体成形的生物力学变化

背景:已证实经皮穿刺椎体成形治疗骨质疏松性椎体骨折能很好地恢复椎体的强度和刚度,在此基础上从形态学方面进一步验证置入骨水泥后界面骨增生修复情况。目的:观察兔椎体注射聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥后不同时间生物力学性能变化及置入物周围骨组织的修复情况。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2006-08/2007-04在昆明医学院重点实验室及上海市第九人民医院生物力学实验室完成。材料:48只骨质疏松老年兔随机分为骨质疏松对照组和聚甲基丙烯酸甲酯组各24只;24只壮年兔为正常对照组。各组均分为置入后1h,24h,3d,7d,4周,12周亚组,每亚组4只。方法:模仿经皮穿刺椎体成形技术,在兔椎体制成0.5cm×0.5cm×0.5cm的骨缺损模型,骨质疏松对照组及正常对照组只行手术操作,不注入骨水泥;聚甲基丙烯酸甲酯组随机选择腰椎节段置入聚甲基丙烯酸甲酯材料。主要观察指标:在材料力学实验机上分别测定各时间点椎体最大载荷、最大压应力和弹性模量。苏木精-伊红染色观察周围骨组织坏死及增生修复情况。结果:①聚甲基丙烯酸甲酯组置入后1h,24h,3d,7d最大载荷值、最大应力值和弹性模量值逐渐增高,且均高于正常对照组及骨质疏松对照组(P<0.01);置入后4周有所下降,但与之前4个时间点比较差异无显著性(P>0.05),此时亦高于正常对照组及骨质疏松对照组(P<0.05)。置入后12周继续下降,与置入后1h,24h,3d,7d比较差异有显著性(P<0.05),与正常对照组比较差异无显著性(P>0.05),但仍高于骨质疏松对照组(P<0.05)。骨质疏松对照组最大应力值最低,各个时间点明显低于正常对照组(P<0.01)。②聚甲基丙烯酸甲酯置入后24h有大量炎性细胞浸润,3d时达高峰,7d后炎性细胞逐渐减少,4周时可见软骨化骨形成,12周则有板层骨形成。结论:聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥置入椎体后能迅速重建椎体稳定性,生物力学性能恢复好,生物相容性较好。