异体骨腰椎间融合器的研制及实验研究

目的:将异体骨骨环制成腰椎间融合器,在新鲜人体标本上进行生物力学测试,对其力学性能进行评价,并通过动物实验,观察异体骨椎间融合器对椎间植骨融合的影响,并探讨其在临床应用中的意义,为进一步的改进和临床应用提供基础。 方法:①参考目前异体骨材料和国内外椎间融合器的相关文献,研制出异体骨材料制成的腰椎间融合器。②通过生物力学测试的方法对异体骨椎间融合器的力学性能进行测评。③将异体骨椎间融合器植入动物体内,观察异体骨椎间融合器对椎间植骨融合的影响。 结果:①采用同种异体骨设计的新型椎间融合器设计基本符合椎间植骨融合过程的生理和生物力学要求,其皮质骨的材质保证了强大的力学强度和适宜的降解速度,其结构具有良好组织相容性,在椎间植骨融合过程中对局部组织不会引起明显的免疫反应。②同种异体骨椎间融合器具有很强的稳定性和抗压缩能力,可以达到临床要求。③同种异体骨材料早期可能会对椎间植骨融合产生一定的影响,但在术后24周时对骨融合无明显负面影响,36周时可达到坚强的骨融合,但是塑形和重建还需更长时间。同种异体骨在椎间植骨融合中的降解过程是不等速的降解,在植骨融合早期,同种异体骨降解主要集中在材料表面,其基本形状保持完好。随内部自催化作用逐渐明显,材料内部降解速度逐渐加快,而其表面降解明显,24周时材料仍可维持其基本结构,对保证植骨融合的力学要求具有重要意义。在36周时,材料的表面和内部已经降解,已经逐渐失去其外型,被周围组织包裹。 结论: 1、用同种异体骨环设计的新型自制异体骨腰椎间融合器基本符合椎间植骨融合过程的生理和生物力学要求。椎间融合器植入腰椎节段后,既具有较强的抗弯能力,又具有很强的稳定脊柱的功能。其独特而合理的设计符合椎间隙解剖学特点,可以达到生物力学和临床应用要求。 2、自制异体骨腰椎间融合器的骨性结构具有良好组织相容性,在椎间植骨融合过程中对组织不会引起明显的免疫反应及炎性反应。同种异体骨材料的降解早期可能会对椎间植骨融合产生一定的影响,但在术后36周对正常植入松质骨的融合无明显负面影响,最终可达到坚强的骨融合,同种异体骨在椎间植骨融合中的降解过程是不等速的降解,其降解过程需要较长的时间。本研究中的同种异体骨椎间融合器可以较好的恢复并维持腰椎整体及融合节段的曲度;能够非常好的恢复并维持腰椎椎体椎间隙后高度;能够有效的防止椎间融合器陷入椎体;具有良好的植骨融合率,对植骨融合无明显的负面影响,能够逐步降解、吸收,被自身骨组织替代,但所需时间较长。CT-3DR、组织切片观察以及扫描电镜等方法是观察椎间融合过程的有效方法。