復合bBMP的纖維蛋白膠對去勢綿羊體內(nèi)椎弓根螺釘固定的強化作用

1、復合bBMP的纖維蛋白膠對去勢綿羊體內(nèi)椎弓根螺釘固定的強化作用萬世勇，雷偉，吳子祥，付索超，李波【關鍵詞】,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；,強化；,生物力學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、論復合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白bBP的纖維蛋白膠FS強化去勢綿羊椎弓根螺釘固定作用的生物力學效果.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.在材料試驗機上進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)計學意義(P0.05)，兩組均小于空白對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P0.05).結(jié)論:在骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)植入椎弓根螺釘時，添加復合bBP的FS可顯著進步螺釘穩(wěn)定性.【關鍵詞】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；強化；生物力學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險.雷偉等1的研究說明，以纖維蛋白膠fibrinsealant,FS為載體復合牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白bvinebnerphgenetiprtein,bBP的注射型骨修復材料，具有強大的骨誘導才能，明顯增加注射部位誘導成骨的量.本研究采用在骨質(zhì)疏松綿羊腰椎椎弓根螺釘釘?shù)纼?nèi)注射復合bBP的FS，進展軸向拔出試驗和周期抗屈試驗，旨在理解復合bBP的FS部分誘導成骨后對椎弓根螺釘?shù)膹娀?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)大學實驗動物中心提供.FS為廣州倍秀生物技術產(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，設計成標準的公制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，西安交通大學材料與力學國家重點實驗室提供.1.2方法1.2.1實驗標本的制備綿羊采用卵巢切除的方法進展去勢處理.術后低鈣飼養(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倍標準差，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)朗欠駵蚀_無誤，位置不佳的由腰2椎體交換.FS/bBP組釘?shù)纼?nèi)注入復合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.術前晚、術中和術后給予頭孢唑啉鈉1.0g肌注，2次d，共3d

11、.術后無不良反響.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)重力學的原理，設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向拔出力到達頂峰后開場出現(xiàn)明顯的下降).試驗機的載荷信號由計算機數(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底端，將頂壓頭固定試驗機上端.保證頂壓頭將負荷垂直于螺釘縱軸施加在螺釘尾部圖3.根底預負荷10N.負荷先從10N增至25N，再減至10N，反復100次.而后，最大負荷依次遞增25N，每次遞增后重復100次.調(diào)整負荷最大至200N，共8個負荷段，合計800個周期的遞增負荷.試驗機內(nèi)位移傳感器記錄螺釘垂直方向的位移，假設在最大負荷200N，負荷周期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荷.統(tǒng)計學處理：采用SPSS11

13、.0統(tǒng)計軟件進展統(tǒng)計分析.數(shù)據(jù)采用levene法進展方差齊性檢驗后，根據(jù)結(jié)果，最大軸向拔出力，采用完全隨機設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)計學意義(P0.05).與空白對照組相比，最大軸向拔出力分別

14、進步了73.41%和89.50%.說明復合bBP的FS可增加椎弓根螺釘?shù)妮S向拔出力，強化效果接近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)計學意義(P0.05).其中FS/bBP組與P組兩者差異無統(tǒng)計學意義(P0.05)，兩組均小于空白對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P0.05).說明復合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.在強化螺釘?shù)难芯糠矫?，除改良螺釘設計外，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)陌纬鰪姸群涂骨鼜姸?Leung等4的研究說明，在骨質(zhì)疏松山羊體內(nèi)應用P強化螺釘?shù)陌纬隽Ρ瓤瞻讓φ战M增加了54.7.ilan等5應用PA的衍生物丁基2氰丙烯酸酯強化小牛腰椎，通過軸向拔出試驗，說明目前該物質(zhì)的強化作用接近PA.應用這些物質(zhì)，雖可進步螺釘?shù)姆€(wěn)定性，但由于PA等存在熱損傷效應、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，臨床上很少應用或僅有少量用于松動后的二次翻修手術.本實驗采用可降解的生物活性物質(zhì)強化釘?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.其中成骨細胞和破骨細胞的互相耦聯(lián)及各種生物因子對成骨細胞和破骨細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的成骨性細胞因子復合物.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復合后，對大鼠顱骨缺損進展修復，結(jié)果發(fā)

17、現(xiàn)復合rhBP4的FS組的新成骨量、修復后的骨密度明顯大于單一成份組.雷偉等1-2的研究也認為FS為載體復合BP的骨修復材料，不僅性質(zhì)穩(wěn)定，而且具有高效的骨誘導和骨修復才能.本實驗應用復合bBP的FS強化后，結(jié)果說明螺釘?shù)姆€(wěn)定性明顯進步.其機制可能是因為：復合bBP的FS刺激了未分化的間充質(zhì)細胞增殖，促進毛細血管增生和長入，從而為bBP的誘導活動提供了豐富的靶細胞環(huán)境和理想的微環(huán)境.同時，F(xiàn)S天然的網(wǎng)狀微觀構造有助于bBP的附著及與靶細胞的接觸，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與靶細胞作用的時間，使其骨誘導活性得以最大

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關系9-10.FS/bBP組拔出力進步了73.41%，反映了釘骨界面鞏固性的進步.本實驗說明復合bBP的FS促進了成骨，進步了注射部位的部分的骨密度，強化了螺釘周圍的釘骨界面.雖然骨螺釘界面的組織學變化及部分的成骨后骨密度變化等情況，還需要進一步研究探明.但本研究說明，采用復合BP的FS強化椎弓根螺釘，有希望成為預防骨質(zhì)疏松患者術后椎弓根螺釘松動的一種平安有效的方法.【參考文獻】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材料對兔橈骨骨缺損修復的實驗研究J.骨與關節(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)應用指南.西安：第四軍醫(yī)大學出版社，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