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www.CRTER.org阿尖措,等. 解剖型表面微孔钛合金椎间融合器的生物相容性解剖型表面微孔钛合金椎间融合器的生物相容性阿尖措,王喜民,李占银,许志华(青海红十字医院,青海省西宁市 810000)引用本文:阿尖措,王喜民,李占银,许志华. 解剖型表面微孔钛合金椎间融合器的生物相容性J.中国组织工程研究,2016,20(48):7185-7191.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.48.006 ORCID: 0000-0002-0667-2049(阿尖措)文章快速阅读:解剖型表面微孔钛合金椎间融合器置入治疗腰椎退变性疾病阿尖措,男,1977年生,副主任医师,青海省乐都县人,主要从事脊柱外科研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)48-07185-07稿件接受:2016-09-10试验组(n=25)采用解剖型表面微孔钛合金椎间融合器进行椎间融合治疗结果表明,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器置入治疗腰椎退变性疾病具有良好生物相容性,且融合率高治疗后随访观察融合率、椎间隙高度比、椎间孔高度比、椎体间角度活动域、融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角纳入50例腰椎退变性疾病患者对照组(n=25)采用传统钛合金椎间融合器进行椎间融合治疗文题释义:解剖型表面微孔钛合金椎间融合器:融合器表面经过粗糙化处理,更加有利于骨长入的珊瑚状微孔结构。融合器具有较高的表面粗糙度,再加上植入物在移植床上的压合度,连通后路固定装置作为融合节段,能够为机体提供稳定,促进短期内骨生长到微孔表面中,增加二级稳定性。融合器具有独特的的回纹状结构,与实心体钛合金融合器具有一定弹性。脊柱融合技术:属于腰椎退变性疾病患者常用的治疗方法,手术根据部位可以分为:椎体间融合、后外侧融合及横突间融合等。传统治疗方法采用自体骨行腰椎后外侧融合一直是脊柱融合消除椎体间不正常活动的标准技术,临床上更多的采用椎体间融合技术或进行360融合技术。与单纯后外侧融合相比,椎体间融合技术通过在椎体间隙内融合装置,能够恢复椎间隙高度,帮助患者恢复椎间孔高度,解除椎间孔狭窄对神经根造成卡压,从而能更好地改善患者症状。摘要背景:传统的带螺纹水平圆柱形钛合金椎间融合器虽能改善腰椎退变疾病患者的症状,但患者预后较差、椎间融合率较低。目的:研究解剖型表面微孔钛合金椎间融合器生物相容性及在腰椎退变性疾病中的应用效果。方法:将50例腰椎退变性疾病患者随机分为两组,试验组(n=25)采用解剖型表面微孔钛合金椎间融合器进行椎间融合治疗,对照组(n=25)采用传统钛合金椎间融合器进行椎间融合治疗。治疗后随访观察融合率、椎间隙高度比、椎间孔高度比、椎体间角度活动域、融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角。结果与结论:随访6-29个月,试验组骨融合率显著高于对照组(92%,68%,P 0.05),试验组未出现不良反应,对照组3例出现感染、慢性脑脊液漏等并发症;治疗后3,6个月,试验组椎间隙高度比、椎间孔高度比、椎体间角度活动域(L3/4、L5及L5/S1)、融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角显著大于对照组(P均 0.05);结果表明,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器置入治疗腰椎退变性疾病具有良好生物相容性,且融合率高。关键词:骨科植入物;脊柱植入物;解剖型表面微孔钛合金椎间融合器;生物相容性;腰椎退变性疾病;应用效果;传统融合器;椎间隙高度比;椎间孔高度比;节段前凸角;融合率主题词:合金;脊柱融合术;组织工程3 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 Biocompatibility of anatomic porous titanium fusion cageA Jian-cuo, Wang Xi-min, Li Zhan-yin, Xu Zhi-hua (Qinghai Red Cross Hospital, Xining 810000, Qinghai Province, China)AbstractBACKGROUND: Traditional horizontal cylindrical titanium alloy interbody fusion cage with screw thread can improve the symptoms of patients with degenerative lumbar disease, but the prognosis is poor and fusion rate is low. OBJECTIVE: To study the biocompatibility of anatomic porous titanium fusion cage and application effect of degenerative lumbar disease. METHODS: Fifty patients with degenerative lumbar diseases were randomly divided into two groups. Patients in the experimental group (n=25) were treated with anatomic porous titanium fusion cage. Patients in the control group (n=25) were treated with traditional titanium fusion cage. After treatment, fusion rate, intervertebral space height ratio, intervertebral foramen height ratio, inter-vertebral angle activity domain, fusion segment lordosis angle, lumbar lordosis angle, lumbar horizontal angle and sacrohorizontal angle were observed. RESULTS AND CONCLUSION: Patients were followed up for 6 to 29 months. Fusion rate was significantly higher in the experimental group than in the control group (92%, 68%; P 0.05). No adverse reactions were seen in the experimental group. Infection and chronic cerebrospinal fluid leakage were found in three cases of the control group. At 3 and 6 months after treatment, intervertebral space height ratio, intervertebral foramen height ratio, inter-vertebral angle activity domain (L3/4, L5/5 and L5/S1), fusion segment lordosis angle, lumbar lordosis angle, lumbar horizontal angle and sacrohorizontal angle were significantly larger in the experimental group than in the control group (all P 0.05). These results suggest that anatomic porous titanium fusion cage for treating degenerative lumbar disease has good biocompatibility, and the fusion rate is high. Subject headings: Alloys; Spinal Fusion; Tissue EngineeringCite this article: A JC, Wang XM, Li ZY, Xu ZH. Biocompatibility of anatomic porous titanium fusion cage. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(48):7185-7191.A Jian-cuo, Associate chief physician, Qinghai Red Cross Hospital, Xining 810000, Qinghai Province, China7189ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH0 引言 Introduction腰椎退变性疾病是临床上常见的疾病,临床上更多的以腰椎椎间盘融合治疗为主。早在1933年,相关学者采用自体胫骨块行前路腰椎椎间融合成功治疗1例腰椎滑脱患者,后来又提出后路椎间融合治疗,该手术虽然能改善患者症状,但术后容易引起融合节段生理活动丧失、脊柱僵硬、邻近节段退变并发症等,影响患者健康1。患者手术过程中最初采用自体骨或同种异体骨作为椎间融合材料,这种材料虽然能改善患者症状,但骨块强度难以满足要求,植入后容易引起移位、塌陷等,影响患者术后恢复2-3。钛合金椎间融合器最早于1988年在临床上开始试用,该方法在腰椎退变性疾病中得到应用,从此开辟了腰椎椎间盘融合的新思路4-5。目前,临床上主要采用以BAK及TFC为代表的钛合金带螺纹水平圆柱形椎间融合器,该方法虽然能改善患者症状,但临床长期使用时也存在许多问题6-7:融合器表面螺纹容易对椎板产生一定的切割作用,加速终板的破坏进程,引起融合器与终板接触面积发生变化,引起下沉,导致患者术后预后较差8-9;圆柱形椎间融合器上孔相对较小,降低患者手术过程中的融合率;融合器置入时限于椎间隙高度,需要更大直径的融合器,导致正常组织大量受损,机体稳定性遭到破坏10。同时,由于机体置入较大的融合器时,容易对神经根及硬模产生牵拉,增加损伤风险。理想的融合器应该具备以下特性:恢复椎间隙高度;维持正常脊柱矢状面生理弧度;能促进骨质生长11-12。试验选择青海红十字医院骨科2015年1月至2016年1月医院诊治的50例腰椎退变性疾病患者资料进行分析,研究解剖型表面微孔钛合金椎间融合器生物相容性及在腰椎退变性疾病中的应用效果。1 对象和方法 Subjects and methods 1.1 设计 对比性试验。1.2 时间及地点 选择青海红十字医院骨科2015年1月至2016年1月医院诊治的50例腰椎退变性疾病患者资料进行分析。1.3 对象 纳入的50例患者中,12例为椎间盘突出症,18例为椎管狭窄症,14例为退变性腰椎滑脱,6例为椎弓崩裂性滑脱;32例置入1枚融合器,18例置入2枚融合器。采用随机对照方法将50例患者分为对照组和试验组,每组25例。纳入标准:入选患者均符合腰椎退变性疾病临床诊断标准,且患者均经过CT、MRI等影像学检查得到确诊;均行手术方法治疗,耐受手术治疗;试验经医院伦理会批准13。排除标准:排除不符合临床诊断标准及纳入标准者;排除合并血管神经等相关严重并发症者;排除合并自身免疫系统疾病或者有严重脏器功能衰竭征象者14-15。1.4 材料 解剖型表面微孔钛合金椎间融合器:宝鸡鼎鼎钛制品有限公司产品,该融合器表面经过粗糙化处理,更加有利于骨长入的珊瑚状微孔结构。融合器具有较高的表面粗糙度,再加上植入物在移植床上的压合度,连通后路固定装置作为融合节段,能够为机体提供稳定,促进短期内骨生长到微孔表面中,增加二级稳定性16-17。融合器具有独特的的回纹状结构,与实心体钛合金融合器具有一定弹性,见图1。传统融合器:联贸医疗用品技术(上海)有限公司产品,该产品主要由聚醚醚酮聚合物制成,显影标记主要由TC4EL1钛合金制造。1.5 方法 患者采用CT及MRI诊断得到确诊,均采用后路椎间融合治疗(PLIF术)。行插管全麻暴露手术节段,置入椎弓根螺钉。切除融合间隙上位椎椎板下部和下位椎椎板上部,尽可能保证邻近节段棘上及棘间韧带,避免全部关节突切除18-19。选择有神经压迫症状一侧进行减压,清除融合间隙中的髓核,保留骨性终板,从小到大置入椎间撑开器并进行90旋转,并逐步撑开椎间隙,间隙大小为1.0-2.0 mm。采用与预置入融合器相同的铰刀清除软骨。对照组患者术中采用传统融合器治疗,试验组患者术中采用解剖型表面微孔钛合金椎间融合器治疗,椎弓根系统进行椎间加压后进行锁固20-21。对于双侧减压患者,采用相同方法对称置入1枚融合器,对于滑脱患者可以先进行复位,待减压后再置入融合器,具体步骤见图2。两组患者术前30 min及术后24 h内共使用3次抗生素,在术后24-48 h拔出引流管。患者术后5 d下地,且患者术后10 d带腰围下地活动,术后4-6周解除腰围,并进行腰背肌力量等进行训练,术后3,6个月进行复查22-23。1.6 主要观察指标融合率:在融合器中及融合器周围见到连续骨小梁形成或融合器阶段过伸过屈片椎体间角度活动域2 mm的透亮带,或过伸过屈位椎体间角度活动 5,为融合失败。椎间隙高度比和椎间孔高度比;测量患者术前、术后3,6个月站立位腰椎正侧片为及过伸过屈动力位片,进行比较。将椎间隙前后缘高度的平均值作为椎间隙高度,计算椎间隙高度与椎体高度的比值进行比较,降低人为误差。椎体间角度活动域:根据影像学测量术前、术后3,6个月应力位片椎体间角度活动域。融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角:利用影像学检查术前、术后3,6个月腰椎矢状面观察期形态变化。融合器生物相容性:通过观察2组患者不良反应,免疫排斥反应等判断生物相容性。1.7 统计学分析 数据采用SPSS 18.0进行统计学处理,计数资料行2检验,采用n/%表示;计量资料行t 检验,采用s表示,P 0.05),组间具有可比性,见表1。2.4 融合率比较 随访6-29个月,试验组23例获得融合,融合率为92.0%,显著高于对照组17例节段获得融合,融合率为68.0%,试验组融合率高于对照组,差异有显著性意义(P 0.05);试验组治疗后3,6个月的椎间隙高度比和椎间孔高度比显著高于对照组,差异有显著性意义(P 0.05);试验组治疗后3,6个月的L3/4、L5及L5/S1椎体间角度活动域显著大于对照组,差异有显著性意义(P 0.05年龄(岁)19-5920-60 0.05平均年龄(s,岁)39.252.5140.412.50 0.05平均病程(s,年)5.772.065.812.10 0.05融合节段(n)L3/476 0.05L3+L4/546 0.05L4/565 0.05L5/S154 0.05L4/5+L5/S134 0.05表2 两组治疗前后椎间隙高度比和椎间孔高度比的比较(s,n=25)Table 2 Comparison of intervertebral space height ratio and intervertebral foramen height ratio before and after treatment in both groups 表注:与对照组比较,aP 0.05;与治疗前比较,bP 0.05);试验组治疗后3,6个月的融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角显著大于对照组(P 0.05),见表4。表4 两组治疗前后融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角的比较 (s,n=25,)Table 4 Comparison of fusion segment lordosis angle, lumbar lordosis angle, lumbar horizontal angle and sacrohorizontal angle before and after treatment in both groups 表注:与对照组比较,aP 0.05;与治疗前比较,bP 0.05。组别时间融合节段前凸角腰椎前凸角腰椎水平角骶骨水平角试验组治疗前4.71.618.31.37.5治疗后3个月8.52.4ab20.81.6ab84.15.7ab36.09.7ab治疗后6个月8.82.7ab21.51.7ab85.26.4ab38.510.2ab对照组治疗前4.81.518.21.27.4治疗后3个月5.03.7b18.41.8b83.84.1b32.48.1b治疗后6个月6.22.5b19.61.0b83.95.9b33.66.9b表3 两组治疗前后椎体间角度活动域比较 (s,n=25,)Table 3 Comparison of inter-vertebral angle activity domain before and after treatment in both groups组别时间L3/4L5L5/S1试验组治疗前治疗后3个月3.01.4ab3.41.3ab3.41.5ab治疗后6个月3.21.7ab3.81.5ab3.91.8ab对照组治疗前2.01.01.1治疗后3个月2.51.3b2.91.1b3.01.2b治疗后6个月2.91.5b3.41.3b3.51.4b表注:与对照组比较,aP 0.05;与治疗前比较,bP 0.05。2.8 两组融合器生物相容性比较 试验组解剖型表面微孔钛合金椎间融合器生物相容性良好,术后患者能进行正常的功能锻炼,并未出现等排斥不良反应;对照组3例出现感染、慢性脑脊液漏等后遗症,发生率为12.0%。2.9 典型病例 40岁女性患者术前行MRI检查显示L5/S1间盘突出,中央偏左,行解剖型表面微孔钛合金椎间融合器置入治疗,治疗后效果理想,见图4。3 讨论 Discussion脊柱融合技术属于腰椎退变性疾病患者常用的治疗方法,手术根据部位可以分为:椎体间融合、后外侧融合及横突间融合等24。传统治疗方法采用自体骨行腰椎后外侧融合一直是脊柱融合消除椎体间不正常活动的标准技术。随着医疗技术飞速发展,临床上更多的采用椎体间融合技术或进行360融合技术25。与单纯后外侧融合相比,椎体间融合技术通过在椎体间隙内融合装置,能够恢复椎间隙高度,帮助患者恢复椎间孔高度,解除椎间孔狭窄对神经根造成卡压,从而能改善患者症状26-27。但是,采用脊柱融合技术治疗时无法提供前柱支撑,增加了后柱压力,并且术后容易增加内固定断裂并发症的发生率28-29。近年来,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器在腰椎退变性疾病患者中得到应用,且效果理想。本研究中,随访6-29个月,试验组23例节段获得成功融合,融合率为92.0%,显著高于传统融合器组融合率68.0%(P 0.05);试验组治疗后的椎间隙高度比和椎间孔高度比显著高于对照组(P 0.05)。解剖型表面微孔钛合金椎间融合器与传统融合器相比增加了钛金属表面与周围骨组织的接触面积,并且骨组织与种植体的接触程度呈现正比种植其表面粗糙度,一方面能减少固定界面单位面积承受能力,避免术后融合器陷入椎体31;同时,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器能提供最大嵌入面积,更加有利于患者骨生长,达到骨性融合效果。本研究中,试验组治疗后的L3/4、L5及L5/S1椎体间角度活动域显著大于对照组 (P 0.05)。同时,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器能促进细胞在金属表面的黏附作用,能促进植入物表面骨生成,增加生长因子、激素等对成骨细胞的作用34。本研究中,试验组治疗后融合节段前凸角、腰椎前凸角、腰椎水平角及骶骨水平角显著大于对照组(P 0.05)。由于解剖型表面微孔钛合金椎间融合器使用的是金属钛合金,材料具有记忆性,该融合器能增加植入物-骨表面的生物力学作用,能提高种植体-骨界面剪切力,从而能够帮助种植体与终板的锁定、更加有利于骨融合35-43。本研究中,试验组解剖型表面微孔钛合金椎间融合器生物相容性良好,术后能进行正常功能锻炼,并未出现不良反应,显著低于对照组并发症发生率。综上所述,与传统融合器相比,解剖型表面微孔钛合金椎间融合器置入方法相对简单,无需取自体髂骨植骨,避免了骨性终板破坏,生物相容性较好,能提高融合率,降低手术风险,具有较高的临床应用价值。作者贡献:阿尖措进行试验设计,试验实施为王喜民,实验评估为李占银,许志华负责成文,阿尖措审校。利益冲突:所有作者共同认可文章内容无相关利益冲突。伦理问题:试验方案经青海红十字医院医院伦理委员会批准,试验方案已经患者/家属知情同意。文章查重:文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。文章外审:文章经国内小同行外审专家双盲外审,符合本刊发稿宗旨。作者声明:第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁,可接受核查。文章版权:文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。4 参考文献 References1 吴海挺,蒋国强,卢斌,等.Dynesys 动态稳定系统治疗多节段腰椎退变性疾病的中远期临床疗效观察J.中国骨伤,2015,28(11):1000-10052 陈喜君,范顺武.动态中和固定系统治疗腰椎退行性疾病的研究进展J.中国骨伤,2013,26(6):526-5293 Jiang YQ,Che W,Wang HR,et al.Minimum 5 year follow up of multi segmental lumbar degenerative disease treated with discecto-my and the Wallis interspinous device.J Clin Neurosci.2015;22(7): 1144-1149.4 伍骥,张新和.棘突间动态稳定系统在保留脊柱运动功能中的作用与思考J.中国骨伤,2011,24(4):269-2725 Maserati MB,Tormenti 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