复合bBMP的纤维蛋白胶对去势绵羊体内椎弓根螺钉固定的强化作用

1、复合bBMP的纤维蛋白胶对去势绵羊体内椎弓根螺钉固定的强化作用万世勇，雷伟，吴子祥，付索超，李波【关键词】,骨形态发生蛋白质类；,纤维蛋白组织粘着剂；,骨质疏松；,椎弓根螺钉；,强化；,生物力学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:讨

6、论复合牛骨形态发生蛋白bBP的纤维蛋白胶FS强化去势绵羊椎弓根螺钉固定作用的生物力学效果.方法:选取4只去势绵羊腰椎26双侧共36个椎弓根随机分为3组：FS/bBP组，磷酸钙骨水泥P组，空白对照组，每组12个椎弓根.FS/bBP组钉道内注入复合bBP的FS，P组注入P，空白对照组钉道内不作任何处理.拧入螺钉饲养3后取材.在材料试验机上进展轴向拔出试验和周期抗屈试验.结果:FS/bBP组的最大拔出力为909.98155.65N，P组为(994.20122.78)N，两组差异无统计学意义(P0.05).两组均明显高于空白对照组的(524.65118.35)N，差异具有统计学意义(P0.05).周期

7、抗屈试验800个周期内，FS/bBP组螺钉位移为(1.4780.466)，P组为(1.2740.393)，空白对照组为(1.9780.531)，其中FS/bBP组与P组两组差异无统计学意义(P0.05)，两组均小于空白对照组，差异有统计学意义(P0.05).结论:在骨质疏松椎体内植入椎弓根螺钉时，添加复合bBP的FS可显著进步螺钉稳定性.【关键词】骨形态发生蛋白质类；纤维蛋白组织粘着剂；骨质疏松；椎弓根螺钉；强化；生物力学0引言椎弓根螺钉内固定是目前临床上常用的后路脊柱内固定方法,由于其对脊柱的前、中、后三柱具有坚强的固定作用,固定效果令人满意.但对于骨质疏松症患者，由于椎体骨密度降低，骨小梁

8、变薄，钉骨界面连接不结实，常面临着螺钉松动的风险.雷伟等1的研究说明，以纤维蛋白胶fibrinsealant,FS为载体复合牛骨形态发生蛋白bvinebnerphgenetiprtein,bBP的注射型骨修复材料，具有强大的骨诱导才能，明显增加注射部位诱导成骨的量.本研究采用在骨质疏松绵羊腰椎椎弓根螺钉钉道内注射复合bBP的FS，进展轴向拔出试验和周期抗屈试验，旨在理解复合bBP的FS部分诱导成骨后对椎弓根螺钉的强化效应.1材料和方法1.1材料3岁雌性绵羊4只，均为生育、哺乳期后绵羊，由第四军医大学实验动物中心提供.FS为广州倍秀生物技术产品；bBP由西京医院全军骨科研究所综合骨库提供，FS/

9、bBP最终聚合的材料中bBP的浓度为20gL.磷酸钙骨水泥aliuphsphateeent,P上海瑞邦生物材料产品，商品名“瑞邦骨泰；椎弓根螺钉医用不锈钢材质，全长40，螺纹部分长20，螺轴长10，螺纹外径为3.5，螺距为2.0，螺纹深度为0.5；后钉段长10，设计成标准的公制4螺纹与轴向拔出杆的内螺纹匹配，螺钉及配套工具自行设计由山东威高骨科公司加工；双能X线吸收骨密度仪，由西京医院全军骨科研究所提供；TS858生物材料试验机，西安交通大学材料与力学国家重点实验室提供.1.2方法1.2.1实验标本的制备绵羊采用卵巢切除的方法进展去势处理.术后低钙饲养1a后，再次测定其腰椎骨密度，所有绵羊腰椎

10、骨质密度下降1.5倍标准差，确定骨质疏松动物模型成功建立.将骨密度接近的4只绵羊每只选取腰椎26双侧共36个椎弓根随机分为：FS/bBP组，P组和空白对照组3个组，每组12个椎弓根.速眠新0.1L/kg，麻醉后将绵羊侧卧于手术台上，取腰部正中切口，切开棘上韧带，剥离两侧的骶棘肌，显露椎板、横突.采用人字嵴顶点法2与棘突约成40度角方向钻孔，深度为20，用探针探查钉道是否准确无误，位置不佳的由腰2椎体交换.FS/bBP组钉道内注入复合bBP的FS0.3L图1A，P组注入P0.3L，空白对照组钉道内不作处置.拧入螺钉图1B.依次缝合切口.术前晚、术中和术后给予头孢唑啉钠1.0g肌注，2次d，共3d

11、.术后无不良反响.绵羊饲养3后处死，取出椎体剔除软组织，成为单个椎体.每组6个椎弓根螺钉用于轴向拔出试验，其余6个椎弓根螺钉用于周期抗屈试验.1.2.2轴向拔出试验根据重力学的原理，设计了加盖式轴向拔出试验测试平台，将操作平台底部，通过中央持柄固定于试验机底端，轴向拔出杆与椎弓根螺钉尾部拧合固定后，由盖的中央孔穿出.拧紧操作平台的盖，拔出时由盖施加垂直阻力.将轴向拔出杆固定试验机的上端图2.以5in的加载速率行拔出试验，出现螺钉拔出破坏后停顿(螺钉的轴向拔出力到达顶峰后开场出现明显的下降).试验机的载荷信号由计算机数据采集系统自动记录，并记录最大轴向拔出力.1.2.3周期抗屈试验根据圆形的直径

12、相交过圆心的原理，制作了顶压式周期抗屈试验测试平台.将单个椎体用骨水泥固定在操作平台上，使椎弓根螺钉与平台程度面平行，并通过平台轴心.通过平台底部持柄固定于试验机底端，将顶压头固定试验机上端.保证顶压头将负荷垂直于螺钉纵轴施加在螺钉尾部图3.根底预负荷10N.负荷先从10N增至25N，再减至10N，反复100次.而后，最大负荷依次递增25N，每次递增后重复100次.调整负荷最大至200N，共8个负荷段，合计800个周期的递增负荷.试验机内位移传感器记录螺钉垂直方向的位移，假设在最大负荷200N，负荷周期800次以前出现螺钉松动位移2.0者，那么记录该周期的最大负荷.统计学处理：采用SPSS11

13、.0统计软件进展统计分析.数据采用levene法进展方差齐性检验后，根据结果，最大轴向拔出力，采用完全随机设计的单因素的方差分析，其中两两比拟用SNKq检验.周期抗屈试验中螺钉垂直方向的位移，采用KruskalallisH检验，其中两两比拟用Neenyi法检验.计量资料以xs表示，P0.05为差异有统计学意义.2结果2.1最大轴向拔出力结果显示，轴向最大拔出力FS/bBP组为909.98155.65N，P组为994.20122.78N，两者差异无统计学意义(P0.05).两组均明显高于空白对照组的524.65118.35N，差异具有统计学意义(P0.05).与空白对照组相比，最大轴向拔出力分别

14、进步了73.41%和89.50%.说明复合bBP的FS可增加椎弓根螺钉的轴向拔出力，强化效果接近P表1.表1轴向拔出试验结果(略)2.2周期抗屈位移空白对照组中有83.3(5/6)的螺钉在最大负荷200N前就开场松动位移2.0，而FS/bBP组为33.32/6；P组为16.71/6.800个周期内，螺钉的位移FS/bBP组为(1.4780.466)，P组为(1.2740.393)，空白对照组为(1.9780.531)，三组之间的差异有统计学意义(P0.05).其中FS/bBP组与P组两者差异无统计学意义(P0.05)，两组均小于空白对照组，差异有统计学意义(P0.05).说明复合BP的FS和P

15、均可减少椎弓根螺钉的松动位移，减少螺钉的松动率表2.表2周期抗屈试验结果(略)3讨论进步骨质疏松症患者钉骨界面的稳定性，是减少椎弓根螺钉松动的决定因素.在强化螺钉的研究方面，除改良螺钉设计外，目前的研究证实3，聚甲基丙烯酸甲酯plyethyletharylate,PA能显著增加椎弓根螺钉的拔出强度和抗屈强度.Leung等4的研究说明，在骨质疏松山羊体内应用P强化螺钉的拔出力比空白对照组增加了54.7.ilan等5应用PA的衍生物丁基2氰丙烯酸酯强化小牛腰椎，通过轴向拔出试验，说明目前该物质的强化作用接近PA.应用这些物质，虽可进步螺钉的稳定性，但由于PA等存在热损伤效应、毒副作用、取出困难、取

16、出时破坏椎弓根，P在体内吸收非常困难等诸多缺点，临床上很少应用或仅有少量用于松动后的二次翻修手术.本实验采用可降解的生物活性物质强化钉道，完全防止了上述缺点.骨质疏松是骨吸收大于骨形成的结果6.其中成骨细胞和破骨细胞的互相耦联及各种生物因子对成骨细胞和破骨细胞的刺激及抑制作用对骨质疏松的形成和开展，起着重要的作用.bBP是一种含有BP2，BP3，BP4，BP5，BP6，BP7以及TGF1，TGF2，TGF3，FGF1的成骨性细胞因子复合物.研究说明，BPs同时具有膜内成骨和软骨成骨的双重成骨特性，而且它们之间具有网状协同作用7.Han等8将rhBP4与FS复合后，对大鼠颅骨缺损进展修复，结果发

17、现复合rhBP4的FS组的新成骨量、修复后的骨密度明显大于单一成份组.雷伟等1-2的研究也认为FS为载体复合BP的骨修复材料，不仅性质稳定，而且具有高效的骨诱导和骨修复才能.本实验应用复合bBP的FS强化后，结果说明螺钉的稳定性明显进步.其机制可能是因为：复合bBP的FS刺激了未分化的间充质细胞增殖，促进毛细血管增生和长入，从而为bBP的诱导活动提供了丰富的靶细胞环境和理想的微环境.同时，FS天然的网状微观构造有助于bBP的附着及与靶细胞的接触，其特有的粘着力有利于bBP的缓慢释放.因此随着FS的降解，在螺钉的周围形成了一个bBP浓度梯度，增加了bBP与靶细胞作用的时间，使其骨诱导活性得以最大

18、限度地发挥.新生的编织骨经改建，螺钉周围的新骨逐渐趋于成熟.拔出力与部分骨密度之间存在着明显的正相关关系9-10.FS/bBP组拔出力进步了73.41%，反映了钉骨界面巩固性的进步.本实验说明复合bBP的FS促进了成骨，进步了注射部位的部分的骨密度，强化了螺钉周围的钉骨界面.虽然骨螺钉界面的组织学变化及部分的成骨后骨密度变化等情况，还需要进一步研究探明.但本研究说明，采用复合BP的FS强化椎弓根螺钉，有希望成为预防骨质疏松患者术后椎弓根螺钉松动的一种平安有效的方法.【参考文献】1雷伟，崔赓，胡蕴玉，等.以纤维蛋白胶为载体的注射型骨修复材料对兔桡骨骨缺损修复的实验研究J.骨与关节损伤杂志，202

19、2，1911：752-755.2雷伟，崔赓.脊柱内固定系统应用指南.西安：第四军医大学出版社，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