可注射硫酸钙MIIGX3与医用骨水泥对椎弓根钉固定作用的比较研究

【关键词】 椎弓根钉

　　摘 要：

　　［目的］用可注射硫酸钙MIIGX3(minimally invasive injectable graft X3，以下简称MIIGX3)及医用骨水泥分别强化猪腰椎椎弓根钉内固定，测定椎弓根钉大轴向拔出力，比较两种材料对椎弓根钉固定强度的影响。［方法］8个新鲜猪腰椎作为实验对象，在同一椎体双侧椎弓根制作钉道，一侧在固定螺钉前加用MIIGX3(MIIGX3组)，另一侧加用骨水泥(骨水泥组)。24 h后行轴向拔出力测试。［结果］大轴向拔出力，MIIGX3组1915±375 N，骨水泥组3625±775 N，二者配对t检验有显著差异(P<001）。［结论］骨水泥对椎弓根钉的固定作用大于MIIGX3。当存在脊柱滑脱需较大提拉力量或椎弓根钉需承受较大拔出力的节段，使用骨水泥进行强化更为合适。

　　关键词：椎弓根钉； 腰椎； MIIGX3； 骨水泥； 生物力学

　　Abstract：［ob[x]jective］To compare the biomechanical effect of minimally invasive injectable graf X3(MIIGX３） on strengthening pedicle screw fixation with that of bone cement.［Method］Eight fresh pig lumbar vertebrae were harvested. One track was made in each vertebral pedicle.Before pedicle screw fixation,one track of one side bertebra was augmented with MIIGX3,and another side vertebra with bone cement. Pullout test was performed 24 hours after the fixation,and maximum axial pullout strength was measured. ［Result］The maximum axial pullout strength is 1915 N±375 N in MIIGX3 group, and 3625 N±775 N in bone cement group. There was significant difference between two groups(P<0.01).［Conclusion］Bone cement has much greater biornechanical effect on strengthening pedicle screw fixation than MIIGX3 does.

　　Key words: Pedicle screw; Lumbar spine; Minimally invasive injectable graft X３; Bone cement; Biomechanics

　　经椎弓根钉内固定技术可实现安全坚强的短节段脊柱内固定，现已被广大脊柱外科医生所接受。但螺钉松动、断钉等内固定失败的并发症并不少见，大多需要行翻修术。骨质疏松症病人是椎弓根钉内固定的相对禁忌症。解决上述问题成功的技术之一是应用骨水泥强化的技术［1］。但骨水泥在人体内不可吸收，不能生物降解，聚合时放热致周围松质骨坏死和毒素释放，使其应用受到了一定的限制。微创可注射型硫酸钙MIIGX3(minimally invasive inectable graft X3， MIIGX3)具有生物相容性好、可注射在硬化过程中产热少、局部温度不超过30℃、可以吸收等优点。是否可以利用MIIGX3代替传统骨水泥用于椎弓根螺钉的固定是本实验研究的目的。

　　1 材料与方法

　　11 材料

　　本实验采用离体新鲜成年猪L4，5椎体标本作为生物力学测试材料。螺钉直径：5 mm，长度：35 mm。8个新鲜冷冻猪L4，5标本，实验前24 h常温解冻，去除软组织，分解椎体，但保留椎体的完整性。用直径5 mm，长度35 mm的钻头于双侧椎弓根制作钉道备用。

美国Wright公司提供MIIGX3。骨水泥采用天津生产的国产骨水泥。

12 方法

　　在同一椎体上左右随机进行。一侧在椎弓根钉固定前先行MIIGX3注射，即在同一椎体上进行两者的对比研究。所有拉力实验均在标本制备好24 h后进行。将标本分别用骨水泥粘于特制钢制器皿中，采用SANS微机控制电子试验机以5 mm/s的速度进行轴向拉力实验，直至螺钉被拉出，记录其高值（图1）。

　　图1 双侧攻丝，左侧椎弓根钉固定前先行MIIGX3注射，右侧在固定前先行骨水泥注射（略）

　　13 统计分析

　　SPSS 100软件。采用配对t检验分析。显著性水平设为005。

　　2 结 果

　　大轴向拉力,MIIGX3组（1 915±375）N，骨水泥组（3 625±775）N，配对t检验二者有显著差异(P<001)。

　　3 讨 论

　　早在1892年，Dressman就用硫酸钙填充治疗骨缺损并获成功。1978年，Peltier和Jones用硫酸钙填充治疗单腔骨囊肿，取得较好治疗。1980年，Coetzee用硫酸钙移植治疗头面部骨缺损取得满意疗效，认为硫酸钙是一种理想的骨替代材料，效果与自体骨相当。众多成功的临床应用证实，硫酸钙生物相容性良好，是一种安全有效的骨移植替代物。硫酸钙植入体内后可完全被生物降解［2］。20世纪90年代，美国Wright医疗技术公司以硫酸钙为基础研制出新一代骨移植替代产品-Osteoset现已广泛应用于良性骨肿瘤创伤性骨缺损、人工关节假体周围及其他原因的骨缺损的填充，取得了良好的临床效果［3，4］。Osteoset系颗粒剂型，无法完全填充骨缺损区，MIIGX3在临床应用后取得了良好疗效［5，6］。本文作者曾行充填MIIGX3与不充填MIIGX3的自身对照研究，证明MIIGX3对椎弓根螺钉的固定有明显的增强作用，其力量是自身对照的2倍左右［7］。邑晓东［1］行骨水泥增强研究，证明骨水泥的增强作用是对照的3倍。通过本实验证明骨水泥的增强作用为MIIGX3增强作用的2倍左右，证明骨水泥对椎弓根的固定作用强于MIIGX3。

　　骨水泥从调制到拉丝至注入的时间比较长，可供注射的液态时间较长，可达3 min，这样可以允许较细致的外科操作，MIIGX3从调制到注入时间须在1 min内完成，固化时间比较短，如果培训不够则直接影响注入效果，从而无法将螺钉拧入钉道。期待更新一代产品出现克服这方面的缺点。

　　本实验认为在脊柱严重滑脱需较大提拉力量，或椎弓根螺钉需承受较大拔出力的脊柱节段，应该使用骨水泥进行强化。而在骨质疏松症及脊柱不稳定原位固定，或轻度滑脱的病例，要求螺钉把持力相对小些，由于MIIGX3具有较骨水泥更好的特点，选择MIIGX3对病人更为有利。二者对椎弓根钉固定的动态变化尚需进一步动物实验研究。

　　参考文献：

　　［1］ 邑晓东，卢海霖，宫树一.医用骨水泥对腰椎弓根钉固定的影响［J］.中华外科杂志，2004，42,(23):1427-1429.

　　［2］ 薛剑峰，曾炳芳.可注射硫酸钙制剂治疗骨缺损［J］.国外医学，骨科学分册，2004，5:171-172.

　　［3］ Mirzayan R，panossian V,Avedian R，et al. The use of calcium sulfate in the treatment of Benign bone lesions［J］.J Bone Joint Surg(Am),2001，83（3）:355-358.

　　［4］ Kelly CM，Wilking RM，Gitelis S，et al.The use of a surgical grade calcium sulfate as a bone graft substitute［J］.Clin Orthop Rel Res，2001，382:42-50.

　　［5］ Cynthia MK,Ross MW.Treatment of Benign bone lesions with an injectable calcium sulfateba[x]sed bone graft substitute［J］.Orthopedics,2004,27(1):131-135.

　　［6］ 高鹏飞.磷酸钙骨水泥在骨折治疗中的应用研究与进展［J］.中国矫形外科杂志,2005, 13(18):1416-1418.

　　［7］ 卢海霖，邑晓东，王宇.可注射硫酸钙在椎弓根螺钉固定中的生物力学研究［J］.中国脊柱脊髓杂志，2006，2：73-75.