新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針對骨折愈合的影響和作用機制研究.pdf

1、研究背景:
　　 骨折愈合是創(chuàng)傷骨科基礎研究中永恒的話題。據(jù)報道，骨折患者出現(xiàn)術后骨不連或骨折延遲愈合的發(fā)生率為5％-10％。究其原因，不僅僅是因為參與這一過程的組織生物學的復雜性，更是左右這個修復過程的影響因素眾多，并且這些影響因素間存在的內(nèi)部相互作用，共同調控著骨折愈合過程。近年來，隨著生物化學和生物力學研究的深入和發(fā)展，多數(shù)學者共同認為，應力的參與是影響骨折愈合過程的重要因素之一。有利的應力加載會積極促進骨折愈合過程，反之

2、，則可能引起骨不連或者骨折延遲愈合，甚至造成新的骨損傷。實驗研究表明，在骨折斷端間施加平行于長軸的軸向壓應力和斷端間的軸向微動有利于骨折愈合。然而，如何在骨愈合過程中實現(xiàn)在體骨折模型的軸向壓應力和微動，以及如何將兩個有利因素進行優(yōu)化組合，甚至加載后會對骨折組織愈合產(chǎn)生怎樣的影響是當前臨床骨科應用基礎研究的焦點。為此，本課題組根據(jù)多年創(chuàng)傷骨科治療經(jīng)驗，在克服傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針長期靜態(tài)固定缺點的基礎上，設計研制了具有獨立知識產(chǎn)權的可實現(xiàn)骨折斷端

3、問動態(tài)加壓和軸向微動的新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針，通過有限元法分析其生物力學特性，并將其應用于臨床動物研究，以期了解其對骨折愈合的影響，從而淺析動態(tài)軸向壓應力對骨折愈合過程的可能影響機制。
　　 目的:
　　 通過臨床病例回顧性研究，證明傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針術后出現(xiàn)骨折斷端間的分離是造成骨不連或延遲愈合的重要原因之一。證實新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針具有縮小骨折間隙和實現(xiàn)骨折斷端間軸向壓應力的功能。與傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針比較，具有促進骨折愈合

4、的功效。并由此初步探析動態(tài)軸向壓應力對骨折愈合過程的影響和可能機制，為臨床治療長骨骨折提供力學理論依據(jù)和實踐基礎。
　　 方法:
　　 收集本單位自2005年8月至2008年5月期間，因“交鎖髓內(nèi)針治療骨折出現(xiàn)術后骨不連”的患者17例，通過回顧性研究分析其出現(xiàn)術后骨不連并發(fā)癥的可能原因。根據(jù)上述原因，結合本單位多年治療骨折創(chuàng)傷的經(jīng)驗，設計研發(fā)可實現(xiàn)骨折斷端間自動加壓和微動的交鎖髓內(nèi)針，并進行有限元分析，證實其具有在骨折斷

5、端實現(xiàn)軸向微動壓應力和縮小骨折間隙的功能。最后，將這款加壓交鎖髓內(nèi)針運用于臨床動物實驗研究，通過設置加壓組和傳統(tǒng)對照組對比，觀察和檢測5個不同骨折愈合過程時相點，骨折部位骨痂的組織學和成骨細胞相關因子的表達變化，進一步證實新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針通過提高成骨細胞相關因子的釋放，促進骨折愈合過程。典型的圖片用來表示定性結果，應用SPSS15.0軟件做統(tǒng)計學分析，以P<0.05被認為具有統(tǒng)計學意義。
　　 結果:
　　 1、臨

6、床病例回顧性研究傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針治療長骨骨折出現(xiàn)術后骨不連或骨折延遲愈合并發(fā)癥病例，提示其骨折端有應力吸收、硬化和分離現(xiàn)象，可能導致局部骨組織的接觸面積減少，阻礙微循環(huán)的建立等問題，通過更換內(nèi)固定器械減小骨折間隙距離，同時輔以局部添加成骨誘導因子改善上述不利條件，能夠獲得滿意的骨愈合。
　　 2、課題組自行設計和研發(fā)的新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針經(jīng)過有限元建模和分析，證實能夠有效縮短骨折斷端的間隙距離，并且通過近端鎖釘將加壓彈簧產(chǎn)生的軸

7、向壓應力傳導到骨折端，在局部形成應力集中，并且能夠減少主釘和遠端鎖釘?shù)膽^分集中，同時在骨折斷端間實現(xiàn)軸向微動，而傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針不具備這樣的力學特性。
　　 3、組織學對比觀察，證實由新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針所產(chǎn)生的軸向壓應力最早在術后14d出現(xiàn)了軟骨內(nèi)化骨，并且加壓組早期和中期的骨痂數(shù)量多、中期和后期的骨痂質量好，成熟程度高，骨小梁排列較為規(guī)則，哈佛氏系統(tǒng)結構也比較完整。
　　 4、成骨細胞標志外基質I型膠原和骨鈣素表

8、達檢測，證實兩者的mRNA和蛋白的分泌、表達均在骨折術后上升，并且分別于術后14、30 d時相點達到其峰值，加壓組明顯高于對照組，具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。
　　 結論:
　　 1、傳統(tǒng)交鎖髓內(nèi)針治療股骨干骨折出現(xiàn)術后因應力遮擋出現(xiàn)骨質吸收，造成斷端分離，導致骨折局部的接觸面積減少可能是造成骨不連或骨折延遲愈合的重要原因之一。
　　 2、新型自動加壓交鎖髓內(nèi)針能夠有效縮短骨折兩端的間隙，并且在骨折端形成軸向