應(yīng)用新西蘭兔股骨穿刺驗(yàn)證可降解網(wǎng)狀微孔球囊的防滲漏性能

吳建英，劉訓(xùn)偉

(1.濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)診斷科，濟(jì)南 250031；2.濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，濟(jì)南 250031)

椎體病變(如骨質(zhì)疏松、腫瘤等)與外傷?？蓪?dǎo)致椎體壓縮性骨折，誘發(fā)頑固性疼痛及成角畸形，并增加了其它部位損傷和退變的幾率，甚至引起截癱，對(duì)患者身心危害極大。經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)、經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP)現(xiàn)已成為臨床上治療椎體壓縮性骨折的重要手段。經(jīng)過多年的發(fā)展創(chuàng)新及經(jīng)驗(yàn)積累，PVP、PKP術(shù)式、器械及植入骨水泥種類基本確定，同時(shí)骨水泥外溢、術(shù)后傷椎臨近椎體骨折發(fā)生率增加[1-3]、傷椎裂隙征[4]等后續(xù)問題也顯露出來，究其原因，主要是植入的骨水泥—聚丙烯酸樹脂骨水泥自身硬度大、剛度強(qiáng)[5]的特性導(dǎo)致的。而具有促骨生長(zhǎng)的可降解性鈣鹽骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)因機(jī)械性能差、遇水易潰散[6]難以應(yīng)用于椎體手術(shù)中，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者多年來的改性或改良研究[7-9]，仍未見鈣鹽骨水泥可應(yīng)用椎體的確切報(bào)道。

圖1 在DSA監(jiān)視下，新西蘭兔骨水泥組與球囊組手術(shù)過程圖

為改善這一問題，課題組采用生物高分子材料，應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)，制備出可降解網(wǎng)狀微孔球囊，利用球囊的包裹性能，提高CPC的承壓能力，防止CPC過多接觸體液而潰散。并對(duì)球囊性能、生物相容性及力學(xué)研究，證實(shí)球囊在體外符合具有預(yù)先設(shè)計(jì)的要求[10-12]。為進(jìn)一步觀察可降解網(wǎng)狀微孔球囊植能否保證磷酸鈣骨水泥在體液豐富的骨組織內(nèi)的固化程度，以及防滲漏性能，我們利用新西蘭兔股骨，構(gòu)建骨小梁骨折模型，并與直接灌注CPC進(jìn)行比較，通過影像學(xué)評(píng)價(jià)可降解網(wǎng)狀微孔球囊的包裹性能，通過血氧飽和度的改變檢測(cè)影像無法發(fā)現(xiàn)的肺栓塞[13]。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

普通級(jí)新西蘭兔48只，雌雄不限，3～4月齡，體重1.5～2.0 kg，購(gòu)于濟(jì)南西嶺角養(yǎng)殖培育中心【SCXK(魯)20100005】。無菌手術(shù)在濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施中進(jìn)行【SYXK(軍)20120042】。

1.1.2 麻醉藥品

氯胺酮(福建古田藥業(yè)有限公司)、陸眠寧II(吉林省華牧動(dòng)物保健品有限公司)，以上藥品由本院藥劑科提供，麻醉藥品的使用均符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。

1.1.3 儀器設(shè)備

穿刺針及精細(xì)骨鉆(山東冠龍醫(yī)療用品有限公司)；磷酸鈣骨水泥(上海瑞邦生物材料有限公司)；INNOVA 4100平板DSA系統(tǒng)(美國(guó)通用電氣公司)。

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法：48只新西蘭兔術(shù)前1 h禁食水。術(shù)前15 min將氯胺酮15 mg、陸眠寧II 8 mg注射于兔右后肢肌內(nèi)豐厚處，耳部的夾痛反射完全消失后，取俯臥位四肢固定，左下肢股骨部位備皮，消毒并鋪洞巾。

1.2.2 手術(shù)方法：在INNOVA 4100平板DSA系統(tǒng)透視監(jiān)視下穿刺進(jìn)入股骨上段，撤出穿刺針針芯，引入精細(xì)骨鉆，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)入股骨上段至股骨頭部，建立工作通道并制造骨小梁骨折模型，然后撤出精細(xì)骨鉆。CPC組為應(yīng)用骨水泥灌注器將漿糊期CPC通過套管直接灌注入股骨上端，灌注CPC約0.5 mL后，將針芯完全插入套管后，撤出穿刺針，穿刺點(diǎn)壓迫止血3 min后將新西蘭兔置于保溫箱內(nèi)復(fù)蘇；球囊組是將可降解網(wǎng)狀微孔球囊直接植入股骨上端，通過球囊輸送裝置灌注CPC 0.5 mL，灌注完成后，球囊尾端用可降解栓子封閉，解脫并撤出輸送裝置，其余操作同CPC組。手術(shù)過程見圖1。

1.3 數(shù)據(jù)記錄

觀察并記錄每只新西蘭兔在灌注前、灌注中和灌注后的血氧飽和度。記錄術(shù)中發(fā)生骨水泥潰散和呼吸急促的例數(shù)及組別，檢查并記錄術(shù)后穿刺處皮下血腫發(fā)生的例數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS Statistics17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，所得數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)結(jié)果

穿刺針穿刺過程中導(dǎo)致股骨骨折2例，放棄入組。其余穿刺順利，精細(xì)骨鉆引入后在股骨內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)進(jìn)入導(dǎo)致骨小梁斷裂，建立骨折模型。術(shù)后撤出穿刺針，壓迫止血后無皮下血腫發(fā)生。

2.2 骨水泥滲漏結(jié)果

在DSA監(jiān)視下，骨水泥在灌注過程中可觀察到CPC外滲3例，均為CPC組，外滲的骨水泥通過回流靜脈進(jìn)入下腔靜脈并最終死亡(圖2)，發(fā)生率為12.5%。球囊組未觀測(cè)到骨水泥明確外溢征象。

圖2 潰散的骨水泥通過髂靜脈流入下腔靜脈。

2.3 血氧飽和度改變情況

骨水泥灌注前、灌注中和灌注后CPC組與球囊組的數(shù)據(jù)間表1，灌注前P> 0.05，兩者比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。球囊組在灌注過程新西蘭兔呼吸平穩(wěn)，無呼吸急促情況發(fā)生，組內(nèi)血氧飽和度兩兩比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。CPC組在灌注過程中出現(xiàn)呼吸急促5例，呼吸停止3例，灌注中及灌注后與灌注前數(shù)據(jù)比較P< 0.05。出現(xiàn)呼吸急促的5例血氧飽和度下降明顯，提示有少量骨水泥進(jìn)入肺循環(huán)導(dǎo)致肺栓塞的可能。

表1 骨水泥灌注過程中新西蘭兔血氧飽和度的變化情況

3 討論

自1987年法國(guó)Galibert等[14]首次報(bào)道經(jīng)皮穿刺注射骨水泥治療頸椎血管瘤獲得成功后， PVP、PKP以其微創(chuàng)、安全性已在臨床得到廣泛的應(yīng)用。而灌注材料—聚丙烯酸樹脂骨水泥為非生物材料，硬度大、不降解、無骨誘導(dǎo)作用，不能實(shí)現(xiàn)椎體內(nèi)的骨性融合，并因遠(yuǎn)高于正常椎體的硬度引起的彈簧效應(yīng)，以及在剪切力和骨質(zhì)疏松加重的條件下導(dǎo)致傷椎內(nèi)骨水泥塊的松動(dòng)，引起傷椎及臨近椎體的繼發(fā)骨折。CPC具有自行固化、生物相容、逐步降解等特性，有較好的骨傳導(dǎo)性，在椎體內(nèi)可逐漸被新骨取代，恢復(fù)椎體的骨量，但存在遇水潰散、強(qiáng)度低，不適用于椎體等承重骨。

而椎體內(nèi)植入材料應(yīng)該是具有良好的成骨作用、與椎體相似的抗壓強(qiáng)度以及降解時(shí)間與骨組織生長(zhǎng)相匹配的性能。因此本課題組為改變CPC不能應(yīng)用椎體的缺陷，嘗試應(yīng)用聚乳酸-已內(nèi)酯共聚物(P(DLLA-CL))，利用靜電紡絲技術(shù)，制備的可降解網(wǎng)狀微孔球囊，通過球囊的包裹作用，防止骨水泥滲漏，提升CPC的抗壓強(qiáng)度和承重能力，并減少椎體內(nèi)骨水泥塊接觸體液的面積，利于CPC固化和防止?jié)⑸?。可降解網(wǎng)狀微孔球囊和CPC均為可降解材料，CPC在降解過程中增加局部Ca2+濃度，為成骨創(chuàng)造了良好的條件，并最終為正常骨組織替代。

體外實(shí)驗(yàn)顯示可降解網(wǎng)狀微孔球囊具有較好的防滲漏性[12]，稀粥期灌注CPC后在球囊完全膨脹的狀態(tài)下，球囊表面僅有微量骨水泥呈針尖狀滲出，本實(shí)驗(yàn)中球囊組CPC灌注后呈“橄欖球”形，與周邊骨組織緊密接觸，X射線下未見到CPC潰散現(xiàn)象，血氧飽和度在灌注過程中改變不明顯，因此沒有小的影像檢查不能發(fā)現(xiàn)的骨水泥外溢發(fā)生。而CPC組有3例因骨水泥潰散導(dǎo)致動(dòng)物死亡，術(shù)中出現(xiàn)呼吸急促5例，灌注過程中血氧飽和度改變明顯，表明可能出現(xiàn)小的肺栓塞。本實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步證實(shí)球囊對(duì)CPC的防滲漏和潰散的作用。

總之，可降解網(wǎng)狀微孔球囊使CPC應(yīng)用到承重骨成為可能，更好的避免了PVP、PKP的并發(fā)癥的出現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)所用新西蘭兔的股骨作為椎體實(shí)驗(yàn)的替代品，主要是因?yàn)榇┐烫准颓蚰逸^大，無法植入新西蘭兔椎體內(nèi)。而新西蘭兔股骨頭處血供豐富，體液環(huán)境與椎體相似，可模仿椎體內(nèi)環(huán)境，股骨頭端骨小梁組織相對(duì)較多，易于建立骨小梁骨折模型，且股骨屬于承重部位，可以模擬椎體的承重。但新西蘭兔的股骨與人類椎體比較仍存在較大差異，實(shí)驗(yàn)有一定的局限性，可降解網(wǎng)狀微孔球囊在活體內(nèi)的性能還需進(jìn)一步的研究證實(shí)。

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