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可吸收椎体内支撑器植入中远期组织学、影像学及生物降解研究

作　者: 文文
导　师: 汤逊
学　校: 昆明医学院
专　业: 外科学
关键词: 聚-D，L-乳酸(PDLLA) β-磷酸三钙(β-TCP) 可吸收椎体内支撑器(CASP) 生物相容性影像学组织学
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目的本研究采用聚-D,L-乳酸(Poly-D,L-lactic Acid,PDLLA)与β—磷酸三钙(β-Tricalcium Phosphate,β—TCP)按不同比例复合制成6%β—TCP/PDLLA、12%β—TCP/PDLLA及PDLLA可吸收椎体内支撑器(Centrum-vertebra fracturerepairing absorbable supporting plugger,CASP)和柱状材料试件,分别植入新西兰大白兔双侧臀大肌和股骨髁内。对三种材料在试验动物体内降解过程的中、远期材料外观、形态的改变,材料与周围组织的相容性,生物吸收率、影像学、材料表面结构变化等多方面进行观察研究。目的是通过观察不同复合材料制成的CASP植入体内后材料本身的降解速率、组织相容性等,了解不同比例的β—磷酸三钙对PDLLA降解过程的调控作用,并从中筛选出相对更为合适的材料,为下一步的动物实验以及临床应用提供基础。方法120只新西兰大白兔,随机分成3组,分别为6%β-TCP/PDLLA组、12%β-TCP/PDLLA组、纯PDLLA组,每组40只,将三种材料制成的柱状材料和CASP电子天平称重,记录为原始质量后分别植入动物体内。术后对受实验的大白兔行大体观察;术后分别于术后六个月、九个月、十二个月、十五个月及十八个月时取6%β-TCP/PDLLA组、12%β-TCP/PDLLA组实验动物(8只)行X线摄片,然后与同时间段的纯PDLLA组实验动物(8只)一起处死,将一侧臀大肌内CASP连同周围组织一并取出,观察其形态变化,剔出附着组织,观察材料外观改变,将材料清洗、烘干后再次称重,计算生物吸收率,生物吸收率=(埋植前样品干重—取出后样品干重)/埋植前样品干重×100%;6%β-TCP/PDLLA组取肌肉内柱状材料清洗、干燥后行扫描电镜观察,剩下一侧臀大肌内CASP和股骨髁内柱状材料连同周围组织一并取出,行组织学观察;结合该课题的前期实验结果,从上述几个方面评价不同材料在降解过程及速率等方面的差异,并筛选出各方面性能更适合临床应用的材料。结果全部实验动物纳入结果分析。1、一般情况三种复合材料柱状体及CASP埋植术后动物一般情况良好,术后动物当天清醒,开始饮水,次日开始进食。术后伤口Ⅰ/甲愈合,二周后拆除缝线,无红、肿、渗出液及窦道形成。在最长为期18个月的观察时间内,肉眼可见三种复合材料柱状体及CASP被完全吸收,股骨髁处无肿胀、坏死;臀大肌无纤维化、感染、液化及坏死等现象。2、大体观察术后六个月,6%TCP/PDLLA制成的CASP呈白色,边角变钝,表面粗糙,无肉眼可见降解颗粒;12%TCP/PDLLA的CASP完全崩解成白色颗粒状,被纤维囊紧密包裹;PDLLA组呈乳白色,透明度减弱,边缘变钝,与周围组织紧密粘连;三组材料周围软组织均无红、肿及渗出液。术后九个月,6%TCP/PDLLA制成的CASP呈白色,材料变形,体积变小,表面粗糙,可见凹陷;12%TCP/PDLLA组的材料体积进一步变小,肉眼可见崩解的颗粒大小不一,纤维囊壁变薄,不易分离;PDLLA组材料呈乳白色胶体状,无固有形状,与周围组织粘连紧密,纤维囊壁变薄;三组材料周围软组织均无红、肿及渗出液。术后十二个月,6%TCP/PDLLA制成的CASP体积进一步变小,可见白色的崩解颗粒,纤维囊壁变薄,包裹紧密;12%TCP/PDLLA组的材料分解为白色颗粒,颗粒数量明显减少,无完整囊壁包裹,周围组织较疏松,且略呈淡黄色:PDLLA组材料降解为乳白色胶体状,仅剩极少部分未被吸收,纤维囊完整,但较疏松;三组材料周围软组织均无红、肿及渗出液。术后十五个月,6%TCP/PDLLA制成的CASP被降解为略呈淡黄色的颗粒,绝大部分已被吸收,原先包裹的纤维囊壁不完整;12%TCP/PDLLA组的材料仅在植入处有少许淡黄色色素存留;PDLLA组材仅1-2个白色颗粒未被吸收,周围组织疏松;三组材料周围软组织均无红、肿及渗出液。术后一年半,三种材料植入处肉眼看不到未被吸收的降解产物,且周围组织无异常表现。三种材料在股骨髁植入钻孔处术后六个月观察时已骨性愈合,无红、肿及渗出物,在以后的观察中肉眼未见股骨髁异常。3、生物吸收率植入体内后,6%TCP/PDLLA制成的CASP六个月时的生物吸收率率为8.896±1.194%,PDLLA组为25.590±2.821%,二组间有显著性差异(P＜0.05),12%的TCP/PDLLA组因其裂解为无定形颗粒状物质不能完整取出而无法测定其质量。术后九个月时6%TCP/PDLLA组的生物吸收率为31.515±1.337%;PDLLA组因CASP分解为乳白色胶胨状且与周围组织粘连紧密而不能行质量测定。术后十二个月时三种材料均不能行质量测定。4、影像结果X片检查发现:术后六个月时6%CASP清晰度降低,材料表面的孔隙基本消失看不清,体积与3月相比缩小更明显,但其轮廓从影像学上基本可以识别;12%CASP从影像学上很难辨认材料的存在,隐约可见材料降解后留下的残留物,二种材料植入的股骨髁均无骨质溶解表现。术后九个月时X片显示:6%TCP/PDLLA组材料影像模糊,隐约可见材料降解后留下的残留物,12%TCP/PDLLA组CASP及柱状材料的降解产物从影像学上已不能检测到,二种材料植入的股骨髁均无骨质溶解表现。术后十二个月、十五个月时时X片上均无CASP和柱状材料的降解产物影像,股骨髁无骨质溶解迹象。5、电镜扫描6%TCP/PDLLA的柱状材料植入前为均匀致密结构,表面光滑。电镜观察材料表面排列紧密、规则,均匀一致,放大后未见裂隙。植入8周后,材料表面失去植入前的结构,排列不均匀,可见有轻微裂隙、皱褶出现,并见虫蚀样孔洞,但数量较少。植入后16周,材料表面可见不规则的裂隙增加,有虫蚀样孔洞及皱褶,并有材料崩解后的碎片,表明材料降解进一步提高,吸收更明显。植入六个月时,由于降解加快,材料表面出现的裂隙增多、增宽,并可见分解的颗粒状物质增多。植入九个月时,材料降解进一步加快,材料表面出现扭曲的不规则裂隙增多、增宽且延长,呈“沟壑”状,且彼此相连,并可见大量密度均匀、大小不等的降解颗粒存在。九个月以后因柱状材料降解成颗粒状且大部分被吸收而不能行表面电镜观察。6、组织学观察臀大肌内6%β-TCP/PDLLA制成的支撑器术后六个月取出时材料与组织间结合紧密,材料周围纤维囊结构连续性完整,肌肉组织正常;九个月时材料降解较六个月时明显,包膜周围部分横纹肌萎缩;十二个月时材料进一步降解,吸收明显,材料周围纤维囊变薄;十五个月时材料进一步降解、吸收,纤维囊较前变得更薄;十八个月时材料几乎完全被降解、吸收,仅剩极薄且不完整的纤维囊,周围肌肉无变性,各时间点组织学观察均未见炎性细胞浸润。股骨髁内6%β-TCP/PDLLA的柱状材料在术后六个月取出时部分被新生骨组织吸收替代;九个月时材料周围软骨内成骨活跃;十二个月时材料周围软骨成熟区内成骨活跃;十五个月时软骨内成骨出现钙化;十八个月时材料被完全降解、吸收,材料植入处形成正常、成熟的骨小梁,各时间段观察均未见炎性细胞浸润。结论1.6%β—TCP/PDLLA植入骨组织后材料本身及其降解产物不会引起迟发性无菌性炎症反应,具有良好的生物相容性;2.伴随着材料质量损失,三种材料出现速率不一的降解过程,但都具有被机体完全降解吸收的能力。3.6%β—TCP/PDLLA组的降解过程较12%β—TCP/PDLLA与纯PDLLA平稳,且具有X线显影便于术中、术后监测的优点,可能是较为理想的椎体重建可吸收复合材料。4.12%β—TCP/PDLLA组降解较其它二组快,由它制成CASP在骨折愈合早期可能因降解速度过快而失去支撑作用。5.6%β—TCP/PDLLA组材料的降解速度与骨修复的速度较匹配,可能是较好的骨缺损修复材料。

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英文缩略词语表  5-6
中文摘要  6-10
英文摘要  10-15
前言  15-21
第一部分可吸收椎体内支撑器植入的组织学和超微结构观察  21-53
  材料与方法  22-25
  结果  25-47
  讨论  47-49
  结论  49-50
  参考文献  50-53
第二部分可吸收椎体内支撑器植入的生物吸收率及影像学研究  53-66
  材料与方法  53-54
  结果  54-62
  讨论  62-64
  结论  64
  参考文献  64-66
综述  66-75
攻读学位期间发表文章情况  75-76
致谢  76

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