植入物周围骨显微损伤修复方式及其对骨生物力学性能的影响

不同类型的显微损伤及其不同的修复方式会削弱植入物周围骨的质量，影响其与植入物界面之间的结合强度，并进而影响植入物的长期稳定性。随着我国老年人口的增加，需要在骨质疏松骨上进行人工关节植入或内固定等手术的病人逐年增加，导致疏松骨上植入物周围骨显微损伤的影响也日益明显。本研究拟通过动物体内实验，建立山羊长期雌激素缺乏模型，然后在其胫骨内植入皮质骨螺钉，术后分别进行短期和长期观察，比较螺钉植入术后螺钉周围显微损伤产生和修复对骨质量和生物力学性能的影响，探讨显微损伤修复与骨重建之间的关系，最终为针对老年人的植入物螺钉的设计、以及有效的植入物术后康复方案的确定提供重要的理论指导。

本课题严格按照实验计划进行。通过本课题的研究我们发现：.1．植入物周围皮质骨上可以形成弥散性显微损伤和线性裂纹，在植入螺钉的近端弥散性显微损伤更为明显。 OVX组与Sham组比较，近端和远端弥散性显微损伤的面积均有明显差异(P<0.01)；在线性裂纹的形成方面，无论是近端还是远端，OVX组也都明显高于Sham组(P<0.05)。随着术后时间的增加，两组弥散性显微损伤的面积、线性裂纹的数量和长度都明显下降，其中弥散性显微损伤在8个月时已完全消失，线性裂纹的数量和长度虽然也有明显降低，但仍有较多裂纹存在。.2．在切除卵巢的山羊，长期雌激素缺乏导致骨重建速度加快，所以OVX组的孔隙率和骨重建参数明显高于Sham组（P＜0.01）。在胫骨皮质骨植入螺钉后，由于产生了大量的弥散性显微损伤和线性裂纹，这些显微损伤的存在导致骨启动自身的修复机制，从而使得螺钉植入后，不论近端皮质骨还是远端皮质骨的骨重建速度都加快，在4个月达到最大值。靠近螺钉的近端骨组织骨重建活动明显高于远端，特别是在4个月时，这种差异更为明显（P＜0.01）。在8个月时，Sham组山羊的近端和远端骨组织的骨重建活动已无明显差异（P>0.05）。.3．山羊切除卵巢后，由于雌激素缺乏导致骨量下降，反应在微观上是OVX组的硬度和弹性模量都明显低于Sham组（P＜0.01）。随着显微损伤的修复，局部骨组织的硬度和弹性模量都呈现下降趋势，其中在近端骨组织表现得更为明显。山羊去势以后，OVX组钙含量明显低于Sham组（P＜0.05），而氧含量明显高于Sham组（P＜0.01），磷和碳组间没有差异（P>0.05），说明雌激素缺乏引起的局部骨组织成分改变主要表现为氧和钙的含量变化。.结论 .1.卵巢切除的疏松皮质骨较正常皮质骨上可以产生更多的弥散性显微损伤和线性裂纹，在植入物近端弥散性显微损伤更为明显，而线性裂纹较弥散性损伤更难修复。.2.机械性显微损伤的存在导致骨启动自身的修复机制，从而使得螺钉植入后，不论近端皮质骨还是远端皮质骨的骨重建速度都加快。.3.显微损伤产生和修复过程中，局部骨组织的硬度和弹性模量都呈现下降趋势；随着显微损伤修复的逐渐完成，其微观力学性能又有所恢复。修复过程也可以影响局部骨组织的组织元素成分，其中碳和钙元素的含量变化更为明显。