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同种异体骨基础研究
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同种异体骨的力学特征

作者:湖北联结生物材料有限公司
    各种类型的同种异体骨一直用来刺激、诱导或提供基质促进新骨形成。然而,骨结构的完整性对病人生物功能的恢复是重要的。松质骨(cancellous bone)(cancellous)移植很少应用于以恢复力学结构的完整性为目的病人,所以,皮质骨(cortical bone)移植是研究力学功能的重点。与供骨的力学特征相关的供体因素有:①供者的年龄;②取骨的部位;③既往史;④供者的死亡原因。
    第二个方面是骨的保存和灭菌方法对骨力学特征的影响。早期的研究显示:假如以一定的、较慢的速率降温骨材料,并保存于-20℃、-80℃ 或者液氮中都不会改变它的力学特征。虽然,有人认为储藏温度只有降致-80℃,才能完全抑制组织中酶的活动,但将骨块保存于-20℃一年,也未显示有显著意义的退变。
    保持组织所含水份是保护皮质骨(cortical bone)组织结构的关键,如果表面水份升华、丧失,骨单位纵向裂开,其皮质骨(cortical bone)块的横向张力明显下降,微纵向裂开会在移植皮质骨(cortical bone)全段导致骨折。
在处理象骨结节类结构时,横向张力受环形骨圈的力学强度的影响,保持几何环形结构对横向张力的维持是关键的,从而能维持骨髓内针的固定。当组织冷冻速率太快,组织中水份膨胀和收缩过快也会引起骨单位纵向裂开。其它对骨力学特性有影响因素包括冷冻干燥,冷冻干燥骨的复水,辐照灭菌或化学灭菌或以上因素的结合。
    R.W.Bright等对人体同种异体骨的生物力学变化进行了定量测定,研究了5个方面的问题:① 复水后的冷冻干燥皮质骨(cortical bone)的生物力学变化 ② 冷冻干燥皮质骨(cortical bone)复水时间对骨生物力学特征恢复程度的影响 ③ 复水后再次冷冻干燥对骨生物力学特征的影响 ④ 辐照灭菌对骨力学特征的影响 ⑤ 辐照和冷冻干燥二种因素结合对复水后冷冻干燥骨的影响。结果显示:①冷冻干燥骨在复水前变得极其易碎,所有力学特性都有变化,横形骨块的准备因轴线干燥裂开而无法制作。复水1小时后弹性模量(elastic modulus)、 复水4小时屈服和极限应力 (yield and ultimate stresses )、8小时后极限应变量 (Ultimate strains values )等于未经过冷冻干燥处理的骨,但直到复水24小时, 弹性模量值 (plastic modulus values) 仍未恢复到正常水平;② 用3.5 Mrads 剂量的射线辐照深低温骨后弹性模量显著上升,其它力学特性无改变, 但2.5 Mrads剂量的射线灭菌深低温骨后不发生力学特性的变化;③ 当冷冻干燥骨结合射线辐照, 复水24小时后,骨的屈服应力和极限应变下降,弹性模量升高;④ 在冷冻干燥骨复水进行第二次冷冻干燥后,其力学特性并无累积性改变。这些力学特性的改变相同于骨的老龄化改变,可能与老龄化过程中骨胶原的交叉链增加的机理一致。
   Fideler BM 对人体冷藏骨-髌腱-骨伽马射线灭菌与生物力学的关系进行研究,发现生物力学的变化呈现剂量依赖关系。当灭菌剂量为2.0Mrads时,7个检测指标的4个出现下降;剂量为3.0Mrads时,7个检测指标均出现下降;
Goertzen MJ将狗的-80℃冷藏异体骨-交叉韧带-骨材料,用2.5Mrads伽马射线辐照后移植到同类狗,12个月后做力学检测发现,经过辐照的材料的力学强度为正常的63.8%;而未经辐照的冷藏异体材料的力学强度为正常的69.1%。

发布时间:2005-10-22 阅读:3012次 来源:湖北联结文稿
 
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