张子宽 何伟

摘要：本文目的是比较人工膝关节不同孔径的固定表面生物型假体植入兔体内的骨长入情况，为人工膝关节生物学固定方法的改进提供理论依据。方法是自行设计制作兔部分限制型人工全膝关节表而置换假体，股骨和胫骨平台假体固定表面用激光焊接两层不锈钢网，一组设计为两层不锈钢网孔大小相同，网孔均为（2x2）mm，称大孔假体（实验组假体）。另一组设计为两层不锈钢网孔大小不同，大网孔大小为（2x2）mm，小网孔大小为（1.5x1.5）mm，大网孔钢网焊接在紧贴假体固定表面，小网孔叠放在其外面，称小孔假体（对照组假体）。两组假体两层钢网均错开焊接。30只成年新西兰大白兔随机分成两组，每组15只，分别行左侧人工膝关节置换术，骸骨不置换。术后1、3、6个月处死动物取材，每个时间点各5只，进行硬组织切片染色，计算假体骨界面新生骨形成率，假体与骨界而的骨结合率。结果是假体骨界面新生骨形成率，假体与骨界面的骨结合率，实验组大于对照组（P<0.05）。结论生物型人工膝关节假体的固定表而孔径不同影响假体与骨界面的骨长入，大孔假体骨界面新生骨形成率及假体与骨界面的骨结合率要优于小孔假体。

关键词：不同固定表面；生物型；人工膝关节；假体；骨长入；实验研究

1前言

近年来，人工膝关节置换术取得了越来越好的效果，尤其是复杂的人工膝关节初次置换术和人工膝关节翻修术，积累了宝贵的经验。非骨水泥型（即生物型）人工膝关节的使用，能保存骨量并且避免骨水泥的使用，从而减少骨水泥所导致的并发症。生物型固定人工膝关节的临床研究国内较少报道，而且病例均来自国外圈。人工膝关节的生物學固定作用的实验研究在国内也不多，主要集中在人工膝关节，尽管各种微孔、巨孔及表面涂层假体相继问世，假体远期松动问题仍未能根本解决。笔者前期已成功设计出兔用生物型人工膝关节，证实其生物力学性能好于骨水泥固定的假体。本研究在此基础上，进一步观察不同孔径和厚度的固定表面人工膝关节骨长入情况。

2材料与方法

2.1实验材料

（一）兔膝关节假体的设计和分组

本研究设计为兔部分限制型人工膝关节表面置换假体，其股骨骼和胫骨平台固定表面用两层不锈钢网用激光焊接，不锈钢网厚度均为0.25mm，网孔形状为菱形，大网孔钢网之网孔大小为（2x2）mm；小网孔钢网之网孔大小为（1.5x1.5）mm，两层不锈钢网孔大小相同，网孔大小为（2x2）mm，称为大孔假体，为实验组假体。两层不锈钢网孔大小不同，大网孔大小为（2x2）mm，小网孔大小为（1.5x1.5）mm，大网孔钢网焊接在紧贴假体固定表面，小网孔叠在其外面，称为小孔假体，为对照组假体。并注意制备相近型号假体多款，以备术中选择。

（二）实验动物及方法

选取4-5月龄健康清洁级新西兰大白兔30只，雌雄不限，体重2.5-3.2kg，平均3.0kg。单笼饲养，自由饮水和进食，动物房温度（26±3）°C，相对湿度（60±5）%。按随机数字法随机分成两组，每组巧只，每个时间点各5只，均行左侧膝关节置换术，骨骼不置换。

手术方法：20%乌拉坦麻醉成功后采用膝关节前正中皮肤切口，股骨旁内侧入路，切开股四头肌腱，将股骨向外侧牵开，显示股骨及股骨平台。屈膝90°，保留后交叉韧带，在股骼中心点扩髓至满意，根据髓腔大小选取假体型号并经试用满意。用磨钻及骨刀对股骨截骨3mm。与胫骨平台截骨3mm，测试股骨及胫骨残端大小，选择合适大小假体，分别插入人工股骨假体和人工胫假体，打入器打压，至人工膝关节固定牢固。术后不固定，单笼喂养，任其早期负重行走。术后1，3，6个月采用空气栓塞法分别处死动物，取带假体之股骨和胫骨备用。

2.2方法

（一）带金属假体骨切片的制作

每组随机各取1例带有假体之股骨和胫骨标本，经10%的甲醛溶液固定，包埋，EXAKT300CPC点式硬组织锯片机切片，切片部位为股骨和胫骨平台与假体界面，切片厚度200-300微米，以水为研磨剂，放在EXAKT400C磨片机上，分别用200目，500目，600目，800目，1000目的砂纸，将切片磨成约25微米厚的磨片，甲苯胺蓝染色，在显微镜下进行观察。

（二）新生骨形成率的计算

各随机抽取1张经染色的胫骨和股骨不脱钙骨组织切片，在光学显微镜下观察假体界面与周围的新生骨，并经德国KONTRONIBAS2.5全自动图像分析系统，及ScionImageB402图像分析软件采集包含植入体在内的整体图像，作显微摄影，每张切片随机取4个视野，计算假体一骨界面的新生骨形成率，其计算公式为：新生骨形成率（%）=新生骨组织面积/总面积x100%。

（三）骨结合率的计算

各随机抽取1张经染色的胫骨和股骨不脱钙骨组织切片，在光学显微镜下观察假体界面与周围的骨结合，并经计算机图像系统采集包含植入体在内的整体图像，作显微摄影，每张切片随机取4个视野，测量视野内界面骨性结合的长度和界面总长度，按Branemark提出的骨性结合的定义，即为光镜下正常的改建骨组织，与种植体形成的直接接触。在图像分析系统下，以骨结合率作定量分析，骨结合率计算公式为：骨一假体骨性结合长度/骨一假体界面总长度x100%。

3统计学处理

采用SPSS13.0统计软件包进行分析，实验数据以（均数士标准差）表示。组间、组内比较均采用配伍方差分析，P<0.05为有统计学意义。

4结果

1.大体观察：经甲苯胺蓝法染色后，类骨质呈紫色，术后1个月实验组，染色较淡，有新生骨长入，有纤维组织。术后1个月对照组，类骨质较少，与假体贴附不紧密，术后6个月实验组，板状骨长入假体周围，与假体贴附紧密。术后6个月对照组，板状骨长入假体孔隙内，与假体贴附不紧密。

2.骨与假体界面的新生骨形成率比较，大孔假体在术后1，3，6个月大于小孔假体（表1）。

3.骨与假体界面的骨结合率比较，大孔假体在术后1，3，6个月大于小孔假体（表2）

5结束语

生物型假体的最终目标，是假体的骨长入从而达到假体与骨的长久固定，假体内外骨质沟通和桥接多，假体与骨接触面积增大，孔隙内长入的骨小梁相互交联成网，且孔隙内骨小梁与假体外骨小梁连接成网，应力更分散，该多孔层改造增强了假体生物学固定的效果，骨结合率大，骨形成率越高，假体生物学固定的效果就会越好，松动就越不易发生。

在形态学研究中，本实验观察到，生物型人工膝关节假体，其表面的不同处理方式，对骨长入效果有影响，虽然小孔在外假体亦有一定的骨长入，但大孔在外假体，其骨长入效果比小孔在外假体骨长入效果更好。

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