改善外固定支架钉-骨界面强度相关技术研究进展

外固定支架在肢体延长术及伴发严重软组织损伤和(或)感染的四肢骨折治疗中起着不可替代的作用。外固定螺钉松动和钉道感染是影响外固定支架钉-骨界面强度的主要因素。钉-骨界面纤维组织形成是螺钉松动的最主要原因,而金黄色葡萄球菌是引起钉道感染的最常见致病菌。改进螺钉植入技术、优化螺钉的外形设计及提高外固定支架的机械性能等方面的研究仍不能有效降低螺钉松动和钉道感染的发生率。随着涂层技术的发展,羟基磷灰石(HA)作为外固定螺钉涂层材料,已证实可提高钉-骨界面强度。为降低钉道感染的发生率,学者们采用生物可降解聚合物、抗菌剂直接粘附于金属内植物表面等方法,使抗菌剂到达钉-骨界面局部。探索具有良好抗菌性能及骨整合作用的复合涂层螺钉,将成为外固定技术的发展方向之一。

硫酸钙骨水泥强化“钉-骨”界面的三维CT和组织学研究

目的评价硫酸钙骨水泥在绵羊体内强化椎弓根螺钉的“钉骨”界面的效果。方法4只健康成年绵羊L2～4，每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉（空白组），另一侧填充硫酸钙骨水泥后拧入螺钉（硫酸钙骨水泥组）。6个月后处死绵羊，对一部分螺钉及钉道进行显微CT扫描和骨计量学分析，对剩余螺钉进行组织学观察。结果三维重建及骨计量学分析显示：硫酸钙骨水泥组中钉道周围骨小梁数量及分布密度明显高于空白组，差异有统计学意义（P〈0．05）；组织学观察示：硫酸钙骨水泥组中钉道周围的硫酸钙骨水泥已经完全降解，螺钉周围骨小梁明显较空白组致密；大量新生骨组织紧密包裹螺钉，形成良好的钉骨结合，界面明显优于空白组。结论硫酸钙骨水泥在钉道周围可以完全降解吸收，周围大量、致密的新生骨紧密包绕螺钉，形成良好的钉骨结合，强化了“钉-骨”界面，为螺钉在体内的远期稳定性提供了良好的骨质条件。

松质骨拉力螺钉紧固过程的隐式动力分析

目的利用有限元隐式动力学分析方法对拉力螺钉的紧固过程进行动态模拟,分析其骨-钉界面应力分布特征。方法建立螺钉和周围骨性结构的有限元模型,利用有限元隐式求解器对拉力螺钉的紧固过程进行隐式动力学分析。根据螺钉及周围骨性结构的应力、分布情况分析骨-钉界面受力特征。结果螺钉螺纹杆部近端为应力集中区域。螺钉周围骨性结构的高应力分布区域位于螺钉螺纹周缘向外区域,深度约相当于螺纹深度。此区域是抵抗螺钉滑脱的主要区域。结论隐式动力学分析方法可准确模拟螺钉紧固过程中骨-钉界面的力学特性;螺钉周围骨质高应力分布区域的发现有助于进一步理解并改进螺钉的稳定性。

低弹性模量膨胀螺钉在骨质疏松绵羊的体内研究

目的观察应力作用下低弹性模量膨胀螺钉在骨质疏松绵羊体内生物学表现,探讨其是否能在普通膨胀螺钉的基础上进一步提高螺钉的稳定性。方法选用4只成年雌性绵羊,行去势手术12月后,以双能X线骨密度测量仪测定去势前后腰椎骨密度,确定骨质疏松模型建立成功。于L1-L5脊椎两侧椎弓根内随机植入两种弹性模量的膨胀螺钉,低弹膨胀螺钉(42GPa)为实验组,普通膨胀螺钉(110GPa)为对照组,术后3月处死动物,取材标本进行最大拔出力实验,Micro-CT检测以及组织学分析。结果去势1年后绵羊腰椎骨密度显著下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。膨胀螺钉植入绵羊椎体3月后,实验组的最大拔力高于对照组(P<0.05),Micro-CT检测显示骨体积分数(BV/TV)骨小梁厚度(Tb.Th.)以及骨小梁分离度(Tb.Sp.)在实验组均优于对照组(P<0.05),同时骨小梁数量(Tb.N.)在两组无显著性差异(P>0.05)。组织学显示实验组螺钉周围新骨形成多于对照组,同时钉骨界面结合紧密,其间无纤维结缔组织。结论通过减小内植物与周围骨质弹性模量的差异,低弹性模量膨胀螺钉能进一步提高螺钉在骨质疏松绵羊体内的稳定性,从而减少螺钉内固定失败的发生。

钉-骨界面表面培养在外固定支架钉道感染诊断中的应用价值

目的:探讨外固定支架钉-骨界面表面培养在钉道感染诊断中的应用价值。方法:前瞻性筛选2023年6月至9月期间在南方医科大学南方医院创伤骨科利用外固定支架治疗后拟行部分或全部外固定支架拆除的患者。对螺钉所在钉道的分泌物(钉-软组织界面)行涂板细菌培养;对螺钉位于骨内的螺纹(钉-骨界面)用胰酪大豆胨琼脂浇筑进行螺钉表面培养,比较两个界面的培养结果,并对培养阳性者行细菌定性培养及药物敏感试验。结果:共纳入23例患者,男18例,女5例;年龄(37.3±17.6)岁;外固定支架佩戴时间为8.1(4.0,11.3)个月。共培养212个标本,钉-软组织界面细菌培养阳性率为53.8%(57/106),显著高于钉-骨界面[17.9%(19/106)],差异有统计学意义( P< 0.05)。钉-骨界面与钉-软组织界面细菌培养结果并未显示相关性( r=-0.011, P=0.913)。细菌类型方面,19个钉-骨界面细菌培养阳性标本均为单一致病菌,最常见的致病菌为金黄色葡萄球菌(7个);57个钉-软组织界面培养阳性标本中,单一致病菌感染51个,混合细菌感染6个。两个界面均培养阳性标本10对,其中4对标本细菌类型完全一致,1对标本细菌类型部分一致。共有82个细菌标本进行药物敏感试验,其中葡萄球菌感染占74.4%(61/82)。葡萄球菌的药物敏感试验结果显示:耐药前3名的药物分别为氨苄西林、苯唑西林及青霉素;而敏感药物前3名分别为万古霉素、替考拉宁及利奈唑胺,均未表现耐药。 结论:外固定支架钉-骨界面培养评估深部骨组织有无感染是必要的,钉-骨界面和钉-软组织界面同时培养可以为钉道感染的治疗提供更加全面的依据。