磷酸鎂骨水泥在骨折粘接固定中的應(yīng)用效果分析

邢君，曹玉

摘 要：探究磷酸鎂骨水泥在骨折粘接固定中的應(yīng)用效果。首先分析骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥的粘接強(qiáng)度，選擇豬肋骨作為研究對象，將36只新鮮豬脛骨平均分為6個組，并將其平均分放到兩種溫度下進(jìn)行固化，每種溫度下的固化時間不同。然后分析骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥的骨折愈合情況，選擇30只健康兔作為實(shí)驗(yàn)對象，平均將其分為3個組，將磷酸鎂骨水泥應(yīng)用到骨折兔中，分析不同時期血磷、血鎂和血鈣離子濃度，并進(jìn)行X線照片和CT檢查，查看不同時期兔子的骨折愈合情況。結(jié)果表明，當(dāng)固化溫度為23℃時，固化時間為0.5 h和2 h的抗拉強(qiáng)度值分別為固化時間24 h的83.21%和97.88%;當(dāng)固化溫度為37℃時，固化時間為0.5 h和2 h的抗拉強(qiáng)度值分別為固化時間24 h的75.83%和93.30%;兩種固化溫度下的不同固化時間的樣本抗拉強(qiáng)度進(jìn)行兩兩比較，發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;術(shù)前和術(shù)后兔子體內(nèi)血磷、血鎂和血鈣離子濃度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;一個月后骨折部位對位線良好，磷酸鎂骨水泥在使用之后能夠降解吸收，達(dá)到較好的骨折愈合效果。所以骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥具有一定的粘接固定作用，對離子濃度幾乎沒有影響，可以在動物體內(nèi)降解吸收，能夠?qū)崿F(xiàn)骨折斷面的直接粘接固定，屬于一種較為理想的骨水泥。

關(guān)鍵詞：磷酸鎂骨水泥;骨折;粘接;效果

中圖分類號：R687.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）12-0074-05

Research on Application Effect of Magnesium Phosphate Cement in Adhesive Fixation of Fracture

Xing Jun， Cao Yu

（Shiyan Maternal and Child Health Hospital， Shiyan 442000， China）

Abstract：To explore the application effect of magnesium phosphate cement in fracture bonding and fixation， the first is to analyze the bonding strength of magnesium phosphate cement. Pig ribs are selected as the research object， and there are 36 fresh pig tibias divided into 6 groups on average. At the same time， they are evenly placed at two temperatures for curing， and the curing time is different at each temperature. Then the fracture healing of using magnesium phosphate cement has been observed. There are 30 healthy rabbits selected as experimental subjects， which are divided into 3 groups on average. Then apply magnesium phosphate cement to the fractured rabbits， and analyze? the ion concentration of blood phosphorus in different periods， blood magnesium and blood calcium. In addition， X-ray photographs and CT examinations has been performed to check the fracture healing of rabbits in different periods. The results show that when the curing temperature is 23℃ ， the tensile strength values for curing time of 0.5 h and 2 h account for 83.21% and 97.88% of the curing time of 24 h， respectively; when the curing temperature is 37℃， the tensile strength values account for 75.83% and 93.30%. The samples tensile strengths with different curing times at the two curing temperatures are compared in pairs， and there are no statistical significance for the differences in tensile strength （P>0.05）. And there are no statistically significance for ion concentration differences of blood phosphorus， blood magnesium， and blood calcium in rabbits before and after surgery （P>0.05）. After one month， the alignment of fracture site is good， and the magnesium phosphate cement is able to be degraded and absorbed， so as to achieve better fracture healing effect. Therefore， magnesium phosphate bone cement has a certain bonding and fixation effect for fracture， and it has almost no effect on ion concentration. Magnesium phosphate bone cement can be degraded and absorbed in animals， and it can be used to directly bond and fix the fracture section. Thus， magnesium phosphate bone cement is a relatively ideal bone cement.

Key words：magnesium phosphate cement; fracture; bonding; effect

0 引言

磷酸鎂骨水泥屬于一種新型無機(jī)材料，其主要成分包含氧化鎂、磷酸鹽和緩凝劑等，其中氧化鎂屬于最重要的成分，直接決定著磷酸鎂骨水泥的固化反應(yīng)速度;磷酸鹽作為主要成分，其作用在于提供一種酸性環(huán)境和磷酸根等離子，從而有利于水化反應(yīng)的進(jìn)行;由于在制備磷酸鎂骨水泥時需要釋放大量熱量，阻礙了其生成，于是使用緩凝劑能夠減慢放熱速率[1-2]。正是由于這些主要成分的加入，使得磷酸鎂骨水泥能夠順利制備。將磷酸鎂骨水泥應(yīng)用到骨折粘接固定中是否能夠發(fā)揮不錯的治療效果，首先需要考查的是評估該材料對人體的安全性。于是有學(xué)者對磷酸鎂骨水泥遺傳毒理學(xué)進(jìn)行分析，應(yīng)用過程中分析骨折愈合和降解行為，分析其生物相容性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磷酸鎂骨水泥無毒，在應(yīng)用過程中不會引起基因突變和DNA損傷，而且還能夠與宿主骨形成直接結(jié)合[3]。在臨床上治療粉碎性骨折的通常辦法就是使用螺釘進(jìn)行固定，這種方式能夠?qū)Υ蠊钦蹓K實(shí)現(xiàn)有效的固定，但是針對小骨折塊卻很難實(shí)現(xiàn)很好的固定效果。而且對于打骨折快的固定，使用螺釘還存在其他方面的限制，比如在松質(zhì)骨區(qū)域，螺釘能夠提供比較弱的強(qiáng)度，固定效果比較差，可能會造成二次手術(shù)[4]。磷酸鎂骨水泥的生物安全性好，具有很好的粘接強(qiáng)度、吸收性能好，將其應(yīng)用到骨與骨的粘接中將成為可能[5]。而且將磷酸鎂骨水泥以適合的粉-液比進(jìn)行混合，能夠具有良好的注射性，將其應(yīng)用到骨折粘接固定中能夠?qū)崿F(xiàn)不錯的應(yīng)用效果[6]。為了進(jìn)一步分析磷酸鎂骨水泥治療骨折的療效，將其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過應(yīng)用到豬脛骨中檢驗(yàn)抗拉強(qiáng)度，然后將其應(yīng)用到兔子中分析磷酸鎂骨水泥的骨折愈合情況等。

1 材料與方法

1.1 方法

為了檢測磷酸鎂骨水泥在骨折粘接固定中的應(yīng)用效果，本文需要對其進(jìn)行粘接強(qiáng)度測試和其他相關(guān)測試，由于粘接強(qiáng)度測試不需要使用健康活兔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只需要用到相應(yīng)的脛骨即可檢測磷酸鎂骨水泥的粘接強(qiáng)度。試樣中選擇市場中新鮮的豬脛骨作為實(shí)驗(yàn)對象，一共選擇36只新鮮豬脛骨作為實(shí)驗(yàn)對象，一共將其平均分為6個組，每組6只豬脛骨。在骨鑿與脛骨平臺下約3 cm處，造成脛骨內(nèi)側(cè)方形骨折斷面，然后還需要將斷面進(jìn)行修整，使其表面積為1 cm2，該目的在于測量磷酸鎂骨水泥使用之后的粘接強(qiáng)度。骨折斷面修整之后，然后內(nèi)側(cè)使用磷酸鎂骨水泥進(jìn)行粘接，需要將該水泥涂抹均勻，之后加壓固定15 min，完成之后將3個組試樣放到23℃室溫下;另外3個組試樣放到37℃模擬體溫中進(jìn)行固化，然后再將不同溫度下的3個組試樣分別固化0.5、2和24 h。

實(shí)驗(yàn)中不僅需要檢測磷酸鎂骨水泥的粘接強(qiáng)度，還需要對其他方面因素進(jìn)行分析，從而綜合考量磷酸鎂骨水泥的應(yīng)用效果，比如測量使用磷酸鎂骨水泥之后血磷、血鎂、血鈣濃度變化等。這些測試中需要使用到健康活兔作為實(shí)驗(yàn)對象，一共選擇30只健康兔作為實(shí)驗(yàn)對象，平均將其分為3個組，每組10只兔。然后按照要求對兔子進(jìn)行麻醉處理，將其以側(cè)臥位的方式進(jìn)行固定，接下來就是手術(shù)過程，整個過程都是處于無菌環(huán)境下進(jìn)行操作。首先對兔進(jìn)行止血處理，然后在測脛骨內(nèi)踝處作皮膚切口，一層一層的切開直至脛骨內(nèi)踝裸露。再在脛骨平臺下大致0.5 cm處，并且和平臺成45度角，用骨鑿造成脛骨平臺骨折，之后將多余的骨屑使用生理鹽水處理干凈用來涂抹磷酸鎂骨水泥。磷酸鎂骨水泥調(diào)和完成之后將其均勻的涂抹在骨折斷端，加壓固定10 min之后，將止血帶進(jìn)行放松處理，然后進(jìn)行將傷口處進(jìn)行縫合處理。涂抹磷酸鎂骨水泥的一側(cè)作為實(shí)驗(yàn)側(cè);另外一側(cè)使用松質(zhì)骨螺釘進(jìn)行固定，將其作為對照側(cè)。手術(shù)完成之后將兔子按照組別進(jìn)行分開飼養(yǎng)，兔子能夠自由活動，為了防止兔子受到感染，需要使用青霉素進(jìn)行抗菌。

1.2 觀察指標(biāo)

1.2.1 粘接強(qiáng)度測試

進(jìn)行粘接強(qiáng)度測試，主要檢測磷酸鎂骨水泥在骨折粘接過程中的粘接強(qiáng)度，如果粘接強(qiáng)度不符合要求，在臨床應(yīng)用中將達(dá)不到固定效果，所以粘接強(qiáng)度屬于檢驗(yàn)磷酸鎂骨水泥應(yīng)用效果的重要因素。實(shí)驗(yàn)中選擇豬脛骨作為實(shí)驗(yàn)對象，將其分為6個組，然后使用生物材料試驗(yàn)機(jī)對每組進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試，提前將設(shè)備的荷載速度設(shè)置為15 mm/min。當(dāng)粘接界面發(fā)生脫離時，記錄好此時的拉力，然后將該拉力除以斷面面積即可得到試樣的抗拉強(qiáng)度。

1.2.2 離子濃度測試

為了了解在骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥之后，動物體內(nèi)的電解質(zhì)離子濃度變化，在每組中選擇5只白兔分別在4個不同時間點(diǎn)上進(jìn)行采血，時間分為為手術(shù)前及手術(shù)后1、3和6個月。然后將血液進(jìn)行血磷、血鎂和血鈣離子濃度測試。

1.2.3 大體觀察

進(jìn)行大體觀察主要目的在于檢測磷酸鎂骨水泥在應(yīng)用過程中的吸收程度、骨折線能夠看清、骨折愈合程度等。進(jìn)行大體觀察同樣會選擇手術(shù)前、手術(shù)后1、3和6個月進(jìn)行動物拍攝影像學(xué)之后，將兔子麻醉之后處死，將不同時間點(diǎn)上的兔子雙側(cè)脛骨上段作為實(shí)驗(yàn)觀察標(biāo)本，然后將這些標(biāo)本的周圍軟組織剔除，最后進(jìn)行大體觀察。

1.2.4 影像學(xué)分析

進(jìn)行影像學(xué)分析的主要目的在于檢測骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥之后的愈合情況，分別在手術(shù)后的1、3和6個月進(jìn)行X射線和CT片檢查，查看骨折愈合情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)過程中得到的數(shù)據(jù)使用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，抗拉強(qiáng)度和離子濃度值以“”進(jìn)行表示，然后使用 t 檢驗(yàn)進(jìn)行比較，當(dāng)“P<0.05”時，認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 血磷、血鎂、血鈣濃度測試結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中對術(shù)前和術(shù)后3個時間點(diǎn)進(jìn)行了血磷、血鎂、血鈣濃度測試，一共對6個試樣進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)血磷濃度結(jié)果中存在2個試樣在檢測時間不斷延長時，血磷濃度逐漸降低;血鎂濃度結(jié)果中，存在一個試樣當(dāng)檢測時間不斷延長時，血鎂濃度不斷降低的趨勢;血鈣濃度在4個測試時間上的波動非常小。最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，4個時間點(diǎn)中樣本的3個濃度測試結(jié)果差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;對4個時間點(diǎn)中樣本3個濃度測試結(jié)果進(jìn)行兩兩比較分析，結(jié)果表明：每組之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。不同時間下血磷、鎂、鈣濃度結(jié)果如表1所示。

2.2 大體觀察

分別在術(shù)后1、3和6個月對實(shí)驗(yàn)組和對照組進(jìn)行大體觀察。得到的觀察結(jié)果：1個月時，實(shí)驗(yàn)組中骨折處還存在磷酸鎂骨水泥，并且能夠清晰看到骨折線;對照組骨折愈合，同樣能夠看到骨折線。3個月時，實(shí)驗(yàn)組中的磷酸鎂骨水泥已經(jīng)不存在，被全部吸收，能夠看到結(jié)締組織覆蓋，骨折線已經(jīng)變得模糊，骨折愈合;對照組中的骨折愈合良好，同樣能夠模糊看到骨折線。6個月時，實(shí)驗(yàn)組和對照組中的骨折線全部不可見，并且骨折完全愈合。

2.3 影像學(xué)檢查

對每組實(shí)驗(yàn)在不同時間段內(nèi)進(jìn)行X射線、CT片等檢查，發(fā)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)都沒有出現(xiàn)骨折再位移的情況。1個月對實(shí)驗(yàn)組和對照組進(jìn)行檢查時，能夠清晰看到骨折線，并且骨折對位對線均表現(xiàn)良好，能夠看到有些骨小梁穿過骨水泥;3個月進(jìn)行檢查時，沒有看到骨折再位移，骨折線不能清晰可見，只能見到模糊的狀態(tài)，并且骨折已經(jīng)愈合;6個月進(jìn)行檢查時，其中骨折線已經(jīng)完全不可見，磷酸鎂骨水泥已經(jīng)完全被吸收，骨折情況已經(jīng)完全愈合。

2.4 粘接強(qiáng)度測試結(jié)果

在室溫和模擬體液溫度條件下，對試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試，檢測磷酸鎂骨水泥在骨折粘接固定中的應(yīng)用效果。對每個試樣進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測試之后，獲得平均值作為最終的抗拉強(qiáng)度值，得到如表2所示的粘接強(qiáng)度測試結(jié)果。從表2中可看出，當(dāng)固化時間和溫度不同時，粘接體抗拉強(qiáng)度值均表現(xiàn)出不同差異，當(dāng)處于室溫條件下，固化時間為0.5和2 h時，其平均抗拉強(qiáng)度分別為24 h抗拉強(qiáng)度的83.21%和97.88%;當(dāng)處于模擬體液溫度下，固化時間為0.5和2 h時，其平均抗拉強(qiáng)度分別為24 h抗拉強(qiáng)度的75.83%和93.30%?？梢姡?dāng)固化時間不斷增加時，其抗拉強(qiáng)度也處于不斷增加的趨勢。另外，從表2中還可看出，當(dāng)固化時間相同，處于不同溫度條件下時，抗拉強(qiáng)度相差并不大。對統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行 t 檢驗(yàn)，檢測不同固化時間和不同溫度條件下的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行兩兩比較，發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

3 討論

骨折粘接固定中使用的粘接劑需要具備以下性能，首先就是具備生物安全性和生物相容性，在應(yīng)用過程中不會造成不良影響;然后具有較好的可靠性和易操作性，方便手術(shù)治療過程，并且在生理環(huán)境下具有合適的粘接強(qiáng)度;最后還需要具有生物無可降解性，對骨折的愈合不會造成影響。通過上文的實(shí)驗(yàn)分析，可知磷酸鎂骨水泥正好具備以上粘接劑的條件，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到骨折斷端直接粘接固定中。磷酸鎂骨水泥較早是由劉昌盛等所研制，屬于一種新型骨水材料，雖然該材料會發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量熱，但是可以通過改變原材料成分或者固化液比例等方式對凝結(jié)固化時間進(jìn)行調(diào)整，從而使其溫度控制在一定范圍內(nèi)，不會對周圍正常組織造成傷害[7-8]。還有學(xué)者對其生物安全性進(jìn)行分析，結(jié)果表明該材料無毒，不會引起免疫反應(yīng)[9]。能夠在口腔科和顱骨缺損修復(fù)中發(fā)揮不錯的應(yīng)用效果[10]。另外，該材料具有一定的粘接強(qiáng)度，降解速度快等優(yōu)勢能夠使其在骨折的直接粘接固定中發(fā)揮作用，有利于骨折愈合[11-12]。已有研究表明，將磷酸鎂骨水泥應(yīng)用到犬等動物中能夠?qū)崿F(xiàn)骨折粘接固定效果[7]。

本文通過選擇兔子作為研究對象，將磷酸鎂骨水泥應(yīng)用到其骨折粘接固定中，分析不同時期下血磷、血鎂和血鈣離子濃度變化情況，從結(jié)果中可看出，手術(shù)之前和手術(shù)之后的3個時間點(diǎn)進(jìn)行比較，血磷、血鎂和血鈣離子濃度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？梢哉f明在兔子體內(nèi)使用磷酸鎂骨水泥進(jìn)行骨折粘接固定并不會對血清電解質(zhì)離子濃度產(chǎn)生不良影響，并且從兔子的反應(yīng)來看，沒有出現(xiàn)任何異常情況，更沒有出現(xiàn)死亡情況，所以能夠說明在骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥具有較高的生物安全性。

評價骨水泥的應(yīng)用效果除了從生物安全性角度進(jìn)行分析之外，降解性也屬于主要的參考標(biāo)準(zhǔn)之一。骨水泥移植到生物體內(nèi)之后必須可降解吸收，并且還要求降解速度和骨折愈合速度一致，如果不能達(dá)到一致將會影響到骨折愈合情況。從本文的研究結(jié)果可看出，通過大體觀察和影像學(xué)分析，術(shù)后一個月新生骨小梁已穿過骨折線，并且磷酸鎂骨水泥逐漸被吸收。當(dāng)骨折愈合完成之后，磷酸鎂骨水泥也已經(jīng)被完全吸收，能夠說明在骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥可以完成粘接固定并促進(jìn)骨折愈合。

本文還對骨折粘接固定中使用磷酸鎂骨水泥的粘接強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，直接選擇豬肋骨作為實(shí)驗(yàn)對象，并且在常溫環(huán)境下和體液溫度對磷酸鎂骨水泥進(jìn)行固化，還分析了3種不同固化時間、不同條件下磷酸鎂骨水泥的粘結(jié)強(qiáng)度。從實(shí)驗(yàn)中可以看出，在兩種不同溫度條件下，固化時間為24 h的抗拉強(qiáng)度比另外兩個固化時間的抗拉強(qiáng)度大;但是當(dāng)固化時間為2 h時，其抗拉強(qiáng)度并沒有比固化時間24 h小很多，并且該抗拉強(qiáng)度已經(jīng)具有直接粘接固定的作用，綜合考慮固化時間為2 h時較為合適，并且該時間與手術(shù)完成時間相近。另外，通過分析兩種溫度，能夠說明磷酸鎂骨水泥在兩種環(huán)境溫度下均能夠?qū)崿F(xiàn)骨折的直接粘接固定。

4 結(jié)語

作為一種新型無機(jī)骨水泥，磷酸鎂骨水泥具有良好的生物相容性、生物安全性、易降解性、易操作性、使用方便和較好粘接強(qiáng)度等優(yōu)勢，當(dāng)固化溫度為2 h時可以達(dá)到比較好的粘接強(qiáng)度，將其應(yīng)用到骨折直接粘接固定中能夠發(fā)揮不錯的臨床效果，能夠促進(jìn)骨折痊愈，實(shí)現(xiàn)骨折斷面的直接粘接固定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，磷酸鎂骨水泥還需要經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn)優(yōu)化，提高其臨床應(yīng)用效果，所以在未來的發(fā)展趨勢中，需要著重分析磷酸鎂骨水泥的性能，增強(qiáng)其粘接強(qiáng)度和綜合性能，使其能夠在骨折直接粘接固定發(fā)揮更好的臨床效果。

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