果膠-聚乙烯醇復合水凝膠人工髓核的實驗研究.pdf

1、研究背景：
　　 腰椎間盤退變和突出是目前臨床上引起下腰痛的主要病因。各種腰椎間盤切除手術由于解除了椎間盤組織對馬尾神經和神經根的壓迫，短期內具有良好的臨床效果。但由于術后椎間盤承重作用的破壞，產生了一系列生物力學紊亂，晚期不可避免的出現關節(jié)突關節(jié)增生、椎管狹窄和腰椎不穩(wěn)定，引起相應的癥狀。脊柱融合術雖能完全切除退變椎間盤組織，穩(wěn)定病變節(jié)段，但由于融合后應力轉移集中至相鄰節(jié)段，又會開始加速鄰近椎間盤退變過程，導致惡性循環(huán)。此外，

2、脊柱融合術還會帶來髂骨等供骨區(qū)疼痛、植骨塊不融合、假關節(jié)形成以及內固定斷裂等并發(fā)癥。腰椎人工髓核置換術由于在治療腰椎退行性病變的同時保留了脊柱的運動功能，理論上可以克服單純腰椎間盤摘除術和腰椎融合術的缺點。近年來，國內外學者進行了深入的研究，隨訪結果報告這種方法的短期臨床療效較好，但隨著隨訪時間的延長，部分患者出現軟骨終板損傷及假體下沉。有學者認為此種并發(fā)癥可能與髓核假體彈性模量過高有關。為尋求更理想的髓核材料，本課題組研制了一種新型人

3、工髓核材料-果膠/聚乙烯醇復合(Pectin/PVA composite，CoPP)水凝膠。通過對該材料的力學性能、溶漲性能等相關基礎研究發(fā)現果膠/聚乙烯醇復合水凝膠是一種軟而韌、緩沖載荷能力較強、滲透性好的粘彈性材料，力學特性更接近人體正常髓核，彈性模量約為2.8Mpa，有望成為理想的人工髓核材料。
　　 為進一步探討果膠/聚乙烯醇復合水凝膠作為人工髓核材料應用的價值，本課題在對果膠/聚乙烯醇復合水凝膠作為人工髓核假體的基礎研

4、究之上，繼續(xù)完善其生物組織相容性；將果膠/聚乙烯醇復合水凝膠鑄成正常髓核外形的假體，植入新鮮人體腰椎標本評價其生物力學性能；最后建立兔腰椎髓核置換手術的動物模型，并比較果膠/聚乙烯醇復合水凝膠和聚乙烯醇水凝膠作為髓核假體對阻抑椎間盤退變的作用。
　　 研究目的：
　　 1.評價果膠/聚乙烯醇復合水凝膠作為新型人工髓核材料的生物組織相容性。
　　 2.評價果膠/聚乙烯醇復合水凝膠人工髓核植入對腰椎穩(wěn)定性的影響；并與

5、腰椎前路融合比較，評價對鄰近節(jié)段運動范圍和椎間盤內壓的影響。
　　 3.建立動物模型，評價果膠/聚乙烯醇復合水凝膠人工髓核置換延緩腰椎間盤退變的治療作用。
　　 研究方法
　　 1.按照國家標準GB/T16886的要求，對果膠/聚乙烯醇復合水凝膠進行了全身急性毒性試驗、致敏試驗、溶血試驗、Ames試驗、小鼠骨髓細胞微核試驗和哺乳細胞體外染色體畸變試驗等基本評價試驗的毒理學測試。
　　 2.采用6具新鮮人體

6、腰椎標本(L3～L5)進行生物力學實驗。經過肉眼觀察和X線攝片排除明顯退變、畸形等異常。剔除周圍附著的肌肉，保留腰椎韌帶、椎間盤、關節(jié)囊和附件等結構的完整性。將標本固定在機器人脊柱測試系統(tǒng)上，通過位移加載控制的方式加載，設置最大位移值是前屈20°，余運動方向為15°。加載的速度是1°秒。以L4/5椎間盤為手術椎間盤，在前屈后伸、左右側屈及左右軸向旋轉等不同運動方向下，觀察正常椎間盤、CoPP人工髓核置換和腰椎前路cage植入三種狀態(tài)下L

7、4/5和L3/4的運動范圍以及L3/4椎間盤內壓的變化情況。在測試過程中每10分鐘向測試標本噴灑生理鹽水，保證標本的濕度。每種狀態(tài)重復加載三次，消除標本的粘彈性，記錄第三次的數據用來分析結果。在中立位軸向加載前后比較正常椎間盤組、髓核摘除組與CoPP人工髓核植入組三種不同狀態(tài)下椎間隙高度變化。通過分組比較分析，評價CoPP人工髓核的生物力學特征。
　　 3.取48只成年新西蘭大白兔，建立腰椎髓核置換的動物模型，從左前外側經腹膜外

8、顯露L3/4，L4/5兩個椎間盤，可接受四種不同的處理：A：只顯露不作其他處理(假手術椎間盤組)；B：針刺損傷(穿刺椎間盤組)；c：聚乙烯醇水凝膠植入(PVA椎間盤組)；D：果膠/聚乙烯醇水凝膠植入(CoPP椎間盤組)。其中一椎間盤接受A、B組中的一個處理方式，另一椎間盤則接受C、D組中的一個處理方式，一共得到四種組合結果(即A+C、A+D、B+C、B+D)，48只大白兔按隨機數字表分組，每種組合組各占12只。由此，全部實驗椎間盤分成假

9、手術組、穿刺組、PVA組和CoPP組。于術前、術后1、3、6個月攝腰椎側位X線片，測量椎間盤高度指數，計算術后不同時間實驗椎間盤的椎間盤高度指數百分比。同時，對實驗椎間盤進行病理組織學評估，以椎間盤纖維環(huán)退變分級的定量分析方法比較各組椎間盤在不同時間點的治療效果。此外，觀察CoPP和PVA假體在椎間盤有無移位、下沉及與周圍組織的關系。
　　 結論
　　 1.CoPP水凝膠人工髓核材料無全身急性毒性、無溶血性、對皮膚無潛在