防腐股骨与PMMA人工股骨近端标本的生物力学差异

【作者】 杨阳； 马信龙； 马剑雄； 王志彬； 王志钢； 马宝意；

【机构】 天津医科大学总医院骨科； 天津市天津医院；

【摘要】 目的比较防腐与聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate,PMMA)人工股骨标本之间的生物力学特性的差异。方法在股骨颈的内外侧和小转子水平的内外侧粘贴同一批次BE120-05AA-X30型号的电阻应变片(电阻值120.0±0.1Ω,灵敏系数1.94±1%),应变片连接端子后与电线接入YZ-22转换箱,再与YJ-33型静态电阻应变仪相连.选择单足站立位受力模型,即在额状面上股骨体内收15°;在矢状面上,股骨体垂直,并且保持5～10°的内旋.调制所有仪器后,在Instron-8874液压伺服力学实验测试机上对各标本行预加载处理5次,消除股骨松弛、蠕变等时间效应影响后,开始对各标本进行正式试验,每个标本测试5次,各次测试之间应间隔20 min,待应变仪上的数值变化小于3με时再记录数据.施加在模型上的总载荷为1200 N(相当于2倍人体的体重,人体质量以60kg计算),以100N分级增量的方式加载,实验机压头下降速度为10mm/min.观察防腐与人工股骨标本的载荷—应变关系、股骨头的载荷—位移关系和股骨头的轴向刚度.结果防腐与人工股骨标本在2倍于人体体重的载荷下的载荷—应变关系都基本呈线性变化;在载荷为1200N时,人工标本的位移明显大于防腐标本的位移(p<0.01);防腐标本的轴向刚度大于人工标本(p<0.01).结论虽然甲醛对防腐股骨标本骨质有影响,但仍能有效维持近段股骨的正常力学传递,在进行生物力学实验研究中,往往需要大量的股骨标本,在股骨标本获得日益困难的情况下,人工股骨标本在一定程度上可以替代防腐股骨进行生物力学研究.此外,人工股骨标本有统一的密度和机械性能,从而去除了个体之间性别、年龄、种族、骨质疏松程度、是否有骨病等混杂因素,还避免了个体之间股骨近端的解剖学差异,因此其实验结果在组间更具有可比性,从而能够进行基础实验以指导临床工作.更多还原