骨科常見疾病，如腰椎間盤突出癥,、脊柱骨折,、脊柱側(cè)彎等常需要手術(shù)內(nèi)固定治療。脊柱螺釘技術(shù)則是骨科手術(shù)的核心技術(shù),。在應(yīng)用螺釘固定的患者中，有2/3的患者存在骨質(zhì)疏松,。骨質(zhì)疏松導致螺釘松動脫出的發(fā)生率高達20%,，絕大多數(shù)螺釘松動的患者必須進行二次翻修手術(shù),，治療周期長、患者痛苦大,、醫(yī)療費用高,、社會負擔重。怎樣保證骨質(zhì)疏松條件下脊柱螺釘固定的穩(wěn)定性呢,？在國家“863”計劃等多項基金資助下,，我們進行了長達14年的研究，簡單說來就是“三步走”,。
第一步 建立骨質(zhì)疏松的脊柱模型
傳統(tǒng)脊柱骨質(zhì)疏松研究缺乏離體生物力學模型,，現(xiàn)有的動物模型存在建模周期長、標準化程度低等缺點,，嚴重影響了實驗結(jié)果的可靠性,。我們對傳統(tǒng)方法進行了技術(shù)改進，首創(chuàng)微量注射泵定量灌注技術(shù)對離體椎體進行脫鈣處理,，克服了以往模型存在脫鈣不均一,、骨質(zhì)疏松程度不可控等缺點，建立了適合于脊柱生物力學研究的骨質(zhì)疏松離體模型,，實現(xiàn)標準化建模,，為研究螺釘穩(wěn)定機制、解決螺釘松動問題提供了有力工具,。
第二步 多角度研發(fā)提升“牢固性”
在疏松的土墻上打釘子,，非常容易松動；在疏松的骨頭上使用螺釘也一樣,，常規(guī)的脊柱螺釘固定強度低,，極容易松動。螺釘?shù)姆€(wěn)定性取決于螺釘形狀和釘骨界面以及椎體骨質(zhì)三個方面,。我們從這三方面入手,，逐級攻克。
改進螺釘形狀——我們將機械膨脹原理應(yīng)用于脊柱螺釘?shù)脑O(shè)計研發(fā),，在國際上首創(chuàng)專用于骨質(zhì)疏松脊柱手術(shù)的“壓入式膨脹式脊柱螺釘”系列產(chǎn)品,，顯著增強了螺釘?shù)墓潭◤姸龋瑸楣琴|(zhì)疏松脊柱手術(shù)提供了核心技術(shù)和專用產(chǎn)品,。其特點是有限膨脹,，可控回縮，牢靠固定,。生物力學研究證實,，膨脹螺釘最大軸向拔出力提高43％。同時，我們也首次闡明了膨脹螺釘?shù)姆€(wěn)定機制,，即早期通過膨脹加壓,，獲得機械性穩(wěn)定。遠期通過新骨長入膨脹間隙,，實現(xiàn)“釘中有骨,，骨中有釘”的嵌合固定模式，獲得生物性穩(wěn)定,。
改善釘骨界面——首創(chuàng)釘?shù)馈熬植奎c狀強化”新技術(shù)及配套器械,，顯著提高了釘?shù)澜缑鎸β葆數(shù)陌殉至Ατ谥囟裙琴|(zhì)疏松患者,，由于其釘?shù)澜缑鎻姸蕊@著降低,，僅使用膨脹螺釘無法確保螺釘?shù)姆€(wěn)定固定，依然存在松動的風險,。如何提高釘?shù)澜缑娴膹姸?，是解決重度骨質(zhì)疏松脊柱螺釘松動問題的重要環(huán)節(jié)。我們創(chuàng)新的技術(shù)特點是“點狀注射,，局部強化,，均勻分布，生物結(jié)合”,，獨創(chuàng)的“空心側(cè)孔絲攻”具有“椎體內(nèi)開孔”的特殊設(shè)計,，徹底消除了傳統(tǒng)釘?shù)勒w充填強化技術(shù)帶來的骨水泥滲漏導致神經(jīng)損傷、二次界面形成,、螺釘長期穩(wěn)定性差等缺點,。生物力學研究表明，這項技術(shù)可將普通螺釘和膨脹螺釘?shù)墓潭◤姸确謩e提高40%和56.4%,，為重度骨質(zhì)疏松條件下脊柱螺釘?shù)姆€(wěn)定提供了一項關(guān)鍵技術(shù),。目前國際上有關(guān)“局部釘?shù)缽娀夹g(shù)”共發(fā)表11篇SCI論文，均出自本課題組,。
強化椎體骨質(zhì)——首次發(fā)現(xiàn)椎體強化材料在體流動分布規(guī)律,，研發(fā)出具有成骨活性的復合型椎體強化材料，顯著提高了骨質(zhì)疏松椎體的整體力學強度,。對于少數(shù)更為嚴重的骨質(zhì)疏松脊柱患者,，由于椎體整體強度下降，傳統(tǒng)椎體強化方法存在骨水泥滲漏發(fā)生率高,、生物相容性差,，材料強度過高以及無成骨活性等缺點，臨床應(yīng)用遠期效果差,。我們將流體力學研究方法應(yīng)用于研究骨水泥的在體流動分布規(guī)律,，分析了不同注射壓力,、時間、劑量對骨水泥分布的影響,，發(fā)現(xiàn)并闡明了椎體強化材料在椎體內(nèi)呈類球型流動分布的規(guī)律,，為椎體強化技術(shù)的臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,，我們研發(fā)出具有成骨活性的HA/FS/BMP復合型椎體強化材料。該材料在具有傳統(tǒng)椎體強化材料特性的同時,，還具有可降解,、促成骨、局部反應(yīng)小等優(yōu)點,。它能夠顯著提高骨質(zhì)疏松椎體的整體力學強度,，為螺釘?shù)拈L期穩(wěn)定提供了良好的力學環(huán)境。本研究結(jié)果發(fā)表在世界生物材料研究領(lǐng)域影響因子最高的雜志《Biomaterials》上,，并獲國家發(fā)明專利1項,。
第三步 完善治療體系提高整體療效
對于骨質(zhì)疏松患者來說，選擇最合理的個體化治療方案是提高臨床療效的關(guān)鍵,。為此我們建立了不同骨質(zhì)疏松條件下提高脊柱螺釘穩(wěn)定性的系統(tǒng)解決方案及臨床治療規(guī)范,。
該方案根據(jù)個體化治療原則，結(jié)合我們研發(fā)的新器械,、新技術(shù),、新材料，為臨床醫(yī)師針對患者選擇個體化置釘方案提供了可靠的理論依據(jù),。與美國Baylor醫(yī)學院等國內(nèi)外大型醫(yī)療中心報道比較,，采用本方案后，我院的螺釘松動率從14.8%降至0.5%以內(nèi),，很好地解決了骨質(zhì)疏松導致螺釘松動的臨床難題,。
