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椎间融合器(cage)在临床已被大量应用,可以显著提高脊柱融合效果,但长期大样本临床随访研究发现cage在材料学或生物力学等方面仍存在缺陷。本课题组提出早期增加压应力刺激,促进椎间植骨融合,后期防止椎间塌陷的新型设计理念。将可吸收材料盖帽和不可吸收材料底座组合后制成部分可吸收椎间融合器(partially bioabsorbableinterbody fusion cage,PBIFC)。经过前期有限元分析、生物力学分析和山羊腰椎融合等一系列实验证明PBIFC较不可吸收cage融合率更高,融合质量和椎间高度维持更佳。因山羊脊柱载荷力线和生理弯曲与灵长类动物(脊柱垂直)存在差异,为获得更具价值的实验结果。本课题组进一步选用脊柱生物力学与人类相似度较高的恒河猴为腰椎融合实验动物,为PBIFC的临床应用提供更可靠的实验数据。目的:1.设计制造恒河猴腰椎PBIFC。2.通过恒河猴体腰椎融合实验,评估PBIFC融合效果。方法:1.经过重庆医科大学附属第二医院伦理委员会批准同意课题后,通过腰椎X线片及CT扫描等检查,了解恒河猴椎体解剖结构,结合PBIFC设计理念,研制恒河猴腰椎PBIFC,并制造样品消毒备用。2.选用8只健康成年恒河猴(雌雄各4只),在每只恒河猴L3-L5两个椎间隙经前路分别植入植入载满髂骨的PBIFC和n-HA/PA66cage,顺序随机,腰椎间融合手术完成后,在术后即刻以及术后4、12、24周行恒河猴腰椎正侧斜位X片检查,观察椎间融合情况,测量计算椎间高度(DSH)变化。术后24周处死实验恒河猴后行CT和Micro CT扫描,观察椎间融合情况,并进行融合评分和定量分析;随后取融合节段标本制作硬切片,甲苯胺蓝及VG染色后镜下观察,了解可吸收材料在体内降解情况,以及植骨与椎体融合及新骨形成情况。结果:1. PBIFC呈近似肾形,上端为淡黄色可吸收多聚氨基酸/硫酸钙盖帽,下端为米色不可吸收n-HA/PA66底座;上下表面平整,经打磨以增大摩擦系数。前后高低一致,转角圆润流畅,。PBIFC总长度12mm,总宽度8.5mm,总高度5mm,壁厚3mm,底座高4mm;可吸收盖帽长12mm,宽8.5mm,高2mm,壁厚1mm,厚1mm。2.在恒河猴腰椎融合实验中,术前、术后即刻及术后4周,DSH无显著差异;术后12周和24周,PBIFC组DSH降低较n-HA/PA66组更为明显(P<0.05)。PBIFC组术后4周,椎间可见少量新生骨和部分透量线,但仍未融合;术后12周见明显新骨长入,已发现部分骨性融合,术后24周7个椎间完全融合,1个椎间部分融合;n-HA/PA66组术后24周4个椎间完全融合,4个椎间部分融合。所有cage均未发生移位及破损。术后24周,CT扫描结果显示PBIFC组多数层面可见移植骨与椎体形成骨性连接;n-HA/PA66组多数层面可见移植骨与椎体部分有骨性连接。CT多层扫描融合度总评分结果:满分30,PBIFC组为26.25±2.49;n-HA/PA66组为19.16±3.06,低于PBIFC组(P<0.05)。术后24周,Micro CT扫描结果显示PBIFC组cage内部骨小梁与上下椎体骨小梁已完全融合,骨小梁形态正常,无形态学差异。n-HA/PA66组可见部分骨小梁断裂,变小变细,与椎体内骨小梁有形态学差异。PBIFC组在骨密度(BMD)和骨体积分数(BVF)等骨矿物质参数,骨表面积与体积比(BS/BV)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb. N)、骨小梁厚度(Tb. Th)及骨小梁分离度(Tb. Sp)等体视学参数的定量分析(Micro view2.0)中均优于n-HA/PA66组(P<0.05)。术后24周,不脱钙骨组织切片甲苯胺蓝和VG染色可见PBIFC组多聚氨基酸/硫酸钙盖帽已完全降解吸收,不可吸收底座表面和骨组织之间已经牢固嵌合;大量新生骨在cage与椎体交界处形成,PBIFC内部的移植骨植与椎体融合界面完全骨性融合,新生骨小梁形态良好,与椎体内骨小梁形态一致,cage上下端骨小梁完全连接;n-HA/PA66组cage与椎体交界处可见新生骨生成,骨小梁形态较PBIFC组更细更短,且cage上下端骨小梁并未完全连接,cage中部可见软骨存在。结论:1. PBIFC符合恒河猴腰椎生理解剖结构,由多聚氨基酸/硫酸钙可吸收盖帽和n-HA/PA66不可吸收底座组成,PBIFC机械强度适宜,结合紧密,cage材料与椎体弹性模量相近。2. PBIFC应用于恒河猴腰椎融合实验中,经影像学和组织学评价证实在观测时间内,PBIFC在融合率、融合效果等指标均优于同形n-HA/PA66cage。