n-HA/PA66 Cage在腰椎融合術中的生物安全性研究

桑裴銘,張明,陳斌輝,蔡暢,顧仕榮,周敏

(浙江省寧波市醫療中心李惠利醫院,浙江 寧波 315040)

李玉寶等[1]將具有骨傳導特性的納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite,n-HA)與有機質高分聚己二酰己二胺(polyamide66,PA66)進行結合,制成高分子聚合物納米羥基磷 灰 石 /聚 酰 胺 66(nano-hydroxyapatite/polyamide66,n-HA/PA66),具有優良生物相容性、剛性、尺寸穩定性和高分子聚己二酰己二胺的韌性完整地結合起來,結構和力學性能,特別是抗壓能力、抗彎強度和彈性模量與人體皮質骨相近。目前,n-HA/PA66材料已廣泛應用于脊柱前路手術、椎板缺如修復術、四肢骨腫瘤手術等手術中,并有取得了非常優良的手術效果。

納米羥基磷灰石 /聚酰胺 66塊狀腰椎體間融合器(n-HA/PA66 Cage)是近些年來研發出來的新型腰椎融合器;雖然其已經過動物實驗證實,具有良好的生物相容性及生物安全性[2];但是人體具有比一般的動物更加復雜的系統,為了研究將其植入人體后,是否會引起人體全身毒性反應及影響局部組織等生物安全性問題。我科自 2012年 2月至 2012年4月將 n-HA/PA66Cage通過腰椎后路經椎間孔進行腰椎椎體融合植入 20例患者體內,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 本組 20例 ,男性 12例 ,女性 8例;年齡22～64歲,平均 52.2歲。其中腰椎間盤突出癥 15例 (L3～4椎間盤突出癥 2例,L4～5椎間盤突出癥 7例,L5S1椎間盤突出癥 7例),腰椎滑脫 5例(L4滑脫 2例 ,L5滑脫 4例;Ⅰ度滑脫 5例,Ⅱ度滑脫 1例);在 20例患者中,有 2例進行了 2個節段的融合;所有患者均有腰痛伴雙下肢放射痛,經保守治療 3～6個月無效。

1.2 術前準備 體格檢查為腰部活動受限,腰部局部壓痛,下肢神經功能(肌力、感覺、反射)改變,坐骨神經牽拉試驗或股神經牽拉試驗陽性。經腰椎正側位、雙斜位 X線檢查、腰椎CT、MRI檢查證實存在腰椎間盤突出、腰椎滑脫或腰椎管狹窄表現;診斷明確后,所有患者均經保守治療 3～6個月,無效后才行手術治療。所有患者術前均行血壓、脈搏、體溫、免疫球蛋白 (Immunoglobulin,Ig)A、 G、 M,補體 C3、 C4、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、肌酐、尿素、白細胞、紅細胞、血紅蛋白、血小板、C反應蛋白(C-reaction protein,CRP)、血沉檢查。

1.3 內固定物材料 椎弓根釘棒系統選用美國 stryker公司生產的 XIA系統,椎間融合器選用四川國納科技有限公司研發生產的 n-HA/PA66復合材料塊狀型椎體間融合器。

1.4 手術方法 全麻成功后,患者取屈髖俯臥位,腹部使用軟墊架空,以減少術中出血,常規消毒鋪巾,取后正中切口,分別切開皮膚、淺深筋膜及腰背筋膜;不需要減壓側采用經肌間隙入路,采用 Weinstein法[3],置入椎弓根螺釘;減壓側采用后正中入路,剝離椎旁肌至小關節突,采用同樣方法置釘,行椎板間開窗 ,咬除骨組織備用;徹底減壓,處理上下軟骨終板后,旋入 n-HA/PA66 cage(中間植入咬除的自體松質骨),其置入深度應以其后緣位置距椎體后緣 3mm左右為宜;鎖緊釘棒系統;術畢,減壓側放置引流管 1根,遂層縫合各層。所有手術均為同一組人員完成,手術時間 70～100 min,平均 80 min;術中出血 100～150 mL,平均 122.1 mL。

1.5 術后處理 術后 2d內拔除引流管,臥床休息,并囑患者進行直腿抬高,以防止神經根黏連;術后 2～4 d戴軟腰圍下床活動,術后 1d內常規使用抗生素及神經營養藥物,一般術后 1周出院。術后 4d、術后 2個月進行血壓、脈搏、體溫、Ig A、 IgG、 IgM、C3、C4、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、肌酐、尿素、白細胞、紅細胞、血紅蛋白、血小板、C反應蛋白、血沉檢查,采用 Weiler氏分級評估局部反應。

1.6 統計學處理 應用 SPSS13.0軟件,對觀察指標數據進行兩獨立樣本均數的 t檢驗,T介值均取 0.05,P＞0.05,表示兩獨立樣本的差異無統計學意義。

2 結 果

材料植入各時相點的血壓、脈搏、體溫結果見表1。各時相點血壓、脈搏、體溫結果兩兩比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。

材料植入各時相點的肝功能、腎功能檢查結果見表2。各時相點谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、肌酐、尿素檢查結果兩兩比較差異均無統計學意義 (P＞0.05)。

材料植入各時相點的白細胞、紅細胞、血紅蛋白、血小板等血常規結果見表3。

材料植入各時相點的 C反應蛋白、血沉檢查結果見表4。

材料植入各時相點的 IgA、IgG、IgM、C3、C4等免疫檢查結果見表5。各時相點 Ig A、IgG、IgM、C3、C4結果兩兩比較差異均無統計學意義 (P＞0.05)。

表1 材料植入各時相點的血壓、脈搏、體溫檢測結果(n=20,±s)

表1 材料植入各時相點的血壓、脈搏、體溫檢測結果(n=20,±s)

表2 材料植入各時相點的肝功能、腎功能檢測結果(n=20,±s)

表2 材料植入各時相點的肝功能、腎功能檢測結果(n=20,±s)

表3 材料植入各時相點的血常規結果(n=20,±s)

表3 材料植入各時相點的血常規結果(n=20,±s)

表4 材料植入各時相點的 C反應蛋白、血沉檢查結果(n=20,±s)

表4 材料植入各時相點的 C反應蛋白、血沉檢查結果(n=20,±s)

表5 材料植入各時相點的免疫檢查結果(n=20,±s)

表5 材料植入各時相點的免疫檢查結果(n=20,±s)

術后 2個月患者門診復查,采用 Weiler氏分級[4]標準,評估局部反應,均為 0級,無臨床癥狀 ,無明顯溶骨 ,不需要治療。

3 討 論

有研究報道設計出同時具有生物活性和生物相容性的骨修復材料—納米羥基磷灰石 /聚酰胺 66[5,6],該材料是將納米羥基磷灰石良好的生物相容性、剛性、尺寸穩定性與有機質高分聚己二酰己二胺的韌性完整地結合起來,制造出其結構和力學性能,特別是抗壓能力、抗彎強度和彈性模量與人體皮質骨相近。

雖然 n-HA/PA66具有優良的特性,經過動物實驗證實其生物安全性好[2],但是作為一種新型醫用腰椎融合器材料,其植入人體后的安全性也是必須要研究的問題。

血壓、脈搏、體溫是反映患者一般情況的最常見指標,體溫與機體代謝有關,是反映機體炎癥、免疫等疾病早期的指標;肝功能、腎功能是反映肝臟、腎臟損害程度的指標。通過表1、表2觀察結果,分析 n-HA/PA66 Cage植入人體 4 d、2個月與術前相比,差異均無統計學意義;說明該材料長期植入后對人體肝、腎功能無影響,亦不會引起人體血壓、脈搏、體溫變化。白細胞、紅細胞、血紅蛋白、血小板是人體血常規中最重要的指標。通過表3觀察結果,可見術后 4d與術前相比,差異存在統計學意義,該差異也有可能與手術有關[7];術后 2個月與術前相比,差異無統計學意義,說明該材料長期植入人體后不會引起溶血等血常規變化。

血沉可以作為一項觀察病情變化的重要指標,但是血沉的變化對本病并非特異性改變,只能作為病情變化和治療的觀測指標;C-反應蛋白是一種非特異性急性快時相反應蛋白,正常人血清含量極微,但在感染情況下,血清 C反應蛋白濃度可在 6h內急劇升高,而且半衰期短于 24h,具有下降周期短的特點。通過表4結果 ,可見術后 4 d與術前相比,差異存在統計學意義,該差異也有可能與手術有關[7],術后 2個月與術前相比,差異無統計學意義,說明該材料長期植入人體后不會引起血沉、C-反應蛋白變化。

人體免疫系統中 C3、C4、Ig A、IgG、IgM具有非常重要作用。 C3是補體系統中含量最多、最重要的一個組分,它是補體兩條主要激活途徑的中心環節,有著重要的生物學功能;C4是補體經典激活途徑的一個重要組分;Ig G是血清主要的抗體成分;IgA在正常人血清中的含量僅次于 IgG,占血清免疫球蛋白含量的 10～20%;IgM是人體體液免疫最早出現的免疫球蛋白;因此 C3、C4、Ig A、Ig G、IgM在評價 n-HA/PA66 Cage植入人體后的免疫變化具有代表意義。通過表5結果,在術后 4 d、術后 2個月與術前相比,C3、C4、Ig A、IgG、IgM差異均無統計學意義;說明該材料植入人體后不會引起人體免疫反應。

綜上所述,本研究通過 n-HA/PA66 Cage植入人體后檢測結果顯示,n-HA/PA66 Cage無毒性作用,無刺激性,具有良好的生物相容性和安全性,將有望成為一種理想的融合器材料,具有良好的應用前景。

[1] 李玉寶,顧寧,魏于全.納米生物醫藥材料 [M].北京:化學工業出版社,2004:3.

[2] 于慶才,姜緒偉,丁義廣.腰椎非融合及功能重建技術的最新進展 [J].中國矯形外科雜志,2012,20(3):232-234.

[3] 胥少汀,葛寶豐,徐印坎.實用骨科學 [M].第 3版.北京:人民軍醫出版社,2011:610-612.

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