彭傳剛 楊 琦 羅 民 李 鵬

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，吉林 長春 130031)

脊柱骨折多見于頸段及胸腰段，而發(fā)生于胸椎者少見。以往的研究多為研究動(dòng)物或人青年尸體腰椎松質(zhì)骨的力學(xué)特性，青年與老年尸體胸椎松質(zhì)骨蠕變特性研究罕見報(bào)道。近年由于骨質(zhì)疏松、重建、骨再造、矯形外科開展的人工關(guān)節(jié)置換術(shù)等都需要了解松質(zhì)骨的力學(xué)特性。鑒于臨床實(shí)際的需要，本文對(duì)國人老年和青年新鮮尸體胸椎松質(zhì)骨進(jìn)行蠕變實(shí)驗(yàn)研究。

1 材料與方法

1.1材料 實(shí)驗(yàn)標(biāo)本取自正常國人新鮮尸體4具，25、27、70、76歲各1具。由吉林大學(xué)醫(yī)學(xué)部提供。人死亡后1 h內(nèi)，解剖尸體取出胸段脊柱T3～T12標(biāo)本。立即裝入塑料袋中密封后置于-20℃冰箱內(nèi)保存。

1.2儀器、設(shè)備 日本島津制作所生產(chǎn)的電子萬能試驗(yàn)機(jī)，長春市第三光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的讀數(shù)顯微鏡。

1.3蠕變實(shí)驗(yàn)方法 取青年組和老年組各10個(gè)試樣進(jìn)行壓縮應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)。試樣長10 mm，寬5 mm，高5 mm。按參考文獻(xiàn)〔1〕的方法分別對(duì)每個(gè)標(biāo)本預(yù)調(diào)處理后正式實(shí)驗(yàn)。將試樣裝入pH 7.4的生理鹽水有機(jī)玻璃缸內(nèi)，將有機(jī)玻璃缸置于電子萬能試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)上，標(biāo)本上端部與試驗(yàn)機(jī)壓頭接觸。試驗(yàn)機(jī)帶有-35℃～250℃環(huán)境溫箱，可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和保持恒溫。本實(shí)驗(yàn)在(36.5±1.0)℃進(jìn)行，以50%/min的應(yīng)變?cè)黾铀俣葘?duì)標(biāo)本施加應(yīng)變，當(dāng)青年組應(yīng)變達(dá)到0.48%，老年組應(yīng)變達(dá)到0.42%；青年組應(yīng)力達(dá)到0.38 MPa，老年組應(yīng)力達(dá)到 0.38 MPa時(shí)使應(yīng)力保持恒定，應(yīng)變隨時(shí)間改變不斷上升。計(jì)算機(jī)程序設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7 200 s。達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，控制機(jī)器的計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 結(jié) 果

青年組T3～T12胸椎松質(zhì)骨7 200 s應(yīng)上升量(0.31%)大于老年組(0.20%)(P<0.05)。見圖1。兩組T3～T12胸椎松質(zhì)骨蠕變曲線 兩組T3～T12胸椎松質(zhì)骨蠕變函數(shù)曲線經(jīng)計(jì)算機(jī)擬合后見圖2。由圖1可知蠕變曲線是以指數(shù)關(guān)系變化的，因此設(shè):J(t)=a+be-t(1)令φ(ab)=∑[J(t)-J實(shí)]i2

分別將兩組試樣蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入(2)式，解出兩組試樣的a、b值，將兩組試樣的a、b值分別代入(1)式得出兩組試樣的歸一化蠕變函數(shù)方程如下：

圖1 兩組T3～T12胸椎松質(zhì)骨蠕變曲線

圖2 兩組T3～T12胸椎松質(zhì)骨歸一化蠕變函數(shù)曲線

3 討 論

就解剖學(xué)結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)功能而言，胸段與頸椎及胸腰段相比具有其特殊性。因此，有必要對(duì)其損傷特性及治療選擇進(jìn)行探討以提高認(rèn)識(shí)。Hanley等〔2〕對(duì)骨折分類進(jìn)行了研究，把骨折分為壓縮骨折、骨折脫位、爆裂骨折、爆裂脫位。Krengel等〔3〕報(bào)告了對(duì)14例胸椎骨折合并不完全性脊髓損傷者早期減壓、復(fù)位及內(nèi)固定手術(shù)取得滿意療效。Place等〔4〕報(bào)告了融合加內(nèi)固定、椎板切除及非手術(shù)治療113例胸椎骨折合并完全性截癱患者5年以上的隨訪結(jié)果。Bonlman等〔5〕報(bào)告了17例胸椎骨折合并不完全癱瘓行椎板切除術(shù)治療效果。組關(guān)于胸椎生物力學(xué)研究報(bào)道較少。

實(shí)驗(yàn)方法有以下幾種特征：①記錄了青年和老年尸體胸椎松質(zhì)骨在同一實(shí)驗(yàn)速度，同一環(huán)境溫度下的蠕變特性。②按年齡分組，均為男性(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，分組分析)避免了因年齡和性別產(chǎn)生的偏倚。③通過實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以定量比較兩組蠕變特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蠕變初期變化率較快，說明松質(zhì)骨骨內(nèi)固有的膨脹壓與局部的壓力致水分向外溢出的速度快，隨著松質(zhì)骨骨內(nèi)壓不斷溢出，其固有的膨脹壓與局部的壓力差減少因此后期應(yīng)變上升緩慢。實(shí)驗(yàn)結(jié)束將試樣破壞后，大體觀察青年組胸椎松質(zhì)縱向截面發(fā)現(xiàn)，骨小梁排列細(xì)密，老年組胸椎松質(zhì)骨骨小梁排列稀疏，孔隙較大，部分骨小梁斷裂，具有明顯的骨質(zhì)疏松的特點(diǎn)。骨的微觀結(jié)構(gòu)退化致使骨脆性增加以及易于發(fā)生骨折。骨量減少，包括骨礦物質(zhì)和骨基質(zhì)減少等；骨的微觀結(jié)構(gòu)退化表現(xiàn)為骨小梁變細(xì)、變稀，乃至斷裂，實(shí)際上是一種微骨折，致使周身骨骼疼痛；骨的脆性增加，強(qiáng)度下降，難以承受原來載荷〔6〕。分析認(rèn)為老年組胸椎松質(zhì)骨由于松質(zhì)骨的纖維結(jié)構(gòu)退化、骨小梁排列發(fā)生變化，所以其蠕變特性發(fā)生了改變。65歲后的男性普遍存在不同程度的骨質(zhì)疏松，70歲以后出現(xiàn)較快的骨丟失〔7〕。老年男性應(yīng)注意預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生和發(fā)展，尤其注意避免發(fā)生各種骨折。老年人應(yīng)多攝取鈣和維生素。改變不良生活習(xí)慣， 如吸煙、飲酒和飲用咖啡等，同時(shí)還要經(jīng)常堅(jiān)持適度體育鍛煉,不僅對(duì)于骨量的積累和減少骨量的丟失有積極作用而且還有助于提高機(jī)體的靈活性和敏感性,從而減少意外受傷的機(jī)會(huì)〔8〕。

4 參考文獻(xiàn)

1馬洪順，武云濤，張 翹，等.加壓螺絲釘內(nèi)固定股骨脛骨折的蠕變實(shí)驗(yàn)〔J〕.中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2009；13(13)：2451-4.

2Hanley EN Jr,Eskay ML.Thoracic spine fractures〔J〕.Orthopedics,1989；12:689-96.

3Krengel WE,Anderson PA,Henley MB.Early stabilization and decompression for incomplete paraplegia due to a thoracic-level spinal cord injury〔J〕.Spine,1993；18(14):2080-7.

4Place HM,Donaldson DH,Brown CW,etal.Stabilization of thoracic spine fractures resulting in complete paraplegia.A long-term retrospective analysis〔J〕.Spine,1994;19(15):1726-30.

5Bohlman HH,Freehater A,Dejak J . The results of treatment of acute injuries of the upper thoracic spine with paralysis〔J〕.J Bone Joint Surg Am,1985;67(3):360-9.

6馬洪順，陸 有，王曉晨，等.骨質(zhì)疏松對(duì)骨生物力學(xué)性質(zhì)影響的實(shí)驗(yàn)研究〔J〕.中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2003；22(4)：364-9.

7劉忠厚.骨質(zhì)疏松學(xué)〔M〕.北京：科學(xué)出版社，1998：553.

8李 佳.老年人與骨質(zhì)琉松〔J〕. 首都醫(yī)藥,2000；7(9):58.