CFR-PEEK假体修复兔颞下颌关节突缺损效果的实验研究

发布时间：2020-06-04 06:31

【摘要】：碳纤维增强型聚醚醚酮(carbon fiber reinforced polyether ketone,CFR-PEEK)是一种改良的增强型植入材料,相比聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)拥有更加优越的生物机械力学性能,尤其是其具备与人体骨质非常近似的杨氏模量,迅速成为一种非常具有潜力的骨科替代材料~([1])。颞下颌关节(temporal-mandibular joint,TMJ)运动非常活跃,其运动及各种作用不可或缺~([2])。颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders,TMD)病因复杂,后果严重,对生活质量的影响不可估量。TMJ的置换及重建是一个不易解决的难题,长久以来困扰着颌面外科医生~([3])。关节类替代材料植入活体需要特殊的性能:优良的生物学性能(相容性及安全性);足够高的机械性能和抗疲劳强度;与人类骨质近似的杨氏模量;生物惰性和良好的生物表面改性能力。本文针对CFR-PEEK假体重建TMJ的可行性和效果展开研究。为了评价CFR-PEEK假体重建TMJ的可行性,本论文通过CFR-PEEK设计做出TMJ关节假体,通过一系列生物学实验来阐明其运用于动物体内的生物学性能。小鼠的成骨细胞前体MC3T3-E1细胞被用作研究CFR-PEEK材料对MC3T3-E1细胞体外细胞反应的细胞毒性和碱性磷酸酶(ALP)活性,结果表明CFR-PEEK材料在一定程度上具有生物安全性并可用作关节置换和植入动物体内。将CFR-PEEK关节假体运用于实验动物体内,连续3个月的观察评估来阐明其重建TMJ的效果。十三只健康的日本大耳朵白兔被随机分成三组:(1)实验组A,(2)实验组B,(3)正常组C。A组给予切掉右TMJ功能突,构建功能突缺损模型,同时植进CFR-PEEK假体进行重建修复;B组给予切掉右TMJ功能突,构建功能突缺损模型,不进行植入;C组不做任何处理。随后的13周中,我们进行了一系列的实验研究,如测量实验兔子的13周体质量变化、计算机断层扫描(CT)成像检查、核磁共振成像(MRI)检查、微型计算机断层扫描(Micro-CT)检查、组织学和组织形态学分析等等。兔的13周体重监测,与B组相对照,A组兔体重增加(P0.05);与正常组相比,A组兔体重无明显变化(P0.05)。A组和C组兔体重保持持续增加,B组兔体重增加迟缓,甚至出现停滞或者倒退。CT、MRI、CBCT成像和CT造影结果:可见置换的CFR-PEEK假体修复效果良好,取代切除的功能突发挥功能。Micro-CT检测结果显示植入CFR-PEEK关节假体3月后,A组人工假体邻近骨组织部分有吸收,存在骨质疏松等现象;B组周围骨组织增生并生长出新的髁状突,但与正常的关节突存在很大的差异,存在关节黏连强直的症状,并不能发挥功能。在实验中我们获取了实验兔子的内脏和植入关节,进行了组织学和组织形态学分析,实验组兔子未出现全身毒性反应,心脏、肝脏、胰腺、脾脏、肾脏及肺部与正常组相比无明显差异;A组植入假体与下颌骨相邻组织形成良好愈合,局部应力区有骨吸收,无直接炎症反应。B组在切掉右TMJ功能突后形成假性愈合与周围骨组织粘连,明显关节强直。结果表明CFR-PEEK作为TMJ植入假体拥有优秀的生物学性能,安全性和活性良好,能够植入活体内。植入CFR-PEEK假体后与下颌骨相邻组织愈合良好,且稳定无松脱,可以取代缺损功能突。与B组相比,植入CFR-PEEK假体的兔子能够有效的修复TMJ缺损,使咀嚼功能恢复。我们的研究结果表明,CFR-PEEK非常适合作为关节假体使用的材料,具有出色的生物力学性能。总之,CFR-PEEK有望成为重建TMJ的理想材料。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R782.6

【参考文献】