AZ31镁合金材料植入物在兔股骨髁内的降解:Micro-CT评价

发布时间：2017-11-02 17:34

  本文关键词：AZ31镁合金材料植入物在兔股骨髁内的降解:Micro-CT评价

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【摘要】：背景:因为镁在体内可自行降解,避免二次手术,但镁合金材料还未能在骨科临床中广泛应用,且评价其在体内降解的方法仍缺乏高精准性和可靠性。目的:通过Micro-CT图像和相关数据评价AZ31镁合金在兔股骨髁内的降解。方法:将40个表面微弧氧化处理的AZ31镁合金棒材植入至40只新西兰大白兔的右侧股骨髁。植入后5,10,15,20周每个时间点依次取出10只兔的右侧股骨髁,利用Micro-CT扫描图像以及生成数据定量地对镁合金的降解进行分析和评价。结果与结论:①镁合金材料降解过程中的一般形态:植入后第5-20周,镁棒表面被腐蚀程度逐渐加重,色泽变灰暗,形状出现变形;②Micro-CT图像检测:植入前5周内镁合金降解程度十分微小,只有少量腐蚀点,植入后第10周时侵蚀点有所增加,而到植入后第15周时,镁棒表面腐蚀点明显增多,腐蚀面积更大,且与植入前10周相比加速更明显,到植入后第20周时镁棒表面几乎布满了腐蚀点,且表面粗糙、不连续。③数据分析:植入前5周,镁棒的体积分数保持在98.6%,降解缓慢,植入后第10周时降至97.1%,但仍较为缓慢,植入后第10-15周此指标出现了明显的降低(P0.05),到第20周时已降至了86.4%(P0.05),而在植入15-20周中,镁棒体积分数减少了6.5%,达到单位周期的体积减少最大量;随着腐蚀的进展,镁棒表面变得粗糙、模糊,表面积变大,镁棒表面积与体积之比持续增加,且至第15,20周的增加量差异有显著性意义(P0.05);镁棒表面生成的腐蚀点越来越多,导致横截面半径减小,反映在数据中即"骨小梁厚度"的降低,该数值从1.00 mm降至第20周的0.87 mm,从曲线斜率来看,第10-15周该数值降低速度最快;整个实验中镁矿物密度持续降低,且在第10-15周降低速度最快,到20周时,已由开始时的649.302 mg/cm~3降至356.445 mg/cm~3(P0.05);另一方面,镁合金Micro-CT图像密度从实验开始时的679.710 mg/cm~3最后降至644.947 mg/cm~3,但差异无显著性意义。④结果证实:植入后10-20周是镁合金降解速度的高峰期,伴随镁合金的降解,其含量降低,但密度并不因其材料降解而降低。
【作者单位】： 解放军总医院骨科研究所骨科再生医学北京市重点实验室(编号:BZ0128)全军骨科战创伤重点实验室;
【关键词】： 体层摄影术 螺旋计算机 镁 可吸收性植入物 股骨 生物降解 环境 组织工程 生物材料 骨生物材料 镁合金 微弧氧化 Micro-CT 股骨髁 大体观 降解 体内实验 国家自然科学基金
【基金】：国家自然科学基金(NFSC,51361130034) 国家重点基础研究发展计划(973计划,2012CB518106) 军队十二五发展计划(BWS11J025) 北京市自然科学基金(Z141107004414044)~~
【分类号】：R318.08;R687
【正文快照】： 0 引言Introduction 镁金属及其合金因其具有相当多的优势在近年来被广泛地研究[1-4],但迄今为止仍未在骨科临床中广泛应用,主要原因就是其在体内降解的不稳定性,过快的降解导致骨折愈合前已丧失机械完整性,而且还存在着在降解过程中产生氢气的安全隐患问题[5-7]。 目前Micr

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