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目的:1、通过经椎弓根微量泵入脱钙液及椎体前缘浸泡脱钙液的方法模拟人体腰椎动态脱钙过程,从而建立快速、与人体腰椎近似、可控性高的骨质疏松模型。2、研究在何种骨质疏松程度下,PMI-NPPS(percutaneous minimally invasive novel perfusional pedicle screw,经皮长U形空心椎弓根钉钉孔骨水泥强化的新型椎弓根钉)加骨水泥强化系统在生物力学方面要优于单纯PMI-NPPS系统并达到正常骨质时的生物力学水平,从而为临床上不同骨质疏松的病人在使用PMI-NPPS时是否需要骨水泥强化提供理论依据。3、探索骨水泥剂量与PMI-NPPS加骨水泥强化系统生物力之间的关系,为临床上骨水泥剂量的使用提供一定的理论依据。方法:1、特别制作了专用的灌注固定器,并有一套系统的脱钙装置2、制作2.5-3岁羊的新鲜离体腰椎80个3、将标本按完全随机设计的方法随机分成4组,分别脱钙0小时、2小时、4小时、6小时,进行骨密度测试。(A组:不脱钙;B组:3%稀盐酸脱钙2小时;C组:3%稀盐酸脱钙4小时;D组:3%稀盐酸脱钙6小时)4、统计学分析各处理组的BMD(Bone Mineral Density,骨密度),并计算出B、C、D三组BMD降低的百分比;分别对4组椎体进行CT(Computed Tomography,计算机断层扫描)检查。5、B组中的椎体一半打入PMI-NPPS(B1组),一半打入PMI-NPPS+1.5ml PMMA(Polymethylmethacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)(B2组),并分别进行生物力学测试,统计学分析得出结论:后者的生物力学指标是否优于前者并且达到正常骨密度组(A组)的生物力学水平。6、C、D组同样进行步骤5的操作。7、重新制作50个C组椎体,随机分成5组,分别置入PMI-NPPS+PMMA,PMMA剂量分别为0ml、0.5ml、1ml、1.5ml、2ml,再分别进行生物力学测试,然后得出PMMA剂量与Fmax(the maximum pullout Force,最大拔出力)的关系。结果:1、脱钙处理2、4、6小时后的椎体其BMD分别下降18.3%、28.0%、40.8%。2、CT显示正常骨密度的椎体其密度均匀、图像清晰、密度较高,而脱钙后的椎体其密度降低,特别是横突和椎体中央最为明显,脱钙的时间越长,这种变化趋势更加明显。3、(1)B2组的Fmax和E(energy absorbed to failure,能量吸收值)分别为(936.60±70.16)N、(2.00±0.13)J,与B1组相比均具有显著性差异(P<0.05),而与A组相比,均不具有显著性差异(P>0.05)。(2)C2组的Fmax和E分别为(891.59±47.97)N、(1.89±0.07)J,与C1组相比均具有显著性差异(P<0.05),而与A组相比,均不具有显著性差异(P>0.05)。(3)D2组的Fmax和E分别为(531.50±35.61)N、(1.14±0.10)J,与D1组相比均具有显著性差异(P<0.05),与A组相比,也均具有显著性差异(P<0.05)。4、在C组中置入PMI-NPPS+PMMA,Fmax随骨水泥剂量的增大而增大。二者呈直线相关,线性回归方程为y=312.25x+418.75( R2=0.977)结论:1、应用椎体前缘浸泡稀盐酸和微量泵往椎弓根灌注稀盐酸的方法可以快速建立有效的骨质疏松模型,为生物力学的研究提供有效依据。2、在骨量减少、骨质疏松情况下,PMI-NPPS内注入PMMA可以提高螺钉的稳定性,并且达到正常骨密度时的生物力水平;在严重骨质疏松情况下,PMI-NPPS内注入PMMA可以提高螺钉的稳定性,但是不能达到正常骨密度时的生物力水平;此为临床应用PMI-NPPS时是否注入PMMA提供有效的理论依据。3、在骨质疏松条件下,往PMI-NPPS中注入PMMA,在一定剂量范围内,随着PMMA剂量的增加,PMI-NPPS+PMMA的Fmax越高,但需要考虑骨水泥渗漏的风险,此为临床骨水泥剂量的使用提供有效的理论依据。