骨水泥聚合反应热损伤研究进展
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１ 骨 水 泥 应 用技 术 发 展
以后） 技术 特点 为低 粘 度骨水 泥 ， 骨水 泥与 骨交 织 较充
分； 真空离心搅拌 ， 使 骨水泥孔 隙度降低 ， 力学强度增 加 ， 骨水泥 中混入的气泡溢 出； 骨水泥枪加 压注入 ， 使骨水 泥 有较强的穿透力 ， 与骨质间达到微观交 锁 ； 髓腔 远端使用 髓腔栓 ； 假体采用 中置器 ， 使假体 柄 四周骨水泥 层厚度均 匀一致 ； 脉 冲加 压 冲洗髓腔 ， 保 持髓腔 干燥 ； 假 体柄 预涂 骨水泥。第 ４代骨水泥 技术 于近 年 出现 ， 即在第 ３代 骨 水泥技术基础 上增加 股骨柄 近端 和远端 中置技 术 ， 以确 保获得足够 厚 的规 范骨 水 泥鞘 。不 断更 新 的骨水 泥 技 术， 使得手术操作 更加 安全 可靠 ， 术后感 染 、 假体 无菌 性 松动等并发症 明显降低 ， 受到临床上广泛认可和接受＿ ４ ］ 。
骨水泥粉剂与液剂混合 时会发生 聚合反应 。开始混 合至完全 固化 ， 经历粥状期 、 粘丝期 、 面 团期、 固化期 。粥 状期 时粉剂与液剂 混合 反应呈 稀粥状 ； 粘 丝期 时混合 物 变稠 ， 牵拉能 出丝 ； 面团期 时混合物 开始不 粘 手套 ， 温 度 增高 ； 固化期 时温度急剧升高 ， 甲基丙烯 酸 甲酯单体消耗 完毕 。骨水泥在聚合反应过程 中碳双键 断裂并被单键 取 代， 会产生聚合热 １ ３ ０ ｃ ａ ｌ ／ ｇ 。聚合 热主要发 生 于面 团期 和固化期 ， 其 高低与周围组织结构 、 环境温度 及骨水泥初 始温度 、 体 积大小和厚度等 因素 相关。实验测定显示 ， 厚 度为 ３ ｍ ｍ和 １ ０ Ｉ ｔ ３ １ － ｎ的 Ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ Ｐ骨水泥 聚合热峰值分 别为 ６ ０ ℃和 １ ０ ７ ℃， 厚度为 ６ ｒ ｎ ｍ 的常用 品牌骨水泥产热 范 围为 ６ ６ ℃～８ ２ ． ５ ℃； 而骨组织在 ５ ０ ℃时即可出现坏 死 ， 胶原蛋 白在 ５ ６ 。 Ｃ时便可发生变性 ｌ ５ ］ 。神经组织对温度更 为敏感 ， 在４ ３ ￣ Ｃ时即可出现热损伤 ］ 。因此 ， 在用骨水泥 固定假体或填充骨缺 损时 ， 不可 避免 地会将 热量传 递到 周 围组织 ， 从而造成热损伤。 ３ 骨水泥聚合放热对周围组织的损伤 目前已有骨水泥聚合反应 高温对骨 、 关 节软骨 、 脊髓 神经 、 心血管系统及 皮肤 等组织造 成损 伤 的病 例或研 究 报道 。
研究 ， 其成果逐渐被骨科 医生所接 受并广 泛应用于 临床 。 骨水 泥应用可保证术后假体 即时稳定 ， 在骨一 骨水泥一 假体 界 面上 无 任 何 微 动 ， 允许术 后早期 负重， 疗 效 受 到 肯 定 ］ 。骨水 泥商 品灭菌 包装 ， 包括 Ｐ ＭＭＡ颗粒 粉 剂 （ 直 径 １ ０ ～１ ５ ０“ ｍ） ， 含 １ ０ 不透 Ｘ线 的硫 酸 钡或 氧 化锆 、 １ 二 甲基甲苯胺 引发剂和微量过 氧化苯 甲酰抑制剂 ， 及 甲基丙烯酸 甲酯单体液体 （ 含３ 二 甲基 甲苯胺和微量过 氧化苯 甲酰） 。 骨水泥广泛应用于临床 已有 ６ ０年历史 ， 其应 用技术 也在不断更新 。第 １ 代 骨水泥 （ ２ ０世纪 ７ Ｏ年代 以前） 技 术特点为非低粘度骨水泥 ， 骨水泥 与骨相嵌不 充分 ； 以手 搅拌骨水泥 ； 指压 法填 充髓 腔 ， 注入 压力 不够 ； 不做髓 腔 冲洗 ， 血液 、 碎 屑易 混入 骨水 泥 ， 充 填不 均匀 ， 厚 薄 不一 ， 部分 区域 出现骨水 泥中断 ， 骨与假体之 间无骨水 泥充填 ； 股 骨柄假体 内侧缘 有 锐角 ， 可切 割骨 水 泥。第 ２代骨 水 泥（ ７ ０ ￣９ ０年代） 技术 特点 为低 粘度骨 水泥 ； 以手搅拌 骨 水泥； 骨水泥枪 加压 注入 ； 髓 腔 远端使 用髓 腔栓 ； 股骨 柄 假体 内缘呈 圆形 ， 不切割骨水泥 。第 ３代骨水泥 （ ９ Ｏ年代
２ 骨水 泥 聚 合 放 热
骨水泥化学名称 为 聚 甲基 丙烯 酸 甲酯 （ Ｐ Ｉ 、 ， Ｉ Ｉ 、 ， Ｉ Ａ ） ， 又 称丙 烯酸骨水 泥 。Ｈｉ ｌ ｌ 和 Ｃ ｒ ａ ｗｆ ｏ ｌ ｄ于 １ ９ ２ ７年构 建骨 水 泥， Ｈａ ｂ ｏ ｕ ｓ ｈ于 １ ９ ５ ３年首次将骨水泥应用于髋关节 双杯 置换术 ， Ｃ ｈ ａ ｒ ｎ ｌ ｅ ｙ于 １ ９ ５ ８年 报道进 行系 统的临床 与实验
填 充 骨 与植 入 物 间 隙 或 骨腔 并 具有 自凝 特 性 的 骨 水 泥 生 物 材 料 常 用 于 关 节 置换 术 中假 体 粘
接 固定 、 椎 体 压 缩 骨 折 术 中压 缩 椎 体 填 充 、 骨 肿 瘤 刮 除术 后 骨 残 腔 填 补 等 。 骨 水 泥在 固化 过 程 中会 发 生
骨水泥 自 ２ ０世 纪 ５ Ｏ年 代应 用于 骨科 以来 ， 凭借 自 身特性与优势 ， 在临 床治疗 中 占有 重要 地位 。骨水 泥 常 用于人工关节置 换 时假体 粘接 固定 、 椎 体压缩 骨 折术 中 对压缩椎体 的填 充 、 骨肿 瘤刮 除术后 骨 残腔填 补及 作为 某些药物 的控 释 载体等口 ］ 。然 而 ， 骨水 泥在 使用 过 程 中 会发生聚合反应并 释 出大量 热 ， 可 能对周 围组织 造成 损 伤， 从 而引起一 系列 并发症 ， 如术 中一过性低 血压 、 休 克， 甚至心搏骤停 ， 术 后局 部感染 、 患处感 觉 或功 能 障碍 、 无 菌性骨溶解及假体 早期 松动 ， 影 响手 术成 功率及 远期 疗 效ｌ ２ ］ 。因此 ， 如何 预 防或减 轻 骨水泥 聚 合放 热对 周 围组 织 的损伤 ， 逐渐受到骨科临床研究 的重视 。
聚合 反 应 并释 放 出大 量 热 ， 不 可 避 免 地 将 热 量 传 递 到 周 围 组 织 而 造成 热损 伤 。该 文 就 骨 水 泥 聚合 反 应 热
损 伤研 究 进展 作 一 综 述 。 关键 词 骨水 泥 ； 聚合 反 应 ； 热损 伤 ； 预 防
Ｄ０Ｉ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ７ ０ ８ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
国际 骨 科 学 杂 志
２ Ｏ １ ３年 ｌ １月
第 ３ ４卷
第 ６期
Ｉ ｎ ｔ Ｊ Ｏｒ ｔ ｈ ｏ ｐ 。 Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ５ ，２ ０ １ ３ ， Ｖｏ １ ．３ ４ ，Ｎｏ ． ６
・ wenku.baidu.com
４１ ５ ・
骨水 泥聚合反应热损伤研究进展
曹建 飞 陶可
摘要
张波
以后） 技术 特点 为低 粘 度骨水 泥 ， 骨水 泥与 骨交 织 较充
分； 真空离心搅拌 ， 使 骨水泥孔 隙度降低 ， 力学强度增 加 ， 骨水泥 中混入的气泡溢 出； 骨水泥枪加 压注入 ， 使骨水 泥 有较强的穿透力 ， 与骨质间达到微观交 锁 ； 髓腔 远端使用 髓腔栓 ； 假体采用 中置器 ， 使假体 柄 四周骨水泥 层厚度均 匀一致 ； 脉 冲加 压 冲洗髓腔 ， 保 持髓腔 干燥 ； 假 体柄 预涂 骨水泥。第 ４代骨水泥 技术 于近 年 出现 ， 即在第 ３代 骨 水泥技术基础 上增加 股骨柄 近端 和远端 中置技 术 ， 以确 保获得足够 厚 的规 范骨 水 泥鞘 。不 断更 新 的骨水 泥 技 术， 使得手术操作 更加 安全 可靠 ， 术后感 染 、 假体 无菌 性 松动等并发症 明显降低 ， 受到临床上广泛认可和接受＿ ４ ］ 。
骨水泥粉剂与液剂混合 时会发生 聚合反应 。开始混 合至完全 固化 ， 经历粥状期 、 粘丝期 、 面 团期、 固化期 。粥 状期 时粉剂与液剂 混合 反应呈 稀粥状 ； 粘 丝期 时混合 物 变稠 ， 牵拉能 出丝 ； 面团期 时混合物 开始不 粘 手套 ， 温 度 增高 ； 固化期 时温度急剧升高 ， 甲基丙烯 酸 甲酯单体消耗 完毕 。骨水泥在聚合反应过程 中碳双键 断裂并被单键 取 代， 会产生聚合热 １ ３ ０ ｃ ａ ｌ ／ ｇ 。聚合 热主要发 生 于面 团期 和固化期 ， 其 高低与周围组织结构 、 环境温度 及骨水泥初 始温度 、 体 积大小和厚度等 因素 相关。实验测定显示 ， 厚 度为 ３ ｍ ｍ和 １ ０ Ｉ ｔ ３ １ － ｎ的 Ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ Ｐ骨水泥 聚合热峰值分 别为 ６ ０ ℃和 １ ０ ７ ℃， 厚度为 ６ ｒ ｎ ｍ 的常用 品牌骨水泥产热 范 围为 ６ ６ ℃～８ ２ ． ５ ℃； 而骨组织在 ５ ０ ℃时即可出现坏 死 ， 胶原蛋 白在 ５ ６ 。 Ｃ时便可发生变性 ｌ ５ ］ 。神经组织对温度更 为敏感 ， 在４ ３ ￣ Ｃ时即可出现热损伤 ］ 。因此 ， 在用骨水泥 固定假体或填充骨缺 损时 ， 不可 避免 地会将 热量传 递到 周 围组织 ， 从而造成热损伤。 ３ 骨水泥聚合放热对周围组织的损伤 目前已有骨水泥聚合反应 高温对骨 、 关 节软骨 、 脊髓 神经 、 心血管系统及 皮肤 等组织造 成损 伤 的病 例或研 究 报道 。
研究 ， 其成果逐渐被骨科 医生所接 受并广 泛应用于 临床 。 骨水 泥应用可保证术后假体 即时稳定 ， 在骨一 骨水泥一 假体 界 面上 无 任 何 微 动 ， 允许术 后早期 负重， 疗 效 受 到 肯 定 ］ 。骨水 泥商 品灭菌 包装 ， 包括 Ｐ ＭＭＡ颗粒 粉 剂 （ 直 径 １ ０ ～１ ５ ０“ ｍ） ， 含 １ ０ 不透 Ｘ线 的硫 酸 钡或 氧 化锆 、 １ 二 甲基甲苯胺 引发剂和微量过 氧化苯 甲酰抑制剂 ， 及 甲基丙烯酸 甲酯单体液体 （ 含３ 二 甲基 甲苯胺和微量过 氧化苯 甲酰） 。 骨水泥广泛应用于临床 已有 ６ ０年历史 ， 其应 用技术 也在不断更新 。第 １ 代 骨水泥 （ ２ ０世纪 ７ Ｏ年代 以前） 技 术特点为非低粘度骨水泥 ， 骨水泥 与骨相嵌不 充分 ； 以手 搅拌骨水泥 ； 指压 法填 充髓 腔 ， 注入 压力 不够 ； 不做髓 腔 冲洗 ， 血液 、 碎 屑易 混入 骨水 泥 ， 充 填不 均匀 ， 厚 薄 不一 ， 部分 区域 出现骨水 泥中断 ， 骨与假体之 间无骨水 泥充填 ； 股 骨柄假体 内侧缘 有 锐角 ， 可切 割骨 水 泥。第 ２代骨 水 泥（ ７ ０ ￣９ ０年代） 技术 特点 为低 粘度骨 水泥 ； 以手搅拌 骨 水泥； 骨水泥枪 加压 注入 ； 髓 腔 远端使 用髓 腔栓 ； 股骨 柄 假体 内缘呈 圆形 ， 不切割骨水泥 。第 ３代骨水泥 （ ９ Ｏ年代
２ 骨水 泥 聚 合 放 热
骨水泥化学名称 为 聚 甲基 丙烯 酸 甲酯 （ Ｐ Ｉ 、 ， Ｉ Ｉ 、 ， Ｉ Ａ ） ， 又 称丙 烯酸骨水 泥 。Ｈｉ ｌ ｌ 和 Ｃ ｒ ａ ｗｆ ｏ ｌ ｄ于 １ ９ ２ ７年构 建骨 水 泥， Ｈａ ｂ ｏ ｕ ｓ ｈ于 １ ９ ５ ３年首次将骨水泥应用于髋关节 双杯 置换术 ， Ｃ ｈ ａ ｒ ｎ ｌ ｅ ｙ于 １ ９ ５ ８年 报道进 行系 统的临床 与实验
填 充 骨 与植 入 物 间 隙 或 骨腔 并 具有 自凝 特 性 的 骨 水 泥 生 物 材 料 常 用 于 关 节 置换 术 中假 体 粘
接 固定 、 椎 体 压 缩 骨 折 术 中压 缩 椎 体 填 充 、 骨 肿 瘤 刮 除术 后 骨 残 腔 填 补 等 。 骨 水 泥在 固化 过 程 中会 发 生
骨水泥 自 ２ ０世 纪 ５ Ｏ年 代应 用于 骨科 以来 ， 凭借 自 身特性与优势 ， 在临 床治疗 中 占有 重要 地位 。骨水 泥 常 用于人工关节置 换 时假体 粘接 固定 、 椎 体压缩 骨 折术 中 对压缩椎体 的填 充 、 骨肿 瘤刮 除术后 骨 残腔填 补及 作为 某些药物 的控 释 载体等口 ］ 。然 而 ， 骨水 泥在 使用 过 程 中 会发生聚合反应并 释 出大量 热 ， 可 能对周 围组织 造成 损 伤， 从 而引起一 系列 并发症 ， 如术 中一过性低 血压 、 休 克， 甚至心搏骤停 ， 术 后局 部感染 、 患处感 觉 或功 能 障碍 、 无 菌性骨溶解及假体 早期 松动 ， 影 响手 术成 功率及 远期 疗 效ｌ ２ ］ 。因此 ， 如何 预 防或减 轻 骨水泥 聚 合放 热对 周 围组 织 的损伤 ， 逐渐受到骨科临床研究 的重视 。
聚合 反 应 并释 放 出大 量 热 ， 不 可 避 免 地 将 热 量 传 递 到 周 围 组 织 而 造成 热损 伤 。该 文 就 骨 水 泥 聚合 反 应 热
损 伤研 究 进展 作 一 综 述 。 关键 词 骨水 泥 ； 聚合 反 应 ； 热损 伤 ； 预 防
Ｄ０Ｉ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ７ ０ ８ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
国际 骨 科 学 杂 志
２ Ｏ １ ３年 ｌ １月
第 ３ ４卷
第 ６期
Ｉ ｎ ｔ Ｊ Ｏｒ ｔ ｈ ｏ ｐ 。 Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ５ ，２ ０ １ ３ ， Ｖｏ １ ．３ ４ ，Ｎｏ ． ６
・ wenku.baidu.com
４１ ５ ・
骨水 泥聚合反应热损伤研究进展
曹建 飞 陶可
摘要
张波