骨水泥及应用技术

骨水泥应用及技术
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骨水泥在人工关节外科中的作用
髋关节：10%的髋臼、50%的股骨柄
膝关节：90%的股骨髁、90%的胫骨平台
→ 需要用骨水泥固定 在以骨水泥固定的人工关节，骨床、假体、骨水 泥三者中，后者是最薄弱的环节而最容易出问题
→ 骨水泥及应用技术对人工关节置换术后
的效果至关重要
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骨水泥应用简史
骨粘合面要富有网孔
应一次填充足量的骨水泥
充填时要施加适当的压力直到固化后
固化期要保持骨和植入体稳定
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骨水泥的机械特性(二)
固化后的PMMA，抗压强度为420kg/cm2， 抗弯曲与抗拉强度则较低。其弹性模量相当 于皮质骨的1/8， 根据抗压强度、抗弯曲强度、抗拉强度及弹 性模量可知，骨水泥的机械强度高于松质骨 而低于皮质骨及假体。
……
骨水泥产品举例(二)
国内产品： TJ骨水泥（天津） 骨固着剂（四川） 高效能骨水泥（上海）
SH-1型骨水泥（上海）
……
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进口骨水泥产品（一）
产地：英国Corin公司 粘度：低
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国产骨水泥产品（二）
产地：天津
Байду номын сангаас
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不同品牌骨水泥的差别
相同——基本成分
目前市售的各种品牌的骨水泥其基本成分均是相同的 即甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。 差别——添加成分
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影响骨水泥机械性能的因素
产品本身的特性
骨水泥调制和使用的方法
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调制方法对骨水泥机械性能的影响
在临床实际使用中，对骨水泥产品的固有特 性已经无法改变。 然而通过使用不同的调制方法，仍会对骨水 泥固化后的机械性能产生重要影响。
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骨水泥调制的三种方法
♣ 手工搅拌 ♣ 离心搅拌 ♣ 真空搅拌
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第一代骨水泥技术
手工搅拌，指压填充
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第二代骨水泥技术
手工搅拌 骨髓腔清理，髓腔刷和脉冲冲洗 远端骨水泥塞 用骨水泥枪由远至近的骨水泥填充 早期的远端中位器
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髓腔刷
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髓腔脉冲冲洗装置
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骨水泥塞
可吸收骨水泥栓塞Plugin’Tech
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骨水泥枪
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由远而近的股骨髓腔填充
国外产品
CMW
(Howmedica)
(Corin) (Zimmer) (Biomet) (Howmedica) (Zimmer)
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Coriplast 3 OsteoBond Osteopal Simplex P Sulfix-6 Zimmer LVC
Palacos （Biomet） (Sulzer)
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假体周围骨溶解
随着研究的不断深入，发现假体松动 由生物性、生物力学和骨质疏松等多 种因素引起。生物性因素主要是磨损 碎屑导致假体周围的骨溶解，这些碎 屑包括聚乙烯、骨水泥和金属等碎屑。 经研究发现，其中聚乙烯碎屑起着最 主要的作用，而骨水泥碎屑的作用介 于聚乙烯和金属碎屑之间。
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假体周围骨溶解
各种品牌的骨水泥其添加成分有极大的差别。
如促进剂、阻抑剂、显影剂、抗生素、抗癌药、骨粉 HA等。
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骨水泥的组成
粉剂
PMMA+苯乙烯+引发剂
PMMA粉末为5 um~130 um直径的小 球。无气味，性能稳定。
液剂
甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)+促进剂 MMA为无色液体，有刺鼻的气味，
易挥发性、易燃性、亲脂性、并有细
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骨水泥的手工搅拌调制
1，调和杯或碗+搅拌棒 2，轻柔搅拌，60次/min
3，注意所用容器和搅拌棒的 材质，以保证在调制过程 中不会有碎屑脱落而混入 骨水泥
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骨水泥的离心搅拌调制
适用低粘度骨水泥
在将液剂与固剂混合离心前，将液剂置冰浴，可 增加反应时间，有助于离心的进行
目的是使搅拌更均匀，聚合体内更少空泡
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骨水泥聚化过程
粥状期：粉剂与液剂混合反应呈稀粥状
粘糊期：混合物变稠----牵拉能出丝 面团期：混合物开始不粘手套，温度增高 固化期：温度激剧升高，MMA消耗完毕
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骨水泥固定假体的原理
骨水泥在骨与假体之间 ▲ 既没有粘合作用
▲ 也不发生化学反应 其固定作用仅靠面团期的塑 形特点，将骨水泥压入骨与假体 之间固化后镶嵌。
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骨水泥的真空搅拌
真空泵将密闭的骨水泥 调和杯抽成真空 在真空状态下搅拌混合 骨水泥
实现进一步减少固化骨 水泥中空泡的目的
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搅拌对空泡形成的影响----显微镜观
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搅拌对空泡形成的影响----X线下观
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骨水泥使用技术的发展
骨水泥本身的组分、理化性能等数十年来没 有根本性的变化 骨水泥调制和填充技术则经过了三代的发展
骨与骨水泥界面的温度要低很多，一般在 45~50℃ ，且3~5 min后即可降低。
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影响骨水泥聚化过程中产热量的因素


室温每升高1℃，聚化的最高温度约升高2.5℃。
单体比例愈大，聚合时间愈长，聚化温度愈高。 聚合的骨水泥愈厚，产生的聚化温度愈高。
用手揉捏使骨水泥表面更新，加速聚合温度升高。 散热速度与骨组织结构和人工关节的材料有关。
1928：骨水泥用于医疗→口腔科齿托。 1946：骨水泥用于人工关节领域→人工股骨头
1951：骨水泥用于人工关节领域→固定全髋关节
1958：现代人工关节的开端（Jhon Charnley） → ♦ 低摩擦人工关节的理论 ♦ 金属-聚乙烯的配伍 ♦ 假体的骨水泥固定
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骨水泥产品举例(一)
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骨水泥调制中的注意事项
严格掌握粉液比例。液剂或固剂的不足均能影响 骨水泥的最终于机械性能。 避免骨水泥中夹杂进血液或骨屑。 掌握好骨水泥充填的时间，不能过早或过晚。
充填骨水泥时要用一定的压力，使其渗入松质骨 中。
人工假体插入到位后，要保持该位置5~10 min不 动。
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骨水泥的不足
假体磨损：不仅可磨损聚乙烯，也能磨损金属假体 心血管系统反应：低血压、猝死等 假体松动：除与聚乙烯碎屑有关外，还和骨水泥碎屑有关 骨组织损伤：聚合时产热 细胞毒性：主要是单体 降低局部抗感染力，骨-骨水泥界面是细菌易繁殖区 过敏反应：主要是单体
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急性全身性反应
低血压:
低血压是最常见的急性全身性反应。
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骨水泥的优点
由于骨水泥向骨小梁中渗透，松质骨得到加固后可以承 受形变力量 使假体-骨之间的应力分布均匀 加大假体应力传导范围
不良应力减小，避免应力集中
对医生技术和骨质允许有一定的偏差容限(tolerance)
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影响骨水泥固定坚固性的因素
在混合过程中不能沾染水 骨与骨水泥之间不能夹杂血液
休克： 肺栓塞 心肌梗死和猝死。
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因使用骨水泥而发生休克、肺栓塞、心肌梗死和猝死 的病例，国内外均有报道。虽然这些并发症极少发生， 但危害极大，应引起高度重视。 为了预防和减少骨水泥应用过程中全身性反应的发生 充填骨水泥前，应通知麻醉医师，注意观察血压变化， 必要时可适当地采用升压措施 真空搅拌、脉冲加压冲洗和骨水泥枪由深至浅注 入骨水泥可以减少单体、空气、血凝块和脂肪颗粒 等进入血液，减轻毒性作用和降低栓塞的可能性。

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局部并发症
局部感染
骨水泥可能降低局部组织的抗感染能力，而且骨水泥不规 则的表面和单体释放后的局部作用可能间接地促进感染的 发生。骨水泥碎屑引起的异物反应也可招致细菌感染。 感染的发生率极低，多为迟发感染。
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局部并发症
预防感染的方法
强调无菌原则， 可应用抗菌骨水泥，特别是对于翻修病例。抗菌骨水泥可 由厂家直接提供，也可于调制骨水泥前向骨水泥粉剂中加 入耐热的抗生素粉剂。
胞毒性。在一定条件下能自行聚合固 化成聚合体PMMA
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碳键断裂的效应
MMA通过碳键的断裂而相互连接 成PMMA
碳键的断裂会放出热能。100g MMA聚化产生13千卡热量。
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MMA聚化过程中的产热量
临床常用剂量20ml液剂与40g粉剂反应时， 释放的热能达10,920 J。
这一热能主要积聚在骨水泥内部，使其中心 温度瞬间可高达100~110℃ 。
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远端中位器
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第三代骨水泥技术
真空搅拌或离心搅拌 骨髓腔清理，髓腔刷和脉冲冲洗
远端骨水泥塞
用骨水泥枪由远至近的骨水泥填充 骨水泥的加压填充
远端和近端中位器
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真空搅拌
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近端中位器
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理想的骨水泥充填
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调制骨水泥前的注意事项
检查包装有无破损 打开液剂时应避开调和容器，以免混进玻璃碎片 戴隐形眼镜者避免接触MMA，以免引起眼部损害 因MMA有刺激、易挥发，尽量在通风良好处调制 保证恰当的室内温度，因其影响固化时间。
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假体周围骨溶解
骨水泥可以磨损假体，产生超高分子聚乙烯颗粒和金属颗 粒，同时骨水泥自身也发生碎裂，形成骨水泥碎屑。巨噬 细胞吞噬或包裹异物颗粒，并且本身被激活，释放蛋白溶 解酶和胶原酶、前列腺素E、白细胞介素-1、肿瘤坏死因子 等细胞因子，这些因子再激活破骨细胞和刺激成纤维细胞， 导致假体周围骨溶解和纤维肉芽组织的形成，最终导致假 体的松动。
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Thank You
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目前还没有发现很好的方法可以减 少或防止假体周围骨溶解的发生。预 防办法主要是保证骨水泥固定牢固， 去掉不必要的骨水泥外溢部分，避免 此部分与相关连的其他假体部件发生 摩擦和碰撞而产生碎屑。同时，手术 中应将所有碎屑完全彻底地清洗干净。
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其他并发症
骨水泥的机械压迫和聚合热可引起周围 神经的损伤， Patrick 报告坐骨神经损伤 为2%。为了减轻聚合热对周围组织的热 损伤，在骨水泥聚合过程中的第三期和 第四期，向骨水泥及其周围浇水，吸收 部分聚合热，降低聚合温度。其他并发 症还包括接触性皮炎、肠梗阻等。