骨水泥及应用技术

关于骨水泥及应用技术第1页，共50页，2023年，2月20日，星期日2

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

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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

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骨水泥及应用技术对人工关节置换术后的效果至关重要第2页，共50页，2023年，2月20日，星期日3

骨水泥应用简史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（JhonCharnley）→

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低摩擦人工关节的理论

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金属-聚乙烯的配伍

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假体的骨水泥固定第3页，共50页，2023年，2月20日，星期日4

骨水泥产品举例(一)国外产品CMW(Howmedica)Coriplast3(Corin)OsteoBond(Zimmer)Osteopal(Biomet)Palacos（Biomet）SimplexP(Howmedica)Sulfix-6(Sulzer)ZimmerLVC(Zimmer)……第4页，共50页，2023年，2月20日，星期日5

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）……第5页，共50页，2023年，2月20日，星期日6进口骨水泥产品（一）产地：英国Corin公司粘度：低第6页，共50页，2023年，2月20日，星期日7国产骨水泥产品（二）产地：天津第7页，共50页，2023年，2月20日，星期日8

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。第8页，共50页，2023年，2月20日，星期日9

骨水泥的组成粉剂

PMMA+苯乙烯+引发剂PMMA粉末为5um~130um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、并有细胞毒性。在一定条件下能自行聚合固化成聚合体PMMA第9页，共50页，2023年，2月20日，星期日10

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。100gMMA聚化产生13千卡热量。第10页，共50页，2023年，2月20日，星期日11

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10,920J。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℃。骨与骨水泥界面的温度要低很多，一般在45~50℃，且3~5min后即可降低。第11页，共50页，2023年，2月20日，星期日12

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。第12页，共50页，2023年，2月20日，星期日13

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消耗完毕第13页，共50页，2023年，2月20日，星期日14

骨水泥固定假体的原理骨水泥在骨与假体之间

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既没有粘合作用

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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。第14页，共50页，2023年，2月20日，星期日15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)骨水泥的优点第15页，共50页，2023年，2月20日，星期日16

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第16页，共50页，2023年，2月20日，星期日17

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。第17页，共50页，2023年，2月20日，星期日18

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第18页，共50页，2023年，2月20日，星期日19

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。第19页，共50页，2023年，2月20日，星期日20

骨水泥调制的三种方法♣

手工搅拌

♣离心搅拌

♣真空搅拌第20页，共50页，2023年，2月20日，星期日21

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/min3，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第21页，共50页，2023年，2月20日，星期日22

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，聚合体内更少空泡第22页，共50页，2023年，2月20日，星期日23

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第23页，共50页，2023年，2月20日，星期日24

搅拌对空泡形成的影响----显微镜观第24页，共50页，2023年，2月20日，星期日25

搅拌对空泡形成的影响----X线下观第25页，共50页，2023年，2月20日，星期日26

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第26页，共50页，2023年，2月20日，星期日27

第一代骨水泥技术手工搅拌，指压填充第27页，共50页，2023年，2月20日，星期日28

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第28页，共50页，2023年，2月20日，星期日29

髓腔刷第29页，共50页，2023年，2月20日，星期日30

髓腔脉冲冲洗装置第30页，共50页，2023年，2月20日，星期日31

骨水泥塞可吸收骨水泥栓塞Plugin’Tech第31页，共50页，2023年，2月20日，星期日32

骨水泥枪第32页，共50页，2023年，2月20日，星期日33

由远而近的股骨髓腔填充第33页，共50页，2023年，2月20日，星期日34

远端中位器第34页，共50页，2023年，2月20日，星期日35

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第35页，共50页，2023年，2月20日，星期日36

真空搅拌第36页，共50页，2023年，2月20日，星期日37近端中位器第37页，共50页，2023年，2月20日，星期日38

理想的骨水泥充填第38页，共50页，2023年，2月20日，星期日39

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。第39页，共50页，2023年，2月20日，星期日40

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5~10min不动。第40页，共50页，2023年，2月20日，星期日41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：主要是单体第41页，共50页，2023年，2月20日，星期日42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。休克：肺栓塞心肌梗死和猝死。第42页，共50页，2023年，2月20日，星期日43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。第43页，共50页，2023年，2月20日，星期日44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。第44页，共50页，2023年，2月20日，星期日45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。第45页，共50页，2023年，2月20日，星期日46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。第46页，共50页，2023年，2月20日，星期日47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。第47页，共50页，2023年，2月20日，星期日48假体周围骨溶解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