青年與老年尸體T3～T12胸椎松質骨蠕變特性對比

彭傳剛 楊 琦 羅 民 李 鵬

(吉林大學中日聯誼醫院，吉林 長春 130031)

脊柱骨折多見于頸段及胸腰段，而發生于胸椎者少見。以往的研究多為研究動物或人青年尸體腰椎松質骨的力學特性，青年與老年尸體胸椎松質骨蠕變特性研究罕見報道。近年由于骨質疏松、重建、骨再造、矯形外科開展的人工關節置換術等都需要了解松質骨的力學特性。鑒于臨床實際的需要，本文對國人老年和青年新鮮尸體胸椎松質骨進行蠕變實驗研究。

1 材料與方法

1.1材料 實驗標本取自正常國人新鮮尸體4具，25、27、70、76歲各1具。由吉林大學醫學部提供。人死亡后1 h內，解剖尸體取出胸段脊柱T3～T12標本。立即裝入塑料袋中密封后置于-20℃冰箱內保存。

1.2儀器、設備 日本島津制作所生產的電子萬能試驗機，長春市第三光學儀器廠生產的讀數顯微鏡。

1.3蠕變實驗方法 取青年組和老年組各10個試樣進行壓縮應力松弛實驗。試樣長10 mm，寬5 mm，高5 mm。按參考文獻〔1〕的方法分別對每個標本預調處理后正式實驗。將試樣裝入pH 7.4的生理鹽水有機玻璃缸內，將有機玻璃缸置于電子萬能試驗機工作臺上，標本上端部與試驗機壓頭接觸。試驗機帶有-35℃～250℃環境溫箱，可自動調節溫度和保持恒溫。本實驗在(36.5±1.0)℃進行，以50%/min的應變增加速度對標本施加應變，當青年組應變達到0.48%，老年組應變達到0.42%；青年組應力達到0.38 MPa，老年組應力達到 0.38 MPa時使應力保持恒定，應變隨時間改變不斷上升。計算機程序設定實驗時間為7 200 s。達到設定時間后，控制機器的計算機自動輸出實驗結果。

2 結 果

青年組T3～T12胸椎松質骨7 200 s應上升量(0.31%)大于老年組(0.20%)(P<0.05)。見圖1。兩組T3～T12胸椎松質骨蠕變曲線 兩組T3～T12胸椎松質骨蠕變函數曲線經計算機擬合后見圖2。由圖1可知蠕變曲線是以指數關系變化的，因此設:J(t)=a+be-t(1)令φ(ab)=∑[J(t)-J實]i2

分別將兩組試樣蠕變實驗數據代入(2)式，解出兩組試樣的a、b值，將兩組試樣的a、b值分別代入(1)式得出兩組試樣的歸一化蠕變函數方程如下：

圖1 兩組T3～T12胸椎松質骨蠕變曲線

圖2 兩組T3～T12胸椎松質骨歸一化蠕變函數曲線

3 討 論

就解剖學結構及生物力學功能而言，胸段與頸椎及胸腰段相比具有其特殊性。因此，有必要對其損傷特性及治療選擇進行探討以提高認識。Hanley等〔2〕對骨折分類進行了研究，把骨折分為壓縮骨折、骨折脫位、爆裂骨折、爆裂脫位。Krengel等〔3〕報告了對14例胸椎骨折合并不完全性脊髓損傷者早期減壓、復位及內固定手術取得滿意療效。Place等〔4〕報告了融合加內固定、椎板切除及非手術治療113例胸椎骨折合并完全性截癱患者5年以上的隨訪結果。Bonlman等〔5〕報告了17例胸椎骨折合并不完全癱瘓行椎板切除術治療效果。組關于胸椎生物力學研究報道較少。

實驗方法有以下幾種特征：①記錄了青年和老年尸體胸椎松質骨在同一實驗速度，同一環境溫度下的蠕變特性。②按年齡分組，均為男性(實驗設計，分組分析)避免了因年齡和性別產生的偏倚。③通過實驗得出的數據可以定量比較兩組蠕變特性。實驗結果表明蠕變初期變化率較快，說明松質骨骨內固有的膨脹壓與局部的壓力致水分向外溢出的速度快，隨著松質骨骨內壓不斷溢出，其固有的膨脹壓與局部的壓力差減少因此后期應變上升緩慢。實驗結束將試樣破壞后，大體觀察青年組胸椎松質縱向截面發現，骨小梁排列細密，老年組胸椎松質骨骨小梁排列稀疏，孔隙較大，部分骨小梁斷裂，具有明顯的骨質疏松的特點。骨的微觀結構退化致使骨脆性增加以及易于發生骨折。骨量減少，包括骨礦物質和骨基質減少等；骨的微觀結構退化表現為骨小梁變細、變稀，乃至斷裂，實際上是一種微骨折，致使周身骨骼疼痛；骨的脆性增加，強度下降，難以承受原來載荷〔6〕。分析認為老年組胸椎松質骨由于松質骨的纖維結構退化、骨小梁排列發生變化，所以其蠕變特性發生了改變。65歲后的男性普遍存在不同程度的骨質疏松，70歲以后出現較快的骨丟失〔7〕。老年男性應注意預防骨質疏松的發生和發展，尤其注意避免發生各種骨折。老年人應多攝取鈣和維生素。改變不良生活習慣， 如吸煙、飲酒和飲用咖啡等，同時還要經常堅持適度體育鍛煉,不僅對于骨量的積累和減少骨量的丟失有積極作用而且還有助于提高機體的靈活性和敏感性,從而減少意外受傷的機會〔8〕。

4 參考文獻

1馬洪順，武云濤，張 翹，等.加壓螺絲釘內固定股骨脛骨折的蠕變實驗〔J〕.中國組織工程研究與臨床康復，2009；13(13)：2451-4.

2Hanley EN Jr,Eskay ML.Thoracic spine fractures〔J〕.Orthopedics,1989；12:689-96.

3Krengel WE,Anderson PA,Henley MB.Early stabilization and decompression for incomplete paraplegia due to a thoracic-level spinal cord injury〔J〕.Spine,1993；18(14):2080-7.

4Place HM,Donaldson DH,Brown CW,etal.Stabilization of thoracic spine fractures resulting in complete paraplegia.A long-term retrospective analysis〔J〕.Spine,1994;19(15):1726-30.

5Bohlman HH,Freehater A,Dejak J . The results of treatment of acute injuries of the upper thoracic spine with paralysis〔J〕.J Bone Joint Surg Am,1985;67(3):360-9.

6馬洪順，陸 有，王曉晨，等.骨質疏松對骨生物力學性質影響的實驗研究〔J〕.中國生物醫學工程學報，2003；22(4)：364-9.

7劉忠厚.骨質疏松學〔M〕.北京：科學出版社，1998：553.

8李 佳.老年人與骨質琉松〔J〕. 首都醫藥,2000；7(9):58.