青年与老年尸体T3～T12胸椎松质骨蠕变特性对比

彭传刚 杨 琦 罗 民 李 鹏

(吉林大学中日联谊医院，吉林 长春 130031)

脊柱骨折多见于颈段及胸腰段，而发生于胸椎者少见。以往的研究多为研究动物或人青年尸体腰椎松质骨的力学特性，青年与老年尸体胸椎松质骨蠕变特性研究罕见报道。近年由于骨质疏松、重建、骨再造、矫形外科开展的人工关节置换术等都需要了解松质骨的力学特性。鉴于临床实际的需要，本文对国人老年和青年新鲜尸体胸椎松质骨进行蠕变实验研究。

1 材料与方法

1.1材料 实验标本取自正常国人新鲜尸体4具，25、27、70、76岁各1具。由吉林大学医学部提供。人死亡后1 h内，解剖尸体取出胸段脊柱T3～T12标本。立即装入塑料袋中密封后置于-20℃冰箱内保存。

1.2仪器、设备 日本岛津制作所生产的电子万能试验机，长春市第三光学仪器厂生产的读数显微镜。

1.3蠕变实验方法 取青年组和老年组各10个试样进行压缩应力松弛实验。试样长10 mm，宽5 mm，高5 mm。按参考文献〔1〕的方法分别对每个标本预调处理后正式实验。将试样装入pH 7.4的生理盐水有机玻璃缸内，将有机玻璃缸置于电子万能试验机工作台上，标本上端部与试验机压头接触。试验机带有-35℃～250℃环境温箱，可自动调节温度和保持恒温。本实验在(36.5±1.0)℃进行，以50%/min的应变增加速度对标本施加应变，当青年组应变达到0.48%，老年组应变达到0.42%；青年组应力达到0.38 MPa，老年组应力达到 0.38 MPa时使应力保持恒定，应变随时间改变不断上升。计算机程序设定实验时间为7 200 s。达到设定时间后，控制机器的计算机自动输出实验结果。

2 结 果

青年组T3～T12胸椎松质骨7 200 s应上升量(0.31%)大于老年组(0.20%)(P<0.05)。见图1。两组T3～T12胸椎松质骨蠕变曲线 两组T3～T12胸椎松质骨蠕变函数曲线经计算机拟合后见图2。由图1可知蠕变曲线是以指数关系变化的，因此设:J(t)=a+be-t(1)令φ(ab)=∑[J(t)-J实]i2

分别将两组试样蠕变实验数据代入(2)式，解出两组试样的a、b值，将两组试样的a、b值分别代入(1)式得出两组试样的归一化蠕变函数方程如下：

图1 两组T3～T12胸椎松质骨蠕变曲线

图2 两组T3～T12胸椎松质骨归一化蠕变函数曲线

3 讨 论

就解剖学结构及生物力学功能而言，胸段与颈椎及胸腰段相比具有其特殊性。因此，有必要对其损伤特性及治疗选择进行探讨以提高认识。Hanley等〔2〕对骨折分类进行了研究，把骨折分为压缩骨折、骨折脱位、爆裂骨折、爆裂脱位。Krengel等〔3〕报告了对14例胸椎骨折合并不完全性脊髓损伤者早期减压、复位及内固定手术取得满意疗效。Place等〔4〕报告了融合加内固定、椎板切除及非手术治疗113例胸椎骨折合并完全性截瘫患者5年以上的随访结果。Bonlman等〔5〕报告了17例胸椎骨折合并不完全瘫痪行椎板切除术治疗效果。组关于胸椎生物力学研究报道较少。

实验方法有以下几种特征：①记录了青年和老年尸体胸椎松质骨在同一实验速度，同一环境温度下的蠕变特性。②按年龄分组，均为男性(实验设计，分组分析)避免了因年龄和性别产生的偏倚。③通过实验得出的数据可以定量比较两组蠕变特性。实验结果表明蠕变初期变化率较快，说明松质骨骨内固有的膨胀压与局部的压力致水分向外溢出的速度快，随着松质骨骨内压不断溢出，其固有的膨胀压与局部的压力差减少因此后期应变上升缓慢。实验结束将试样破坏后，大体观察青年组胸椎松质纵向截面发现，骨小梁排列细密，老年组胸椎松质骨骨小梁排列稀疏，孔隙较大，部分骨小梁断裂，具有明显的骨质疏松的特点。骨的微观结构退化致使骨脆性增加以及易于发生骨折。骨量减少，包括骨矿物质和骨基质减少等；骨的微观结构退化表现为骨小梁变细、变稀，乃至断裂，实际上是一种微骨折，致使周身骨骼疼痛；骨的脆性增加，强度下降，难以承受原来载荷〔6〕。分析认为老年组胸椎松质骨由于松质骨的纤维结构退化、骨小梁排列发生变化，所以其蠕变特性发生了改变。65岁后的男性普遍存在不同程度的骨质疏松，70岁以后出现较快的骨丢失〔7〕。老年男性应注意预防骨质疏松的发生和发展，尤其注意避免发生各种骨折。老年人应多摄取钙和维生素。改变不良生活习惯， 如吸烟、饮酒和饮用咖啡等，同时还要经常坚持适度体育锻炼,不仅对于骨量的积累和减少骨量的丢失有积极作用而且还有助于提高机体的灵活性和敏感性,从而减少意外受伤的机会〔8〕。

4 参考文献

1马洪顺，武云涛，张 翘，等.加压螺丝钉内固定股骨胫骨折的蠕变实验〔J〕.中国组织工程研究与临床康复，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马洪顺，陆 有，王晓晨，等.骨质疏松对骨生物力学性质影响的实验研究〔J〕.中国生物医学工程学报，2003；22(4)：364-9.

7刘忠厚.骨质疏松学〔M〕.北京：科学出版社，1998：553.

8李 佳.老年人与骨质琉松〔J〕. 首都医药,2000；7(9):58.