磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果分析

邢君，曹玉

摘 要：探究磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果。首先分析骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥的粘接强度，选择猪肋骨作为研究对象，将36只新鲜猪胫骨平均分為6个组，并将其平均分放到两种温度下进行固化，每种温度下的固化时间不同。然后分析骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥的骨折愈合情况，选择30只健康兔作为实验对象，平均将其分为3个组，将磷酸镁骨水泥应用到骨折兔中，分析不同时期血磷、血镁和血钙离子浓度，并进行X线照片和CT检查，查看不同时期兔子的骨折愈合情况。结果表明，当固化温度为23℃时，固化时间为0.5 h和2 h的抗拉强度值分别为固化时间24 h的83.21%和97.88%;当固化温度为37℃时，固化时间为0.5 h和2 h的抗拉强度值分别为固化时间24 h的75.83%和93.30%;两种固化温度下的不同固化时间的样本抗拉强度进行两两比较，发现抗拉强度差异均无统计学意义（P>0.05）;术前和术后兔子体内血磷、血镁和血钙离子浓度差异均无统计学意义（P>0.05）;一个月后骨折部位对位线良好，磷酸镁骨水泥在使用之后能够降解吸收，达到较好的骨折愈合效果。所以骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥具有一定的粘接固定作用，对离子浓度几乎没有影响，可以在动物体内降解吸收，能够实现骨折断面的直接粘接固定，属于一种较为理想的骨水泥。

关键词：磷酸镁骨水泥;骨折;粘接;效果

中图分类号：R687.3 文献标识码：A     文章编号：1001-5922（2021）12-0074-05

Research on Application Effect of Magnesium Phosphate Cement in Adhesive Fixation of Fracture

Xing Jun， Cao Yu

（Shiyan Maternal and Child Health Hospital， Shiyan 442000， China）

Abstract：To explore the application effect of magnesium phosphate cement in fracture bonding and fixation， the first is to analyze the bonding strength of magnesium phosphate cement. Pig ribs are selected as the research object， and there are 36 fresh pig tibias divided into 6 groups on average. At the same time， they are evenly placed at two temperatures for curing， and the curing time is different at each temperature. Then the fracture healing of using magnesium phosphate cement has been observed. There are 30 healthy rabbits selected as experimental subjects， which are divided into 3 groups on average. Then apply magnesium phosphate cement to the fractured rabbits， and analyze  the ion concentration of blood phosphorus in different periods， blood magnesium and blood calcium. In addition， X-ray photographs and CT examinations has been performed to check the fracture healing of rabbits in different periods. The results show that when the curing temperature is 23℃ ， the tensile strength values for curing time of 0.5 h and 2 h account for 83.21% and 97.88% of the curing time of 24 h， respectively; when the curing temperature is 37℃， the tensile strength values account for 75.83% and 93.30%. The samples tensile strengths with different curing times at the two curing temperatures are compared in pairs， and there are no statistical significance for the differences in tensile strength （P>0.05）. And there are no statistically significance for ion concentration differences of blood phosphorus， blood magnesium， and blood calcium in rabbits before and after surgery （P>0.05）. After one month， the alignment of fracture site is good， and the magnesium phosphate cement is able to be degraded and absorbed， so as to achieve better fracture healing effect. Therefore， magnesium phosphate bone cement has a certain bonding and fixation effect for fracture， and it has almost no effect on ion concentration. Magnesium phosphate bone cement can be degraded and absorbed in animals， and it can be used to directly bond and fix the fracture section. Thus， magnesium phosphate bone cement is a relatively ideal bone cement.

Key words：magnesium phosphate cement; fracture; bonding; effect

0 引言

磷酸镁骨水泥属于一种新型无机材料，其主要成分包含氧化镁、磷酸盐和缓凝剂等，其中氧化镁属于最重要的成分，直接决定着磷酸镁骨水泥的固化反应速度;磷酸盐作为主要成分，其作用在于提供一种酸性环境和磷酸根等离子，从而有利于水化反应的进行;由于在制备磷酸镁骨水泥时需要释放大量热量，阻碍了其生成，于是使用缓凝剂能够减慢放热速率[1-2]。正是由于这些主要成分的加入，使得磷酸镁骨水泥能够顺利制备。将磷酸镁骨水泥应用到骨折粘接固定中是否能够发挥不错的治疗效果，首先需要考查的是评估该材料对人体的安全性。于是有学者对磷酸镁骨水泥遗传毒理学进行分析，应用过程中分析骨折愈合和降解行为，分析其生物相容性，实验结果表明，磷酸镁骨水泥无毒，在应用过程中不会引起基因突变和DNA损伤，而且还能够与宿主骨形成直接结合[3]。在临床上治疗粉碎性骨折的通常办法就是使用螺钉进行固定，这种方式能够对大骨折块实现有效的固定，但是针对小骨折块却很难实现很好的固定效果。而且对于打骨折快的固定，使用螺钉还存在其他方面的限制，比如在松质骨区域，螺钉能够提供比较弱的强度，固定效果比较差，可能会造成二次手术[4]。磷酸镁骨水泥的生物安全性好，具有很好的粘接强度、吸收性能好，将其应用到骨与骨的粘接中将成为可能[5]。而且将磷酸镁骨水泥以适合的粉-液比进行混合，能够具有良好的注射性，将其应用到骨折粘接固定中能够实现不错的应用效果[6]。为了进一步分析磷酸镁骨水泥治疗骨折的疗效，将其进行了实验研究，通过应用到猪胫骨中检验抗拉强度，然后将其应用到兔子中分析磷酸镁骨水泥的骨折愈合情况等。

1 材料与方法

1.1 方法

为了检测磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果，本文需要对其进行粘接强度测试和其他相关测试，由于粘接强度测试不需要使用健康活兔进行实验，只需要用到相应的胫骨即可检测磷酸镁骨水泥的粘接强度。试样中选择市场中新鲜的猪胫骨作为实验对象，一共选择36只新鲜猪胫骨作为实验对象，一共将其平均分为6个组，每组6只猪胫骨。在骨凿与胫骨平台下约3 cm处，造成胫骨内侧方形骨折断面，然后还需要将断面进行修整，使其表面积为1 cm2，该目的在于测量磷酸镁骨水泥使用之后的粘接强度。骨折断面修整之后，然后内侧使用磷酸镁骨水泥进行粘接，需要将该水泥涂抹均匀，之后加压固定15 min，完成之后将3个组试样放到23℃室温下;另外3个组试样放到37℃模拟体温中进行固化，然后再将不同温度下的3个组试样分别固化0.5、2和24 h。

实验中不仅需要检测磷酸镁骨水泥的粘接强度，还需要对其他方面因素进行分析，从而综合考量磷酸镁骨水泥的应用效果，比如测量使用磷酸镁骨水泥之后血磷、血镁、血钙浓度变化等。这些测试中需要使用到健康活兔作为实验对象，一共选择30只健康兔作为实验对象，平均将其分为3个组，每组10只兔。然后按照要求对兔子进行麻醉处理，将其以侧卧位的方式进行固定，接下来就是手术过程，整个过程都是处于无菌环境下进行操作。首先对兔进行止血处理，然后在测胫骨内踝处作皮肤切口，一层一层的切开直至胫骨内踝裸露。再在胫骨平台下大致0.5 cm处，并且和平台成45度角，用骨凿造成胫骨平台骨折，之后将多余的骨屑使用生理盐水处理干净用来涂抹磷酸镁骨水泥。磷酸镁骨水泥调和完成之后将其均匀的涂抹在骨折断端，加压固定10 min之后，将止血带进行放松处理，然后进行将伤口处进行缝合处理。涂抹磷酸镁骨水泥的一侧作为实验侧;另外一侧使用松质骨螺钉进行固定，将其作为对照侧。手术完成之后将兔子按照组别进行分开饲养，兔子能够自由活动，为了防止兔子受到感染，需要使用青霉素进行抗菌。

1.2 观察指标

1.2.1 粘接强度测试

进行粘接强度测试，主要检测磷酸镁骨水泥在骨折粘接过程中的粘接强度，如果粘接强度不符合要求，在临床应用中将达不到固定效果，所以粘接强度属于检验磷酸镁骨水泥应用效果的重要因素。实验中选择猪胫骨作为实验对象，将其分为6个组，然后使用生物材料试验机对每组进行抗拉强度测试，提前將设备的荷载速度设置为15 mm/min。当粘接界面发生脱离时，记录好此时的拉力，然后将该拉力除以断面面积即可得到试样的抗拉强度。

1.2.2 离子浓度测试

为了了解在骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥之后，动物体内的电解质离子浓度变化，在每组中选择5只白兔分别在4个不同时间点上进行采血，时间分为为手术前及手术后1、3和6个月。然后将血液进行血磷、血镁和血钙离子浓度测试。

1.2.3 大体观察

进行大体观察主要目的在于检测磷酸镁骨水泥在应用过程中的吸收程度、骨折线能够看清、骨折愈合程度等。进行大体观察同样会选择手术前、手术后1、3和6个月进行动物拍摄影像学之后，将兔子麻醉之后处死，将不同时间点上的兔子双侧胫骨上段作为实验观察标本，然后将这些标本的周围软组织剔除，最后进行大体观察。

1.2.4 影像学分析

进行影像学分析的主要目的在于检测骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥之后的愈合情况，分别在手术后的1、3和6个月进行X射线和CT片检查，查看骨折愈合情况。

1.3 统计学分析

实验过程中得到的数据使用SPSS20.0统计软件进行数据分析，抗拉强度和离子浓度值以“”进行表示，然后使用 t 检验进行比较，当“P<0.05”时，认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 血磷、血镁、血钙浓度测试结果

实验中对术前和术后3个时间点进行了血磷、血镁、血钙浓度测试，一共对6个试样进行了检测，发现血磷浓度结果中存在2个试样在检测时间不断延长时，血磷浓度逐渐降低;血镁浓度结果中，存在一个试样当检测时间不断延长时，血镁浓度不断降低的趋势;血钙浓度在4个测试时间上的波动非常小。最后对实验结果进行统计学分析，4个时间点中样本的3个浓度测试结果差异均无统计学意义（P>0.05）;对4个时间点中样本3个浓度测试结果进行两两比较分析，结果表明：每组之间差异均无统计学意义（P>0.05）。不同时间下血磷、镁、钙浓度结果如表1所示。

2.2 大体观察

分别在术后1、3和6个月对实验组和对照组进行大体观察。得到的观察结果：1个月时，实验组中骨折处还存在磷酸镁骨水泥，并且能够清晰看到骨折线;对照组骨折愈合，同样能够看到骨折线。3个月时，实验组中的磷酸镁骨水泥已经不存在，被全部吸收，能够看到结缔组织覆盖，骨折线已经变得模糊，骨折愈合;对照组中的骨折愈合良好，同样能够模糊看到骨折线。6个月时，实验组和对照组中的骨折线全部不可见，并且骨折完全愈合。

2.3 影像学检查

对每组实验在不同时间段内进行X射线、CT片等检查，发现所有实验都没有出现骨折再位移的情况。1个月对实验组和对照组进行检查时，能够清晰看到骨折线，并且骨折对位对线均表现良好，能够看到有些骨小梁穿过骨水泥;3个月进行检查时，没有看到骨折再位移，骨折线不能清晰可见，只能见到模糊的状态，并且骨折已经愈合;6个月进行检查时，其中骨折线已经完全不可见，磷酸镁骨水泥已经完全被吸收，骨折情况已经完全愈合。

2.4 粘接强度测试结果

在室温和模拟体液温度条件下，对试样进行抗拉强度测试，检测磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果。对每个试样进行拉伸强度测试之后，获得平均值作为最终的抗拉强度值，得到如表2所示的粘接强度测试结果。从表2中可看出，当固化时间和温度不同时，粘接体抗拉强度值均表现出不同差异，当处于室温条件下，固化时间为0.5和2 h时，其平均抗拉强度分别为24 h抗拉强度的83.21%和97.88%;当处于模拟体液温度下，固化时间为0.5和2 h时，其平均抗拉强度分别为24 h抗拉强度的75.83%和93.30%。可见，当固化时间不断增加时，其抗拉强度也处于不断增加的趋势。另外，从表2中还可看出，当固化时间相同，处于不同温度条件下时，抗拉强度相差并不大。对统计结果进行 t 检验，检测不同固化时间和不同温度条件下的抗拉强度进行两两比较，发现抗拉强度差异均无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

骨折粘接固定中使用的粘接剂需要具备以下性能，首先就是具备生物安全性和生物相容性，在应用过程中不会造成不良影响;然后具有较好的可靠性和易操作性，方便手术治疗过程，并且在生理环境下具有合适的粘接强度;最后还需要具有生物无可降解性，对骨折的愈合不会造成影响。通过上文的实验分析，可知磷酸镁骨水泥正好具备以上粘接剂的条件，能够将其应用到骨折断端直接粘接固定中。磷酸镁骨水泥较早是由刘昌盛等所研制，属于一种新型骨水材料，虽然该材料会发生剧烈反应，放出大量热，但是可以通过改变原材料成分或者固化液比例等方式对凝结固化时间进行调整，从而使其温度控制在一定范围内，不会对周围正常组织造成伤害[7-8]。还有学者对其生物安全性进行分析，结果表明该材料无毒，不会引起免疫反应[9]。能够在口腔科和颅骨缺损修复中发挥不错的应用效果[10]。另外，该材料具有一定的粘接强度，降解速度快等优势能够使其在骨折的直接粘接固定中发挥作用，有利于骨折愈合[11-12]。已有研究表明，将磷酸镁骨水泥应用到犬等动物中能够实现骨折粘接固定效果[7]。

本文通过选择兔子作为研究对象，将磷酸镁骨水泥应用到其骨折粘接固定中，分析不同时期下血磷、血镁和血钙离子浓度变化情况，从结果中可看出，手术之前和手术之后的3个时间点进行比较，血磷、血镁和血钙离子浓度差异无统计学意义。可以说明在兔子体内使用磷酸镁骨水泥进行骨折粘接固定并不会对血清电解质离子浓度产生不良影响，并且从兔子的反应来看，没有出现任何异常情况，更没有出现死亡情况，所以能够说明在骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥具有较高的生物安全性。

评价骨水泥的应用效果除了从生物安全性角度进行分析之外，降解性也属于主要的参考标准之一。骨水泥移植到生物体内之后必须可降解吸收，并且还要求降解速度和骨折愈合速度一致，如果不能达到一致将会影响到骨折愈合情况。从本文的研究结果可看出，通过大体观察和影像学分析，术后一个月新生骨小梁已穿过骨折线，并且磷酸鎂骨水泥逐渐被吸收。当骨折愈合完成之后，磷酸镁骨水泥也已经被完全吸收，能够说明在骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥可以完成粘接固定并促进骨折愈合。

本文还对骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥的粘接强度进行实验分析，直接选择猪肋骨作为实验对象，并且在常温环境下和体液温度对磷酸镁骨水泥进行固化，还分析了3种不同固化时间、不同条件下磷酸镁骨水泥的粘结强度。从实验中可以看出，在两种不同温度条件下，固化时间为24 h的抗拉强度比另外两个固化时间的抗拉强度大;但是当固化时间为2 h时，其抗拉强度并没有比固化时间24 h小很多，并且该抗拉强度已经具有直接粘接固定的作用，综合考虑固化时间为2 h时较为合适，并且该时间与手术完成时间相近。另外，通过分析两种温度，能够说明磷酸镁骨水泥在两种环境温度下均能够实现骨折的直接粘接固定。

4 结语

作为一种新型无机骨水泥，磷酸镁骨水泥具有良好的生物相容性、生物安全性、易降解性、易操作性、使用方便和较好粘接强度等优势，当固化温度为2 h时可以达到比较好的粘接强度，将其应用到骨折直接粘接固定中能够发挥不错的临床效果，能够促进骨折痊愈，实现骨折断面的直接粘接固定。随着科学技术的不断发展，磷酸镁骨水泥还需要经过进一步的改进优化，提高其临床应用效果，所以在未来的发展趋势中，需要着重分析磷酸镁骨水泥的性能，增强其粘接强度和综合性能，使其能够在骨折直接粘接固定发挥更好的临床效果。

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