早读 | 全方位讲解骨水泥的应用及技巧，值得收藏！

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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

• 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

国外产品

CMW      (Howmedica)  

Coriplast 3    (Corin)

OsteoBond    (Zimmer)

Osteopal    (Biomet)

Palacos   （Biomet）

Simplex P    (Howmedica)

Sulfix-6    (Sulzer)

Zimmer LVC    (Zimmer)

……

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）

……

进口骨水泥产品

产地：英国Corin公司

粘度：低

国产骨水泥产品

产地：天津

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。 

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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。

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℃ 。

• 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。

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。

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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

• 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

• 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。

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

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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骨水泥调制方法

骨水泥调制的三种方法

• 手工搅拌

• 离心搅拌
  

• 真空搅拌
  

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

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

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

搅拌对空泡形成的影响----显微镜观

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

第一代骨水泥技术——手工搅拌，指压填充

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

髓腔刷

髓腔脉冲冲洗装置

骨水泥塞：可吸收骨水泥栓塞Plugin’Tech

骨水泥枪

由远而近的股骨髓腔填充

远端中位器

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

真空搅拌

近端中位器

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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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

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。 

• 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。

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。

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。

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。

• 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。

• 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。

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。