不同骨密度下部分皮质骨切除对全缝线锚钉与传统缝线锚钉的生物力学影响

摘要

本文介绍了一种评估部分去皮质化对不同密度 Sawbones 中全缝线锚钉（ASAs）和传统缝线锚钉（CAs）生物力学影响的实验方案。

摘要

尽管生物力学测试已证实骨皮质刮除与锚钉失效载荷之间存在相关性，但部分骨皮质刮除对全缝线锚钉生物力学性能的影响仍不明确。本研究旨在评估部分骨皮质刮除对不同密度锯骨模型中全缝线锚钉和传统缝线锚钉生物力学性能的影响。实验在未刮除、部分刮除和完全刮除骨皮质的锯骨模型中测试缝线锚钉的性能。共评估两种类型的全缝线锚钉和一种传统锚钉。采用两种双相聚氨酯泡沫材料模拟正常骨组织（密度为0.32 g/cm³，即20磅每立方英尺，pcf 20）和骨质疏松骨组织（密度为0.16 g/cm³，即10磅每立方英尺，pcf 10）。施加循环载荷并记录峰值位移。循环加载试验后，对未失效的锚钉进行拉伸至失效测试。记录循环次数、峰值位移、最大失效载荷及失效模式。

首先，峰值位移显著受到骨密度和锚钉类型的影响：正常骨模型的峰值位移低于骨质疏松模型，而传统螺钉型锚钉的峰值位移始终低于全缝线锚钉。相比之下，骨皮质切除程度——无论未切除、部分切除还是完全切除——对峰值位移均无显著影响。其次，在骨质疏松骨模型（10磅/立方英尺）中，部分切除组与未切除组之间的失效载荷无显著差异，但这两组均显著高于完全切除组。

引言

肩袖撕裂是导致肩部疼痛的最常见原因，而关节镜下肩袖修复术因其良好的临床疗效成为主要的治疗选择。缝线锚钉在此手术中起着至关重要的作用。缝线锚钉的技术进步显著提高了锚定稳定性并促进了愈合率^1,2,3。全缝线锚钉（ASAs）是一类较新型的锚钉，主要由两部分组成：缝线材料和鞘管^4,5。当锚钉插入骨组织后，通过牵拉ASAs的缝线材料使其展开，将鞘管收束成多种形状，同时套筒被压缩固定于皮质骨上^3,6。与传统缝线锚钉（CAs）相比，ASAs可形成更小的骨隧道，从而实现更多的固定点并减少骨组织损伤^7,8。因此，这类锚钉在临床手术中的应用正日益受到青睐。

肩袖止点脱皮质术是一种在肩袖修复中广泛应用的技术，通过释放内源性骨髓物质来促进肌腱-骨愈合⁹。临床上常采用脱皮质术以增强肌腱-骨缝合锚定点的愈合反应。该技术由 M....

方案

本研究使用了合成骨模型。未涉及人类或动物受试者，无需伦理审批。

1. 缝合锚钉准备

注意：请将锚点储存于干燥、室温条件下，直至使用。商品标识信息见材料表。

1. 准备三种锚钉类型。
   1. 选择全缝线锚钉1（ASA1 = UHT）。为遵循本方案，请确保ASA1由一根扁平编织的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）管构成，内穿UHMWPE缝线，预扩孔钻头直径为2.8 mm，植入后扩张至4.5 mm。
      注意：其结构特征为可塌陷的圆柱形构造，在张力作用下形成皮质下球状结构。
2. 选择全缝线锚钉2（ASA2 = Y-Knot）。为遵循本方案，请确保ASA2由一根扁平编织的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）管构成，内穿UHMWPE缝线，预扩孔钻头直径为2.8 mm，植入后扩张至5.0 mm。
   注意：其结构特征为可塌陷的圆柱形构造，在张力作用下形成皮质下球状结构。
3. 选择传统螺钉型锚钉（CA = Biocorkscrew）。为遵循本方案，请确保CA由聚醚醚酮（PEEK）制成，螺钉外径为4.5 mm。
   注意：其结构特征为全螺纹设计。

2. 骨模型制备

结果

循环测试
在CD组中，1个UHT锚钉和3个Y-Knot锚钉在从10个pcf测试块中拔出时发生失效。在PD组中，1个Y-Knot锚钉在从20个pcf测试块中拔出时发生失效。在ND组中，所有锚钉均通过了循环测试。

循环测试期间的峰值位移列于表1中。值得注意的是，无论骨密度或锚钉类型如何，ND组、PD组和CD组之间的峰值位移均未观察到显著差异（所有P > 0.05）。因此，骨皮质切除术对循环测试中的峰值位移无影响

在UHT锚钉组和CA组中，pcf 20测试块的峰值位移显著低于pcf 10（两者P < 0.05）。Y-Knot锚钉组中未观察到显著差异（图3）。

亚组分析显示，在部分脱皮质处理后，UHT锚钉在pcf 20测试块中的峰值位移显著低于在pcf 10测试块中的峰值位移（表2）。

讨论

本研究通过检测两种经皮缝合锚钉（ASA）和一种传统锚钉（CA）在不同骨密度骨块中的生物力学性能，分析了去皮质对缝合锚钉性能的影响。峰值位移受骨密度（在正常骨模型中较低）和锚钉类型（在传统螺钉型锚钉中较低）的影响，而去皮质程度无显著影响。在骨质疏松模型中，部分去皮质组与未去皮质组的失效载荷无显著差异，但两者均高于完全去皮质组的数值。

尽管以往的研究已强调了皮质骨完整性在ASA生物力学性能中的重要性^10,11，但尚无研究探讨部分去皮质化的影响。本研究通过证明部分去皮质化不会影响ASA的生物力学特性，填补了这一空白。具体而言，ND、PD和CD组之间的峰值位移未观察到显著差异。在失效载荷方面，部分去皮质化对ASA或CA的失效载荷均无影响。相比之下，完全去皮质化对失效载荷的影响则依赖于骨密度。在pcf 20测试块中，完全去皮质化仅影响Y-Knot锚钉的失效载荷。然而，在pcf 10测试块中，无论锚钉类型如何，CD组的失效载荷均显著低于ND组和PD组。这表明维持皮质骨完整性对于.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
生物锚钉	Arthrex, Naples, USA	AR-1927bcf-45	传统螺钉型缝合锚钉 (CA)
Bluehill Universal	Norwood, MA, USA	E10KNBL5086	力学测试控制台软件
计算机数控 2030 雕刻机	JPX Technology Co., Shenzhen, China	JD2030F400W	计算机辅助研磨工具
Instron, E10k,	Norwood, MA, USA	E10KNBL5086	力学测试机
Mach3Mill	ArtSoft Corporation, Sarasota, FL,USA	Mach3 R3.043.066	三轴数控控制软件
Pcf 10 Sawbone	Pacific Research Laboratories, Vashon, WA, USA	1522-319	骨质疏松骨模型
Pcf 20 Sawbone	Pacific Research Laboratories, Vashon, WA, USA	1522-315	正常骨模型
UHT	Star, Beijing, China	F19000001	全缝线锚钉 2 (ASA 1)
Y-Knot RC	ConMed, New York, USA	YPRC02	全缝线锚钉 1 (ASA 2)