骨水泥的成分种类及医疗作用机理
骨粘固剂俗称骨水泥，骨水泥是一种用于骨科手术的医用材料，由于它的部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑、装修用的白水泥。1951年，瑞典Klaer用PMMA作为髋关节假体固定材料；1958年Charnley深入研究并推广使用，从而使骨粘固剂固定假体置换获得成功；我国1978年研制成功并应用与临床。
骨水泥粘度分为高粘、中粘、低粘。骨水泥的粘度是它本身的硬度和流动性结合。不同粘度的骨水泥水粉混合要求不同。其中，高粘度骨水泥混合顺序是先液剂后粉剂，并且成形时间短，工作期长。适合用在膝关节假体置换手术中，不使用骨水泥枪。低粘度骨水泥混合顺序是先粉剂后液剂，面团期时间短，适合用在椎体成形术及椎体后凸成形术中。中粘度骨水泥适合用在髋关节假体置换中。
组成成分
骨水泥主要由聚甲基丙烯酸甲脂（粉剂）和单体丙烯酸甲脂（液剂）聚合而成，包括两部分灭菌包装，第一部分是PMMA颗粒粉剂。PMMA无气味，性能稳定。 粉剂包装在塑料或纸质袋中。第二部分是甲基丙烯酸甲酯单体的液体。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。为了安全考虑，液体装入安瓿中。骨水泥由白色粉末和无色带刺激气味的液体两部分制剂组成，使用时，只要按一定比例，将它们倒在一起调和，即可在室温下发生聚合反应。
骨水泥分类
生物骨水泥在发展过程中形成了两大体系：生物相容性较差的PMMA骨水泥和生物相容性良好的磷酸钙骨水泥。
1、PMMA 骨水泥。以聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（polymethyImethacrylate cement, PMMA），为代表的传统丙烯酸酯类骨水泥是一种由粉剂和液剂组成的室温自凝粘结剂。但PMMA属于生物惰性材料，不能与宿主骨组织形成有机的化学界面结合，另外凝固聚合过程中产生热量、单体的细胞毒性作用、可操作时间有限等不足也限制了其临床应用。
2、CPC 骨水泥。磷酸钙骨水泥（Calcium Phosphate Cement, CPC）最早由美国的Brown和Chow于 20世纪80年代提出，CPC是由一种或几种磷酸钙盐粉末的混合物与调和用的液相发生水化发应，在生理条件下能自固化，如：在温度(37 ℃)、 湿度(100 %)条件下发生水化反应得到与人体骨组织相近的固化产物－羟基磷灰石或透钙磷灰石，因此具有一定的可降解性和良好的生物相容性。
作用机理
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，它仅仅靠面团期的塑形特点，将骨水泥压入骨与假体之间固化，与多孔松质骨进行咬合牢固形成微观交锁和容积填充两种机制。开始像砂浆，进而如同稀粥，接着变成面团一样，可以揉捏、挤压成任意形状，最后逐步固化，整个过程只有十几分钟。医生在其硬化前，将它置于准备更换关节的部位，随即安上人工关节。等到反应结束，局部温度稍微升高。摸上去有些发烫。此时，与优质建筑水泥同样坚固的骨水泥便成功地将人工关节与人体骨骼镶嵌，并牢牢地固定了。手术后经过短期康复，换上的关节即可发挥作用。如为人工髋关节置换，这时便可下地行走。这种固定相当牢靠，可保持十几年，乃至二十几年。
微观绞锁固定指骨水泥浸入松质骨内形成界面上的嵌入。有助于将骨水泥与骨表面间的剪切应力转化为压应力，使界面强度明显提高，还可避免假体在界面上的微动。容积填充是将骨水泥完全均匀分布在假体与骨质之间，起到应力传导作用。如果没有骨水泥，假体与骨床之间通过少数点状接触传导载荷，将造成接触部位的局部应力增高。
实现微观绞锁需要满足条件：（1）骨表面保留缝隙（骨小梁或微孔）；（2）低粘性骨水泥；（3）维持加压。
骨水泥容积充填要满足条件：（1）彻底清洗髓腔；（2）减少髓腔出血；（3）均匀、充分填充。
骨水泥粘度期
1、混合期。又称粥状期/搅拌期：匀浆化，液体状。聚合体在单体中的溶解膨胀刚刚开始，单体的聚合也仅仅处于起步阶段，既感觉不出温度的变化，也看不到粘度的变化。粉末与液体依然彼此分开，粉末沉在底部，透明的单体浮在上面。经不断搅拌后，骨水泥呈灰白色，稀粥状。
2、粘丝期。又称等待期/出丝期，混合物变稠，牵拉出丝。在不断的搅拌下，混合物开始变粘稠，单体与聚合体的界限变得不清了，但尚无明显的温度变化，并逐渐成为浆糊状，用搅拌棒将骨水泥挑起时，可抽出细丝，细丝越来越多，预示即将成团，如图5所示。此时，将骨水泥从容器中取出，放在手套上。
3、成团期。又称面团期/工作期/应用期：开始不粘手套，温度增高，填充骨水泥，置入假体。出丝期的骨水泥，可粘附在手套上，经过一段时间揉槎，变成表面光滑，不粘手套的面团状。此时聚合反应速度加快，开始产热，应尽快将骨水泥置入骨面与人工假体之间进行粘合。
4、固化期。又称硬化期/凝固期：温度急剧升高，假体固定，骨水泥硬化。面团状的后期，聚合反应剧烈进行，温度明显升高，在1-2min之间温度可上升到100℃左右（温度达峰值）。整个聚合反应接近结束，单体所剩无几，温度逐渐下降，骨水泥已经固化成形，使人工假体与骨水泥坚实固定。室温越高，骨化越快。
提示：不同粘度的骨水泥四个期时间不同。无论哪一种骨水泥搅拌时间是30秒；高粘度骨水泥几乎不需要等待、工作时间长、固化时间长；中粘度骨水泥需要等待1分钟、工作时间类似于高粘度骨水泥；低粘度骨水泥等待时间比较长，而工作时间短、固化快。R高粘度骨水泥适用于膝关节、MV中粘度骨水泥适用于髋关节和膝关节、LV低粘度骨水泥适用于小关节，如：手指、肘、肩，较狭窄的骨髓腔。水泥髋关节需要配合骨水泥注射器，MV最合适，也有医生将LV用于髋关节手术。
（东方红星 文/李烈；资料来源：百度文库，实用骨科学，好大夫网，航空总医院脊柱科，北京大学第一医院骨科，配图/网络）
北京大学第一医院骨科脊柱健康中心 脊柱矫正 咨询电话：15311449806
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