BMC Surg：假体温度对骨水泥固定生物力学性能影响的实验研究

全膝关节置换术(TKA)是用于缓解终末期骨关节炎或类风湿性关节炎患者关节疼痛的最常用手术之一。近年来，由于其良好的临床效果，对关节置换术的需求急剧增加。同样，肩关节、肘关节等其他类型的关节置换手术也在增加。但与此同时，膝关节置换术的并发症和再入院的各种原因也在增加。种植体失败的两个主要原因是无菌性松动和感染。无菌性松动可以由多种原因引起，包括在加载过程中种植体相对于骨的微动，种植体磨损颗粒的产生导致炎症和骨吸收，以及种植体与骨之间的骨整合不良。

骨水泥主要是由粉末聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共聚物和液体甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体组成的双组分体系。聚合过程分为四个阶段:混合、等待、加工和硬化。植入后的硬化阶段可持续数周。不理想的水泥技术和应用可导致无菌性松动，这是种植体失败的主要原因之一。因此，探索合适的条件来降低种植体松动率是必要的。我们通过改变假体的温度来考虑一个新的角度，看看是否对水泥固定强度有影响。本实验设计不同温度梯度的股骨假体和胫骨平台假体，用聚丙烯树脂基与骨水泥粘合，模拟术中粘合，通过测量模型凝固后的推出力来评估骨水泥的固定强度。

通过观察假体温度对骨水泥固定强度和孔隙度的影响，评价该方法降低TKA后假体松动率的可行性和有效性，为临床手术提供科学依据和操作指导。

方法：采用股骨假体、胫骨平台假体和聚丙烯模基模拟TKA进行骨水泥固定。在研究过程中，在不同温度(4°C、15°C、25°C、37°C、45°C)下对股骨和胫骨平台构件进行预冷或预温，然后在实验室室温(22°C)下混合和搅拌骨水泥。将假体与基托粘连在一起，37℃恒温固化24 h，推出试验验证骨水泥的硬度。

表1 股骨胫骨平台假体实验分组

图1 :固定膝关节假体

图2:正在进行的Rollout实验

图3:被推开后的关节假体

图4 胫骨平台假体与股骨假体的推出力比较

图5 胫骨平台假体的Pearson相关系数分析

图6:股骨假体的Pearson相关系数分析

图7:胫骨假体胶结孔的电镜形态

图8 股骨假体胶结孔的电镜形态

结果：股骨假体固定后的推出力高于胫骨平台假体，并且随着假体温度的升高，骨水泥固定后的推出力也呈线性增加，胫骨和股骨内假体水泥的孔隙率随温度的升高而降低。

结论：在不改变混合温度和凝固温度的情况下，股骨假体的固定强度高于胫骨平台假体。适当提高假体的温度可以增加固定强度的推出力。

文献来源：

 Chen W,  Zhang H,An experimental study on the impact of prosthesis temperature on the biomechanical properties of bone cement fixation.BMC Surg 2023 Jul 05;23(1)