一種鎳鈦記憶合金環抱器用于小鼠長骨骨折的內固定方法與流程

本發明涉及動物試驗領域，具體是一種鎳鈦記憶合金環抱器用于小鼠長骨骨折的內固定方法。

背景技術：

為了能夠較好的研究某一因素對于骨折愈合過程的影響，首先有必要建立合適的動物骨折模型。建立動物骨折模型是研究骨折愈合過程效率最高，效果最好且模擬程度最高的方法。因為某些在體實驗或離體實驗，如應用基因工程策略使某個特定基因從體內敲除或將過表達某因子的細胞重新放置于體內產生高水平表達產物等研究方式僅適用于動物模型，而通過對動物骨折模型的干預及相關分析可以總結出同樣適用于人類的相關信息，所以建立理想的動物骨折模型是骨折愈合相關研究的首要任務。

建立動物骨折模型的第一步是選擇合適的動物，需要考慮諸多重要的因素，包括動物與人體在解剖學結構及生物學功能的相似性，飼養周期，對干預方式的敏感性、穩定性及可控性。同時，研究成本亦需要納入考慮范疇。小鼠、大鼠、兔、狗、貓、綿羊、馬等哺乳動物均可作為研究平臺，而其中小鼠具有飼養周期短，繁殖量大，穩定性、可控性好且適合建立基因敲除及穩定表達模型等優點，因此小鼠是較為理想的選擇。另外，在臨床實踐中，發生于長骨骨干的橫形骨折最為常見，且此類骨折較其他類型骨折更容易實現良好的復位及固定，因此動物骨折模型多選擇長骨骨干的橫形骨折。

骨折后選擇何種固定方式亦是成功建立骨折模型的關鍵，目前國內外多數骨折愈合相關研究采用注射器針頭模擬髓內針固定的方式進行骨折固定，優點在于操作簡單，易于上手，且小鼠骨皮質薄，無法實現對斷端應用鋼板螺釘等材料，但無論是實施開放性骨折或是閉合性骨折，在固定后均難以避免骨折處的旋轉移位和髓內針移位，這極大影響了骨折固定的穩定性并直接造成骨折愈合研究各組或各個樣本間的一致性較差。而針對這一問題，目前尚無有效的改良或改進方法，主要靠研究者提高手術技巧和熟練程度，以及增加樣本量，篩選出一致性較好的個體納入研究。

綜上，動物骨折模型用于骨折愈合研究，特別是應用廣泛的小鼠長骨橫形骨折模型，需要解決的問題主要是骨折愈合模型的一致性。一致性體現在模型隨重復數量、觀察時間變化而保持原有狀態的程度，因此如能設計一種固定器取代髓內針，并能獲得較好的模型一致性，則對骨折愈合研究具有重要的意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種鎳鈦記憶合金微型環抱器對小鼠股骨橫形骨折進行內固定，應用于骨折愈合相關研究，能夠解決研究各組或各個樣本間的骨折愈合一致性較差的問題，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鎳鈦記憶合金環抱器用于小鼠長骨骨折的內固定方法，具體步驟如下：

(1)選多個小鼠的股骨標本，雌性和雄性的數量相同，用游標卡尺對股骨各部位進行詳細測量，同時觀察各部位的切跡和形狀差異，為內固定器的設計提供指導；

(2)根據前期測量的數據，用三維軟件設計出微型環抱器的樣圖，然后采用鎳鈦記憶合金材料進行鑄模，生成微型環抱器；

(3)微型環抱器生成后，根據成品選擇合適的手術入路及內固定器安裝方式，選取多個上述的小鼠進行預實驗，熟練操作骨折手術及內固定器植入手術；

(4)設立實驗組和對照組小鼠，分別建立股骨橫形骨折模型，采用相同的手術入路，實驗組用微型環抱器進行固定牢靠，對照組采用常規注射器針頭髓內針固定，手術后7天、14天、21天、28天、35天分別進行X線、Micro-CT掃描及三維重建分析，觀察小鼠骨痂骨折線、骨密度和骨量指標，并在每個時間點采集股骨骨折樣本進行組織形態學和生物力學測試；

(5)通過比較兩組小鼠在評價骨折愈合及骨折模型一致性的指標結果，判斷鎳鈦記憶合金微型環抱器的效果。

作為本發明進一步的方案：所述小鼠的周齡為11～13周。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明的內固定器械材料為鎳鐵記憶合金，它在不同溫度下具有不同的結構相使其在低溫狀態下可任意塑性，形變量可達8％。當溫度升高到某一臨界溫度時，形狀記憶合金立即回復到以前的幾何形狀，并產生恢復力和位移。除形狀記憶外此合金還具有良好的生物力學性能，超彈性性能，和高阻尼性能，這使其在骨折內固定方面顯示出極大的優越性。原形狀的記憶恢復特征，可產生持續加壓性，使骨折固定變得更加穩定，具有形狀記憶效應的齒臂緊密環抱固定骨折兩端，其鋸齒能較好地控制骨折端的旋轉及彎曲運動，持續的合抱力使固定牢固可靠，不影響骨膜的生長，對骨膜和髓腔的血供干擾小。

附圖說明

圖1-3為小鼠股骨和脛骨部位的數據測量圖。

圖4為微型環抱器的樣品圖。

圖5為小鼠手術后的X線圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例中，鎳鈦記憶合金環抱器用于小鼠長骨骨折的內固定步驟：

1)選取12例12周齡C57小鼠(雌雄各6例)的股骨標本，應用游標卡尺對股骨各部位進行詳細測量，如圖1-3，同時觀察各部位的切跡和形狀差異，為內固定器的設計提供指導；

2)根據前期測量的數據，利用CAD軟件和3D軟件定制設計微型環抱器的草圖，利用CAD軟件鑄模；

3)環抱器生產完成后，根據成品選擇合適的手術入路及內固定器安裝方法，選取8-10只12周齡C57小鼠進行預實驗，熟練操作骨折手術及內固定器植入流程；

4)設立實驗組和對照組小鼠，分別建立股骨橫形骨折模型，采用相同的手術入路，實驗組應用微型環抱器進行固定，對照組采用常規注射器針頭髓內針固定，術后7天、14天、21天、28天、35天分別進行X線、Micro-CT掃描及三維重建分析，觀察小鼠骨痂骨折線，骨密度，骨量等指標，并于每個時間點采集股骨骨折樣本進行組織形態學和生物力學測試。

其中，將環抱器在小鼠長骨骨折處固定的具體步驟如下：

(1)術前準備：核對小鼠編號，腹腔注射1％戊巴比妥鈉(10mg/kg)，待小鼠意識喪失，肌肉松弛，將小鼠右側股骨外側皮膚表面體毛刮除；超凈工作臺上墊泡沫塾緩沖，覆蓋無菌棉墊、小鼠取左側臥位，暴露右側股骨外側操作區；75％酒精常規消毒3次，范圍上至腹股溝、下至腳趾，無菌紗布中央剪一直徑為1.5cm孔洞，覆蓋操作區；將環抱器置于無菌冰鹽水(0-4℃)中備用。

(2)手術操作：小鼠右側股骨后外側用11號圓刀片沿股骨縱軸作1cm長皮膚切口，沿股四頭肌肌間隙向內側鈍性分離，注意輕柔操作，將軟組織損傷控制在最小水平，暴露股骨，右手持線剪于股骨干中段橫行剪開，動作迅速，保證骨折斷端整齊，然后用撐開鉗充分撐開環抱臂，持鉗將骨折斷端復位對齊，再將環抱器置于骨折斷端，保證環抱臂均勻固定骨折四周，用40℃溫熱無菌鹽水紗布熱敷1min，使得環抱器形狀復原，環抱臂緊緊抓持斷端上下，稍行加壓，使得固定牢靠。模型建立成功后用無菌生理鹽水沖洗術區，75％酒精消毒皮膚，用4-0絲線間斷縫合皮膚切口，移除孔巾。

(2)術后處理：X線照相拍攝右側股骨正側位片觀察，將小鼠放入保溫箱中復蘇，并在飲用水中添加嬰兒用對乙酰氨基酚混懸滴劑(泰諾林)3天，及青霉素160萬單位肌肉注射3天，用于術后鎮痛和消炎。

通過比較二組小鼠在上述評價骨折愈合及骨折模型一致性的指標結果，確定鎳鈦記憶合金微型環抱器作為內固定器可解決傳統髓內針固定導致的骨折愈合一致性較差的問題。

本發明中使用的微型環抱器如圖4所示。將微型環抱器植入小鼠的股骨上，手術后進行X線掃描，掃描后的結果如圖5所示。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。