隨著人口的老齡化，骨質疏松癥的發病率正在增加。骨質疏松癥是一種具有骨質減少和骨質流失的全身性多因素疾病，可損害骨骼的微結構并增加骨脆性，使之易受全身性骨折和骨病的侵害，而骨質疏松椎體壓縮性骨折是其常見的骨折。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥是增強/穩定骨質疏松性椎體壓縮骨折（OVCFs）常用的生物材料之一，如經皮椎體成形術（PVP）和球囊后凸成形術（BKP）。但由于其壓縮模量高、與骨結合弱等缺點，限制了其臨床應用。

 骨質疏松椎體壓縮性骨質修復新材料

 有了重大進展！ 

現在，針對骨質疏松椎體壓縮性骨折的修復新材料研究有了重大進展。清華大學材料學院王秀梅教授、浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院方向前教授以及寧波大學醫學院附屬醫院蔣國強教授和島津公司分析中心工程師黃軍飛先生合作，利用島津公司inspeXioSMX-225CT FPD HR設備研制了一種生物活性復合骨水泥（MC-PMMA），用于治療骨質疏松性椎體壓縮骨折。通過島津CT不僅直觀的觀察出兩種材料（PMMA和MC-PMMA）的物理特性無差異，并且使用CT彩色渲染三維圖像的特殊方法分析使用了MC-PMMA骨水泥的骨頭再生更為顯著。這種彩色渲染方法在骨科材料研究中屬于開創性的，并發表在著名期刊，THERANOSTICS刊上，影響因子8.063分，中科院分區1區。

PMMA和MC-PMMA物理特性基本無異

圖1 PMMA 和MC-PMMA的孔隙率及CT值

圖1通過島津公司inspeXioSMX-225CT FPD HR掃描PMMA和MC-PMMA兩種材料的孔隙率，發現基本上是一致的，差別不大，說明MC（礦化膠原蛋白）的加入，使材料本身的孔隙率發生改變；再分析這兩種材料的CT值,差別也不大，說明MC（礦化膠原蛋白）的加入，對于材料本身的結構特性沒有發生改變。因此從材料的物理特性上來說，兩種材料基本無異，可相互替代。

MC-PMMA明顯有助于骨骼吸收和生長

X射線顯微CT圖像顯示兩組標本均牢固地結合在宿主骨上，沒有明顯的縫隙。顯微CT三維渲染顯示了缺損和骨水泥的位置。在圖2A中，骨水泥具有高的CT值，以紅色和黃色表示，而骨頭為黑色。隨著骨水泥被骨頭取代，顏色逐漸變為綠色、藍色，后變為黑色，表明CT值逐漸降低。兩組標本在第4周時的骨水泥的CT值和骨頭體積都相似。在第8周時，MC-PMMA組的CT值下降，而PMMA組幾乎和以前相同。在第12周時，MC-PMMA組中的CT值和骨頭相似的區域比以前更多，而PMMA組的CT值始終保持不變。

圖2

骨水泥的界面外觀和CT值的差異表明，MC-PMMA組比PMMA組有更多的物質被吸收和有利骨骼生長。椎體三維圖像顯示，在術后4、8和12周，MC-PMMA骨水泥組的骨形成比PMMA骨水泥組更多（圖2B-E）。在術后4周，與PMMA對照組相比（BV/ TV，12.67±1.84％，Tb.N，0.71土0.12mm，n = 6），MC-PMMA組有骨體積百分比較高（BV / TV，24.24±3.27％，P= 0.001，n = 6），骨小梁厚度較高（Tb.N，0.93±0.21mm，P = 0.001，n = 6）。兩組樣本之間的小梁厚度（Tb.Th，0.14士0.02mm，Tb.Th，0.15±0.02 mm，P = 0.599，n = 6）或小梁間距（Tb.Sp，0.76±0.11 mm，Tb.Sp，0.78±0.14mm-1，P = 0.683，n = 6）無明顯差異。術后8周和12周，小梁厚度明顯更高（Tb.Th，0.17±0.01 mm，0.23±0.03 mm，P= 0.001，n = 6），骨體積百分比更高（BV / TV，34.89） ±4.06％，37.33±1.65％，P = 0.001，n = 6），骨小梁數比較高（Tb.N，1.57±0.11mm，2.12±0.09 mm，P = 0.001，n = 6），與PMMA組相比，MC-PMMA組的骨小梁間距較小（Tb.Sp，0.41±0.02 mm，0.30±0.01mm，P = 0.007，n = 6）， MC-PMMA組的骨骼隨著時間增長。

島津CT產品是您的科研好助手

通過使用島津公司inspeXioSMX-225CT FPD HR掃描分析，結果顯示：

在PMMA骨水泥的應用價值方面，MC-PMMA骨水泥的處理性能無顯著差異。然而，抗壓強度和抗壓模量均顯著降低。在兔模型研究中，術后8周和12周，MC-PMMA骨水泥的骨再生更為顯著（皮質骨厚度、成骨細胞面積、新骨面積和骨內生長百分比均顯著升高）。MC-PMMA骨水泥表現出良好的適應性力學性能和生物相容性，在臨床上可用于替代商業PMMA骨水泥治療骨質疏松性椎體骨折。

島津公司inspeXioSMX-225CT FPD HR相比其他工業及醫療CT，不僅掃描速度快（快43秒得到CT圖像），而且圖像清晰（CT圖像大可分辨4微米），適合科研機構篩查處理大批量的樣品。通過多種后處理軟件，精確的展示出感興趣區域及分析統計數據，為科研人員節省寶貴的時間和提供詳實的圖片資料。

參考文獻

Zhu J, Yang S, Cai K, Wang S, Qiu Z, Huang J, Jiang G, Wang X, Fang X. Bioactive poly (methyl methacrylate) bone cement for the treatment of osteoporotic vertebral compression fractures. Theranostics 2020; 10(14):6544-6560.doi:10.7150/thno.44428.

撰稿人：黃軍飛