1材料与方法

　　材料来源和性能

　　本实验选用吉林市碳素厂生产的聚丙烯腈丝碳纤维，具有高纯度、高强度、高模量、强性大、重量轻、耐高温、热稳定性好，血液和组织相容性好以及无毒性等特点。主要性能指标为：含碳量95%，抗张强度≥300kg/mm2,弹性模量≥20t/mm2,断裂伸度≥1.5%，密度1.75g/cm3，单丝直径6.8μm。此纤维可制备成各种规格，如碳网、碳带、碳布等，为临床应用提供了方便。

　　1.2  碳纤维网修复股骨头缺损实验

　　1.2.1   实验方法

　　选择多根碳纤维组成粗细适宜的碳纤维束制成适合于家兔股骨头大小的多个碳纤维网放入75%酒精中浸泡、消毒备用。

　　选用健康成龄家兔40只，体重2.5~3.5kg，雌雄不限，随机分成2组，实验组20只，对照组20只，在2%戊巴比妥钠（30mg/kg）静脉麻醉和无菌条件下分组手术。实验组，在左侧髋关节上方做切口，逐层分离肌肉，暴露髋关节囊，在关节囊中部横断，暴露股骨头，切断股骨头韧带，在股骨头顶端用器械去掉约4mm×4mm，深约2~3mm的骨质（相当于股骨头2/3部位），再从同一侧髋嵴处取一小块骨剪碎，填于缺损处，套上预先制备的碳纤维网，以固定碎骨，在股骨颈处扎紧，确认此网不能脱落后，还纳股骨头缝合关节囊，逐层缝合肌肉及皮肤，术后患侧肢体不固定，用普通饲料喂养。对照组，手术方法及植入碎骨方法相同，用手术丝线作固定。

　　1.2.2  观察指标

　　1）一般情况：术后有无出血，动物的活动状态，手术切口有无感染及排斥反应。

　　2）X线摄片观察：选实验组动物和对照组动物各4只在术后马上摄片作为对照观察，所有动物每隔3周分别摄片观察12周内植入区内新骨成活情况，并将观察结果分为3级：1级成活，2级部分成活，3级无成活。

　　3）组织学观察：术后第6，12周时分别取各组植入区的标本，经福尔马林固定，石蜡切片，HE染色，在光学显微镜下观察，另外取骨同时进行大体观察植入区新骨形成情况。

　　2   结   果

　　2.1    动物一般情况

　　术后3天内实验组和对照组动物术侧肢体不能负重跛行，4~6天逐渐恢复正常活动，3只动物因气候变化死亡未计入本文中（实验组1只、对照组2只）。全部动物手术切口无感然、无红肿及分泌物溢出和排异反应，手术切口一期愈合。

　　2.2X线检查结果

　　实验组和对照组动物在术后第3周X光片对比观察不明显；第6周X光片对比观察，对照组X光片股骨头植骨区呈模糊状，证明充填的碎骨已开始坏死，实验组X光片植入区的骨质轮廓不整齐，与股骨头的阴影成为一体，证明移植的碎骨已成活，并与宿主骨（股骨头）融为一体；第9周和第12周摄X片观察，对照组X光片股骨头植骨区呈凹陷透光区，可以证明充填的碎骨已经坏死，而实验组（除1例外）的X光片股骨头植骨区阴影加深，轮廓清楚，与股骨头边界弧形一致，X光片观察骨成活均为1级。

　　2.3大体标本及组织学观察

　　1）大体标本：第6周各组取材4例观察，实验组碳纤维网无脱落及损坏，缺损处充填的碎骨无脱落，外观呈红色，表面部分非常粗糙，对照组骨缺损处充填的碎骨无1例长上。第12周全部处死实验动物取材观察，实验组碳纤维网部分磨破，移植骨已基本长平，但表面还有些粗糙，部分磨碎的碳纤维沉积在移植缺损处新骨的表面，使新骨表面略显灰色，关节囊与碳纤维融合一起，关节腔内滑液的量和颜色呈正常状态。

　　2）镜下观察：原股骨头处的表面关节软骨光滑，组织液也完好，新骨表面粗糙，骨质呈松质骨状态，表层骨质内有碳纤维。内部呈不规则松质骨状态，局部夹杂有结缔组织。

　　3    讨 论

　　3.1碳纤维是一种新的骨移植诱导材料

　　选择理想的人工材料修复骨缺损是目前被关注的问题。80年代以来，很多学者选择了几种人工材料用于修复骨缺损的实验和临床应用【3，4，6】，实验结果表明，这几种材料存在制备过程较复杂，制备条件要求过高，需进一步纯化等问题。碳纤维已被一些学者用于修复肌腱、韧带等软组织的实验研究和临床实践【1，2，7】，用于骨缺损的修复尚未见报道。通过用于修复软组织和我们的实践证明，碳纤维无毒性、无刺激性，具有组织相容性和血液相容性，并具诱导能力强、成骨速度快、用量少、成本低、制备简单等优点。

　　3.2碳纤维成骨的原理

　　目前，此材料的成骨原理还不十分清楚。Jenkins等【7】在进行碳纤维置换山羊跟腱及十字韧带生成，在成纤维细胞出现类腱组织形成时期，碳纤维又起一个支架作用，便于成纤维细胞长入。碳纤维的优越之处，不仅赖于它的强度，更主要的是它的诱导能力，是以一种独特的方式诱导生成类似原来的生物移植体。Urist[8]认为，各种有机或无机的生物材料植入动物体内引起新骨生成，主要是通过诱导方式，而这种诱导成骨是以体内的生化反应为基础的，吴祖尧【5】指出，任何生物和非生物的三维结构物质，只要生物相容性好，只要与宿主的血管床和成骨性细胞紧密接触，它们都可成为生长新骨的支架；但一定要与成骨性细胞的组织接触，才具有诱导成骨作用；成骨是由骨祖细胞繁殖、生长、成熟为骨母细胞和骨细胞而成，它们的成骨特性是从胚胎时期就已固有，并永恒不变。结合本文观察到的现象，可以认为碳纤维植入骨缺损早期起到一个支架作用，然后是以组织化生为主的诱导成骨过程，进而达到修复骨缺损区。

　　3.3碳纤维修复骨缺损临床应用展望

　　从本文实验结果来看，碳纤维是一种较为理想的骨移植骨成活诱导材料，由于碳纤维来源可靠，保存和使用方便而且价廉，因此可作为一种较理想的生物材料，可希望在临床进行骨移植中广泛使用。

　　参考文献：

　　【1】李汉民，顾云五，尚天裕，等。碳纤维在医学方面的应用[J].中华骨科杂志，1984，4（4）：215

　　【2】蔡云龙，陆一农，李加寿，等。碳纤维材料临床应用52例初步报告[J]。中华外科杂志，1985，23（2）：745.

　　【3】肖建德，朱通伯，杜靖远，等。胶原烃基磷灰石（CHA）人工骨的研制及动物实验结果[j].中华骨科杂志，1988，8（3）：222