一种镍钛记忆合金环抱器用于小鼠长骨骨折的内固定方法与流程

本发明涉及动物试验领域，具体是一种镍钛记忆合金环抱器用于小鼠长骨骨折的内固定方法。

背景技术：

为了能够较好的研究某一因素对于骨折愈合过程的影响，首先有必要建立合适的动物骨折模型。建立动物骨折模型是研究骨折愈合过程效率最高，效果最好且模拟程度最高的方法。因为某些在体实验或离体实验，如应用基因工程策略使某个特定基因从体内敲除或将过表达某因子的细胞重新放置于体内产生高水平表达产物等研究方式仅适用于动物模型，而通过对动物骨折模型的干预及相关分析可以总结出同样适用于人类的相关信息，所以建立理想的动物骨折模型是骨折愈合相关研究的首要任务。

建立动物骨折模型的第一步是选择合适的动物，需要考虑诸多重要的因素，包括动物与人体在解剖学结构及生物学功能的相似性，饲养周期，对干预方式的敏感性、稳定性及可控性。同时，研究成本亦需要纳入考虑范畴。小鼠、大鼠、兔、狗、猫、绵羊、马等哺乳动物均可作为研究平台，而其中小鼠具有饲养周期短，繁殖量大，稳定性、可控性好且适合建立基因敲除及稳定表达模型等优点，因此小鼠是较为理想的选择。另外，在临床实践中，发生于长骨骨干的横形骨折最为常见，且此类骨折较其他类型骨折更容易实现良好的复位及固定，因此动物骨折模型多选择长骨骨干的横形骨折。

骨折后选择何种固定方式亦是成功建立骨折模型的关键，目前国内外多数骨折愈合相关研究采用注射器针头模拟髓内针固定的方式进行骨折固定，优点在于操作简单，易于上手，且小鼠骨皮质薄，无法实现对断端应用钢板螺钉等材料，但无论是实施开放性骨折或是闭合性骨折，在固定后均难以避免骨折处的旋转移位和髓内针移位，这极大影响了骨折固定的稳定性并直接造成骨折愈合研究各组或各个样本间的一致性较差。而针对这一问题，目前尚无有效的改良或改进方法，主要靠研究者提高手术技巧和熟练程度，以及增加样本量，筛选出一致性较好的个体纳入研究。

综上，动物骨折模型用于骨折愈合研究，特别是应用广泛的小鼠长骨横形骨折模型，需要解决的问题主要是骨折愈合模型的一致性。一致性体现在模型随重复数量、观察时间变化而保持原有状态的程度，因此如能设计一种固定器取代髓内针，并能获得较好的模型一致性，则对骨折愈合研究具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种镍钛记忆合金微型环抱器对小鼠股骨横形骨折进行内固定，应用于骨折愈合相关研究，能够解决研究各组或各个样本间的骨折愈合一致性较差的问题，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种镍钛记忆合金环抱器用于小鼠长骨骨折的内固定方法，具体步骤如下：

(1)选多个小鼠的股骨标本，雌性和雄性的数量相同，用游标卡尺对股骨各部位进行详细测量，同时观察各部位的切迹和形状差异，为内固定器的设计提供指导；

(2)根据前期测量的数据，用三维软件设计出微型环抱器的样图，然后采用镍钛记忆合金材料进行铸模，生成微型环抱器；

(3)微型环抱器生成后，根据成品选择合适的手术入路及内固定器安装方式，选取多个上述的小鼠进行预实验，熟练操作骨折手术及内固定器植入手术；

(4)设立实验组和对照组小鼠，分别建立股骨横形骨折模型，采用相同的手术入路，实验组用微型环抱器进行固定牢靠，对照组采用常规注射器针头髓内针固定，手术后7天、14天、21天、28天、35天分别进行X线、Micro-CT扫描及三维重建分析，观察小鼠骨痂骨折线、骨密度和骨量指标，并在每个时间点采集股骨骨折样本进行组织形态学和生物力学测试；

(5)通过比较两组小鼠在评价骨折愈合及骨折模型一致性的指标结果，判断镍钛记忆合金微型环抱器的效果。

作为本发明进一步的方案：所述小鼠的周龄为11～13周。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的内固定器械材料为镍铁记忆合金，它在不同温度下具有不同的结构相使其在低温状态下可任意塑性，形变量可达8％。当温度升高到某一临界温度时，形状记忆合金立即回复到以前的几何形状，并产生恢复力和位移。除形状记忆外此合金还具有良好的生物力学性能，超弹性性能，和高阻尼性能，这使其在骨折内固定方面显示出极大的优越性。原形状的记忆恢复特征，可产生持续加压性，使骨折固定变得更加稳定，具有形状记忆效应的齿臂紧密环抱固定骨折两端，其锯齿能较好地控制骨折端的旋转及弯曲运动，持续的合抱力使固定牢固可靠，不影响骨膜的生长，对骨膜和髓腔的血供干扰小。

附图说明

图1-3为小鼠股骨和胫骨部位的数据测量图。

图4为微型环抱器的样品图。

图5为小鼠手术后的X线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，镍钛记忆合金环抱器用于小鼠长骨骨折的内固定步骤：

1)选取12例12周龄C57小鼠(雌雄各6例)的股骨标本，应用游标卡尺对股骨各部位进行详细测量，如图1-3，同时观察各部位的切迹和形状差异，为内固定器的设计提供指导；

2)根据前期测量的数据，利用CAD软件和3D软件定制设计微型环抱器的草图，利用CAD软件铸模；

3)环抱器生产完成后，根据成品选择合适的手术入路及内固定器安装方法，选取8-10只12周龄C57小鼠进行预实验，熟练操作骨折手术及内固定器植入流程；

4)设立实验组和对照组小鼠，分别建立股骨横形骨折模型，采用相同的手术入路，实验组应用微型环抱器进行固定，对照组采用常规注射器针头髓内针固定，术后7天、14天、21天、28天、35天分别进行X线、Micro-CT扫描及三维重建分析，观察小鼠骨痂骨折线，骨密度，骨量等指标，并于每个时间点采集股骨骨折样本进行组织形态学和生物力学测试。

其中，将环抱器在小鼠长骨骨折处固定的具体步骤如下：

(1)术前准备：核对小鼠编号，腹腔注射1％戊巴比妥钠(10mg/kg)，待小鼠意识丧失，肌肉松弛，将小鼠右侧股骨外侧皮肤表面体毛刮除；超净工作台上垫泡沫塾缓冲，覆盖无菌棉垫、小鼠取左侧卧位，暴露右侧股骨外侧操作区；75％酒精常规消毒3次，范围上至腹股沟、下至脚趾，无菌纱布中央剪一直径为1.5cm孔洞，覆盖操作区；将环抱器置于无菌冰盐水(0-4℃)中备用。

(2)手术操作：小鼠右侧股骨后外侧用11号圆刀片沿股骨纵轴作1cm长皮肤切口，沿股四头肌肌间隙向内侧钝性分离，注意轻柔操作，将软组织损伤控制在最小水平，暴露股骨，右手持线剪于股骨干中段横行剪开，动作迅速，保证骨折断端整齐，然后用撑开钳充分撑开环抱臂，持钳将骨折断端复位对齐，再将环抱器置于骨折断端，保证环抱臂均匀固定骨折四周，用40℃温热无菌盐水纱布热敷1min，使得环抱器形状复原，环抱臂紧紧抓持断端上下，稍行加压，使得固定牢靠。模型建立成功后用无菌生理盐水冲洗术区，75％酒精消毒皮肤，用4-0丝线间断缝合皮肤切口，移除孔巾。

(2)术后处理：X线照相拍摄右侧股骨正侧位片观察，将小鼠放入保温箱中复苏，并在饮用水中添加婴儿用对乙酰氨基酚混悬滴剂(泰诺林)3天，及青霉素160万单位肌肉注射3天，用于术后镇痛和消炎。

通过比较二组小鼠在上述评价骨折愈合及骨折模型一致性的指标结果，确定镍钛记忆合金微型环抱器作为内固定器可解决传统髓内针固定导致的骨折愈合一致性较差的问题。

本发明中使用的微型环抱器如图4所示。将微型环抱器植入小鼠的股骨上，手术后进行X线扫描，扫描后的结果如图5所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。