介紹

很明顯，假體植入物已經(jīng)改善了無數(shù)人的生活。膝關節(jié)、髖關節(jié)和肩關節(jié)置換術是當今常見的手術，用合成材料代替患病或受損的關節(jié)，減輕疼痛，同時恢復活動能力和生活質(zhì)量。不那么明顯的是幕后技術使這些改變生活的手術成為可能。本應用說明將研究該技術的一個小方面，并說明如何使用DATAQ Instruments的硬件和軟件產(chǎn)品來幫助提高關節(jié)置換技術和成功率。

背景

我們的客戶，一位在關節(jié)置換方面經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生想要一個問題的答案：在肩關節(jié)置換手術中，用于將假體窩固定到骨上的水泥最終會導致骨損傷和早期假體故障嗎？當您考慮到稱為PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）的水泥就像環(huán)氧樹脂一樣，由兩部分組成：液體活化劑和粉末狀PMMA時，這個問題是合乎邏輯的。進一步像環(huán)氧樹脂一樣，當兩部分混合時放出熱量。這種化學反應產(chǎn)生的熱量是否足夠強烈，并且持續(xù)足夠長的時間，以實際損害周圍的骨骼并導致過早的關節(jié)衰竭？為了回答這個問題，外科醫(yī)生決定在各種條件下對尸體進行一系列測試。具體來說，他會在目前使用的兩種假肩窩上運行輪廓，釘子和龍骨設計。

儀表

DATAQ Instruments的DI-1000TC-8型八通道熱電偶溫度記錄儀被選中進行測試。對于應用所需的低噪聲測量，該裝置的完全隔離設計尤其重要。這種方法消除了共模電壓的產(chǎn)生噪聲影響，這些影響會導致測量結(jié)果不佳。DI-1000TC連接到運行WinDaq數(shù)據(jù)采集和回放軟件的個人計算機的USB端口，該軟件用作實時監(jiān)控測試以及事后分析結(jié)果的主要載體。

程序

1、取出尸體的肩胛骨（帶窩的肩部區(qū)域）并浸入保持在體溫（約37°C）的水浴中。

2、肩胛骨的插座區(qū)域被加工成幾何形狀，使其能夠接收假體插座，無論是龍骨還是釘子版本。此外，在相距幾毫米的戰(zhàn)略位置在肩胛骨上鉆了非常小直徑的孔。這些孔接收細的T型熱電偶線，最終連接到DI-1000TC。選擇了多個位置，因此不僅可以在水泥/假體界面處測量溫度，還可以在距該位置的指定距離處測量溫度，以測量熱傳導通過骨骼的影響。

3、用于固定假肢插座的孔用PMMA水泥填充，并安裝假肢。使用龍骨和釘子版本運行單獨的測試。

4、在大約12分鐘的時間內(nèi)，平均PMMA固化時間，在以下位置進行溫度記錄：

直接在骨/水泥界面處。

與骨/水泥界面間隔幾毫米。

水浴。

參見圖 6A 和 6B，由WinDaq軟件和 DI-1000TC 生成。

圖 6A— 釘住植入物的溫度記錄。所有通道條均在oC下校準。上限為 80oC，而中間網(wǎng)格值為 40oC。圓圈區(qū)域表示溫度超過 40oC 的位置。

圖 6B — 龍骨植入物的溫度記錄。所有通道條均在oC下校準。上限為 80oC，而中間網(wǎng)格值為 40oC。 圓圈區(qū)域表示溫度超過 40oC 的位置。

結(jié)果和結(jié)論

使用龍骨和釘子版本的假肢進行了幾次測試記錄。盡管兩者的PMMA固化溫度都超過了隱含的40°C限制，但龍骨版本在最長的時間內(nèi)表現(xiàn)出最大的溫度偏移（圖7）。這是基于對更多PMMA水泥的固有要求來固定龍骨而不是釘住假體的預期。需要進一步的研究來確定骨骼在PMMA水泥的高固化溫度下可以承受的程度，以及暴露的時間長度。然而，該研究實現(xiàn)了其主要目標，即量化，剖析和記錄在典型的肩關節(jié)置換手術中骨骼所承受的溫度范圍。

圖 7— 釘鑲假肢和龍骨假肢的骨/水泥界面處的溫度曲線比較。

正如預期的那樣，龍骨型的最高溫度幾乎是釘式（80 對 46oC）的兩倍，并保持在 40oC 以上 340 秒而不是 101 秒。

審核編輯：郭婷