概述
骨水泥特點
藥用級PVP（聚維酮）的套用聚維酮在醫藥上有廣泛的套用，為國際倡導的三大藥用新輔料之一。套用最廣的是片劑、顆粒劑的粘合劑。PVP還可用作膠囊的助流劑，眼藥的去毒劑及潤滑劑，注射劑的助溶劑，液體製劑的分散劑，酶及熱敏藥物的穩定劑。聚維酮還可與碘合成PVP-I消毒殺菌劑。在隱形眼鏡中，PVP作為接觸眼鏡的成份，可增加其親水性。PVP在醫藥上還可用作低溫保存劑。聚維酮K30，正收入中國藥典2000版，PVP收入美國藥典26版。
技術
穿刺注入骨水泥本文對骨水泥的發展歷史、骨水泥的特點、骨水泥技術、抗生素骨水泥等與臨床套用的相關問題作一複習。
PMMA於1927年由Hill和Crawfold發明，1937年在醫學上首先用於口腔科。1953年由Haboush首先用於髖關節雙杯置換術，1958年經過Charnley系統的臨床與實驗研究被骨科醫生廣泛接受。
成分
常用的五種品牌骨水泥成份比較見文末附表。
骨水泥包括兩部分滅菌包裝。第一部分是PMMA顆粒粉劑（直徑10－150um），含有10％不透X線的硫酸鋇（BaSO4）或氧化鋯(ZrO2)、1％二甲基甲苯胺（DMPT）引發劑和微量過氧化苯醯（BP）抑制劑。第二部分是甲基丙烯酸甲酯單體的液體，含有3％DMPT和減少單體自發聚合的微量BP。
理化性質
按照骨水泥單體與粉劑混合後的流動性的流動性、滲透性的高低及聚合後每一時相所占時間的不同，可將骨水泥分為高粘性和低粘性兩類。低粘度骨水泥有利於滲透到骨小梁中，更好地發揮微觀絞鎖作用，並且可以提供更多的工作時間。在所有骨水泥產品中，CMW的粘度最高，以至於難以裝入骨水泥槍管中，因此常用於手工填塞骨水泥的淺表部位；LVC、AKZ和Sulfix-6屬於低粘度骨水泥，適合用骨水泥槍注入，其中LVC（Zimmer）的聚合物顆粒直徑小，分子量低，粘度最低，保持液態時間最長；SimplexP的的粘度中等。PalacosR分子量高，意味著含有長鏈結構，也屬於高粘度骨水泥，混合後保持液態時間相對較短，更適合在麵團前期或麵團期手法使用。PalacosR混合後5分鐘的硬度是SimplexP的2倍、CMW的1/3。其粉劑顆粒形狀不規則有利於添加抗生素後藥物的釋放。
由於在粉劑中有聚合引發劑，液體（單體）中有激活劑，因而骨水泥聚合及固化過程中不需要加熱和額外壓力，屬於自固化或稱冷固化。骨水泥固化影響因素，固化時間與:品牌,氣溫,濕度,單體及粉末的溫度,單體與粉末的比例的不同相關
聚合後的骨水泥承受壓力的強度大於抗張力或剪力強度。PALACOSR的彈性模量為2.3Gpa（濕潤股骨皮質骨的拉伸彈性模量為17.6Gpa，扭轉彈性模量為3.2Gpa。股骨髓內靠近皮質處的骨小樑最堅強，因此使用骨水泥時最好距離骨皮質1mm）。
作用機理
骨水泥不是膠，沒有粘合性質，與骨和假體之間無化學連線，它是填充空間並通過機械連線傳遞載荷的材料，現代概念認為:良好的固定需要同時依靠微觀絞鎖(micro-interlock)和容積填充（bulk-filling）兩種作用機制。微觀絞鎖固定指骨水泥浸入松質骨內形成界面上的交織嵌頓。有助於將骨水泥與骨表面間的剪下應力轉化為壓應力，使界面強度明顯提高，還可避免假體在界面上的微動。容積填充是將骨水泥完全均勻分布在假體與骨質之間，起到應力傳導作用。如果沒有骨水泥，假體與骨床之間通過少數點狀接觸傳導載荷，將造成接觸部位的局部應力增高。實現微觀絞鎖需要滿足下面三個條件：（1）骨表面保留縫隙（骨小梁或微孔）。（2）低粘性骨水泥。（3）維持加壓。骨水泥容積充填要滿足下列條件:（1）徹底清洗髓腔。（2）減少髓腔出血。（3）均勻、充分填充。
通常認為骨水泥的最佳厚度不少於2mm，薄於1mm或厚於3mm均可能出現斷裂，尤其過薄的骨水泥層在應力下更容易斷裂，美國和英國多數醫生贊同這個觀點。但對於壓配型假體的植入，以Postel為代表的法國學者使用薄層骨水泥技術取得了滿意的療效。Skinner等總結比較了這兩種骨水泥技術的遠期臨床效果，常規組92例，股骨擴髓較假體柄直徑大2mm，壓配組97例，股骨擴髓與假體柄直徑相等，兩組均為同一手術組醫生施行的初次全髖置換。10年後存活率常規組∶壓配組為97.2％∶98.8％，術後5年假體垂直微動距離常規組∶壓配組為1.8mm∶1.0mm（P＝0.36）,X線片顯示假體周圍透亮線常規組明顯高於壓配組（P＝0.0061），結果提示壓配型假體結合正確的骨水泥使用技術，可以得到更好（至少不低於常規骨水泥技術）的遠期效果。該技術目前在法國已廣為套用。如用於填充骨缺損，骨水泥厚度不宜超過5mm，尤其適用於老年患者。注意由於骨水泥自身機械強度的弱點（彈性模量低於骨骼，抗剪下力低於抗壓力），不能用於填充大塊、節段性骨缺損，特別慎用於年輕患者。
使用方法
骨水泥單體與粉劑自混合到完全固化，可分為濕砂期、粘絲期、麵團期、固化期四個時相。技術分代
笫一代骨水泥技術(70年代中期以前)
手工攪伴骨水泥保留髓腔松質骨
髓腔沖洗和吸引
髓腔內放置排氣管
用手將麵團期骨水泥填塞入髓腔內
用手維持假體柄中立位
假體柄外形（稜角尖銳）對骨水泥有切割
第二代骨水泥技術(70年代--90年代)
骨水泥手工攪拌後倒入骨水泥槍管內去除髓腔內松質骨
重視股骨髓腔的沖洗、吸引和保持乾燥
髓腔遠端使用髓腔塞
使用骨水泥槍自髓腔深部逐步後退填充骨水泥
用手或早期中位器維持假體柄中立位
假體柄材料和外形（稜角鈍圓）對骨水泥有切割
笫三代骨水泥技術(90年代以後)
真空或離心調配骨水泥後裝入骨水泥槍管內去除髓腔內松質骨
重視股骨髓腔的沖洗、吸引、含腎上腺素海綿填塞止血和保持乾燥
髓腔遠端使用髓腔塞
使用骨水泥槍自髓腔深部逐步後退填充骨水泥並維持加壓
假體柄遠端和近端特殊紋理或預塗處理，有利於應力經過骨水泥傳遞到骨質
注意事項
1.骨水泥對全身的影響二十世紀七十年代早期，全髖置換術中與骨水泥有關的併發症高達33％－100％，主要是血壓降低（使用骨水泥後收縮壓降低20mmHg），目前已減少到4.8％。少見的併發症是心臟驟停。曾認為骨水泥中的單體與心血管併發症有關，但術中實際測得血液中單體峰值遠低於動物實驗結果，並且有動物實驗表明，靜脈注射5倍常規劑量的單體未引起任何心血管併發症，100倍劑量時可導致心臟驟停。單體進入血液循環後很快被清除，血液中峰值持續約3分鐘。股骨髓腔內注入骨水泥後可出現血壓下降，而髖臼側使用骨水泥則無明顯影響，目前多認為一過性低血壓或猝死與單體的關係不大，而是與脂肪、骨髓或空氣造成的肺栓塞或心臟栓塞有關。在髖人工關節手術中，經食道放置B超探頭，作心臟超音波檢查。可在右心見到一些較小和較大的超聲反射波，前者稱為"暴風雪"現象，後者可長達5cm左右，全髖人工關節手術死亡病例的屍體解剖在肺血流中見有脂肪和骨髓成份栓子，這是由脂肪注射器注入股骨髓腔和假體柄插入骨髓腔內時，擠壓骨髓，可誘發肺脂肪栓塞。
過敏可能是導致低血壓的另一個原因。有學者比較了骨水泥組和非骨水泥組插入股骨假體後，前者補體蛋白水平和活力降低，與過敏有關的C3a和C5a升高。過敏可導致血管通透性升高，因此推斷其與循環系統變化有關。
目前大量臨床和動物實驗表明股骨髓腔內容物微粒栓塞肺毛細血管是低血壓的明顯因素。手術中髓腔內注入骨水泥的高壓峰值可達575mmH。股骨髓腔內容物微粒包括空氣、脂肪和骨髓等，肺栓塞後由於栓子的機械作用和化學作用可以引起多種病理反應。動物實驗（犬）發現，假體插入3分鐘內，平均血壓顯著下降，伴有肺血管床阻力明顯升高。假體植入5分鐘後，心輸出量明顯降低。通過對接受骨水泥型長柄股骨假體和全膝置換術中出現心臟驟停患者的監護，已在臨床上證實也存在上述血液動力學改變。
臨床上心血管系統的變化常發生在使用骨水泥30分鐘之內，最常見的是一過性動脈氧分壓降低，持續10分鐘左右後恢復。肺動脈分流現象（通氣/灌流比例失調）高達28％，並可持續到術後48小時。低血壓較少見，約占骨水泥型全髖置換病例的5％，與高齡、既往患有心臟疾病、肺部疾病或惡性腫瘤等有關高壓脈動沖洗去除髓腔內碎屑與微粒，有利於骨水泥與松質骨的微觀絞鎖固定，更重要的是避免髓腔內容物引起肺栓塞後導致的循環系統紊亂，與未作高壓脈動沖洗相比，脂肪微粒數量減少了1/4。
補充血容量以維持動脈氧分壓。
在脊柱外科施行經皮椎體成形術中，注入骨水泥也可能導致肺栓塞及心血管併發症。
2.骨水泥對局部的影響
骨水泥聚合過程中，由於碳雙鍵斷裂並被單鍵取代，會產生聚合熱130卡/克，20克液態單體最多克產熱2600卡。產熱主要在麵團期和固化期，聚合熱的高低與周圍組織結構、環境溫度、骨水泥初始溫度、體積大小、厚度等因素有關。實驗測定Simplex P骨水泥3mm和10mm厚樣本的聚合熱峰值分別為60℃和107℃，各種常用品牌骨水泥6mm厚的樣本產熱範圍在66℃－82.5℃。雖然骨水泥聚合熱較高，但臨床上使用的骨水泥層較薄，加之髓腔相對濕潤，有實驗發現骨水泥界面溫度40℃－43℃，低於組織蛋白熱凝固的溫度（47℃－56℃），因此聚合熱並非是導致假體鬆動的主要原因。
當髖臼有裂隙時，骨水泥可以穿過髖臼壁進入盆腔，骨水泥聚合反應釋放熱可能影響臨近的血管和導致血栓形成。安裝假體後，未清除過剩的骨水泥，硬化後的骨水泥邊角可以侵蝕緊鄰的、搏動的動脈管壁發生假性動脈瘤和血栓形成。
新型骨水泥
重複施載入荷時，骨水泥在脆性和抗張力方面較為薄弱。為提高骨水泥強度，可添加纖維材料以增加內部連結，可共選擇的材料有碳纖維、玻璃纖維、聚乙烯、鈦等。因為添加的材料易於聚集，影響骨水泥進入骨質間隙的流動性，從而改變了骨水泥的處理方式和特性，上述添加材料的骨水泥未能得到廣泛套用。目前還沒有添加纖維改進材料特性的商業骨水泥。骨粒骨水泥：骨水泥中加入150--300um的骨粒，骨粒可以相互接觸，骨水泥--骨界面強度在5個月達到3倍，疲勞強度達到10倍。
陶瓷骨水泥：聚合熱大大降低，費用升高。
抗生素骨水泥：Buchholz首先在PalacosR中加入慶大黴素，利用局部高濃度抗生素治療關節感染和預防初次人工關節置換感染。抗生素釋放量與抗生素種類、表面積、骨水泥成份、使用方法等有關。最大釋放量在第一個24小時內，此後逐漸降低，持續數周。動物實驗發現，術後3天在臨近假體的血清中含有治療劑量的慶大黴素，而全身分布劑量最低。苯唑青黴素骨水泥的殺菌水平在傷口周圍持續14天，在臨近骨質中持續20天。
在Palacos R中加入慶大黴素或其他抗生素的釋放能力明顯高於Simplex或CMW，這是因為PalacosR中的聚合物顆粒具有類似漏斗的作用，允許抗生素更好的釋放出來，而其他骨水泥在孔隙結構上有所不同。因此PalacosR骨水泥常作為抗生素載體用於預防或治療感染。
有學者使用瓊脂擴散法對抗真菌藥物骨水泥做了研究，通過檢測氟康唑、兩性黴素和5－氟胞嘧啶添加到骨水泥後生物活性，發現：前二者能夠保持活性而5－氟胞嘧啶無活性；可通過增加藥物濃度提高活性；PalacosR骨水泥的藥物釋放能力高於Simplex P。
歐洲使用添加0.5g慶大黴素的PalacosR或添加紅黴素和多粘菌素的SimplexP已有數十年歷史。美國FDA未批准商業化的抗生素骨水泥，所以很多醫生在手術中自行配製抗生素骨水泥，這時需要注意：每40克包裝的骨水泥加入0.5－2克抗生素粉劑，不會損害骨水泥的靜止張力和壓力強度，但可降低抗疲勞強度10－15%，因此不主張常規加入抗生素。加入大劑量抗生素（5－10克）製成骨水泥串珠或墊片後，骨水泥強度明顯下降。水溶液抗生素可抑制PMMA的早期聚合作用而降低強度。骨水泥聚合時產熱，因此只有熱穩定型（耐受50℃－60℃）的粉劑抗生素如慶大黴素、妥布黴素、萬古黴素、紅黴素、頭孢菌素和多粘菌素可以套用。
