骨水泥的操作特性

骨水泥的操作特征是骨水泥在手术室内使用的重要参数，特别是在使用了现代骨水泥技术如真空搅拌和骨水泥加压技术后需要更多的工作时间。使用某些特殊的混合系统，骨水泥的工作时间可以延长，如果还不够可以通过预冷来减慢聚合过程。

手动混合的骨水泥可分为几个阶段：混合直到均质化、面团期、揉捏、工作期、固化。在一容器中用30s形成亲水的MA骨水泥并在2min时达到疏水的苯乙烯骨水泥。面团期是指骨水泥聚合到能被手拿起，然后骨水泥被揉搓成圆形或填入注射器挤压入骨腔。在工作期，骨水泥被挤出，加压并插入假体。固化期指完全聚合的时间。

（一）黏度

黏度的定义是液体抵抗剪切形变的能力。骨水泥的黏度越高，医师越难从喷嘴里挤出骨水泥或在骨水泥里插入假体。因此，调节骨水泥的黏度是骨水泥聚合中决定操作过程的重要参数。当骨水泥聚合时会从液体变为固体，在聚合一开始骨水泥是液体具有黏性，而在结束时转化成固体具有弹性。在转化过程中，骨水泥既具有黏性又有弹性，因此被称为黏-弹性材料，具有黏性能量分散特性和弹性能量储存特性。

（二）显性黏性

能够被测量出的黏性称显性黏性。根据显性黏性骨水泥可分为高、中和低黏度。高黏度的骨水泥最早是用于手动使用，如PalacosR和CMW-1。这些骨水泥很容易被揉捏和手动操作，它们显示出高的初始黏性，这种高的初始黏性利于快速的手动操作。如果高黏度的骨水泥用注射器时则建议预冷，这种预冷不需要达到冰箱的温度，只要在15～18℃就可使黏度降低到足可使用注射器的水平。

大多数的低黏度骨水泥是为了能在注射器的喷嘴逆向注入骨水泥而更晚发展出来的，如CMW3、Sulfix-6、Osteopal、Palacos E-flow、Zimmer LVC、Cerafix等。这些低黏度的骨水泥初始的黏性非常低，在早期这些骨水泥无法手动操作。因为所有的骨水泥聚合过程大致有相同的时间跨度，这意味着低黏度骨水泥的工作时间要比中黏度和高黏度的骨水泥更短。如果过早的挤出它们会更难包容，聚合时会更快到达工作期终点。一般而言，低黏度骨水泥的行为受周围温度和时间计划的影响更大。

有些骨水泥有中度的黏性，如Simplex RO和Palamed。它们的黏性在早期阶段既能手动操作又适于注射器，甚至在真空搅拌和加压技术需要更长的工作时间，这些骨水泥也不需要预冷。

（三）影响黏度的因素

周围温度影响黏度变化和固化时间。一般周围温度大约上升1℃则工作和固化时间减少0.5min。预冷可以使骨水泥黏性缓慢降低而固化时间延长。如果骨水泥温度和环境温度降到4℃，则高黏度的骨水泥也表现出低黏度骨水泥的特性。

黏度也取决于粉末在单体中溶解的速度。影响这一过程的变量包括PMMA珠的外表面数量，亲水性分子的数量和粉末与液体比例。亲水性的分子如MA会快速吸收单体并增加骨水泥的黏性。

（四）热特性

骨水泥聚合过程会放热导致聚合的自身加速过程和温度增高，这称为Tromsdorff效应。产生的热量决定于每克骨水泥单体的数量，但是并非所有的单体都有相同的分子量并且并非所有的骨水泥都包含相同的单体液体，因此不是所有的骨水泥都会经历相似的温度升高过程。目前各种骨水泥的研发都注重减少骨水泥温度的升高，制造厂商使用各种方法减少产热的数量。减少产热的方式包括：高粉末和液体比例、使用高分子量的单体、在液体中增加水分和降低聚合率。前三者都是导致产热减少，而第4种方式是减慢释放的速率。虽然理论上减少产热可以减少热诱导的骨-组织损伤，通过这种方法骨水泥假体置入后需要改建的骨组织减少并有更好的生存率，但这种理论直到出现低温的骨水泥才得到临床验证。最后发现减少产热通常要付出改变骨水泥其他特性的代价，最好的结果仍然在有正常温度的骨水泥上获得。

（五）ISO5833温度实验

在ISO5833标准温度测试时使用60mm×6mm的骨水泥团，在聚合过程中于骨水泥块的中心放一个热电偶测量温度。这样测到的温度比绝热条件下要低，因为聚合的热量流入周围的冷环境中。在绝热环境中有相似的温度升高状况并不意味着在ISO5833测试中也会有相同的升温过程，不同骨水泥的ISO温度图揭示的自我加速聚合步骤中不同的聚合率差异很大。

（六）骨水泥的均质化

大块的PMMA骨水泥在假体和骨组织间显示良好的生物相容性，但有些特殊形式的PMMA可以引起异物和慢性炎症反应，类似于松动的骨水泥假体。不完全的单体和聚合物混合可能导致部分连接，在某些情况下产生游离的骨水泥颗粒。真空搅拌不但可以减少空隙的产生，同时也能改善显微镜的下均质化。当骨水泥发生骨折，均质化更低的骨水泥可能释放大量PMMA小球和显影剂颗粒到骨和骨水泥界面。这些颗粒可以引起异物反应或刺激破骨细胞的活性，导致周围骨溶解。