三维重建仿真模拟手术辅助颈椎间盘置换☆

背景：人工颈椎间盘置换要求具有规范的操作程序,这样才能减少置入假体下沉、异位骨化、假体脱位等并发症。个体化的颈椎三维模型重建模型能够模拟自身颈椎间盘的真实结构,有利于人工颈椎间盘置换过程的精准操作。 目的：分析颈椎间盘置换手术模拟的方法及临床应用。 方法：选择42岁男性患者资料,颈椎间突出症(C4/5)脊髓型,颈椎间盘置换前行颈椎64排CT平扫,进行三维几何重建,测量C4/5间盘间隙,C5上终板,C4下终板尺寸,并适当撑开椎间隙,选择合适的假体尺寸,在scanCAD软件中模拟手术,安装假体,并再次修改假体尺寸,应用于临床。 结果与结论：利用计算机模拟手术预计假体,模拟手术过程,可以有效减少置换时间,方便假体置换操作,置换过程中获得满意的临床疗效。提示三维重建仿真模拟手术能准确测量置入假体,数据真实可靠,或得满意疗效。     

正常成人颈椎间盘相关参数测量及意义

目的 提出椎间盘的测量方法并测量正常成人颈椎间盘相关参数,为设计人工颈椎间盘提供参数依据。 方法 从深圳市第二人民医院和深圳市南山医院提取正常成人颈椎MRI数据219例,测量C4/5、C5/6、C6/7 3个颈椎间盘的椎间盘前高,中高,后高,椎间角,矢径及横径6组数据并作统计学分析计算。 结果 颈椎间盘前高为（4.27±0.73）mm,中高为（5.63±0.83） mm,后高为（3.24±0.59）mm,颈椎间盘角度为（4.73±1.57）°,颈椎间盘矢径为（15.50±1.70）mm,横径为（22.20±2.56）mm。 结论 上述6组数据存在性别间的显著差异性和节段间的显著差异性,设计人工颈椎间盘应设计一系列不同参数的假体以满足不同性别不同颈椎节段的需求。     

人工颈椎间盘的假体结构及应用特点

背景：目前人工颈椎间盘假体设计和使用都得到了很大的发展,主要有低磨擦滑动面、弹簧系统、橡胶制成的人工颈椎间盘及其他各种弹性假体。 目的：总结人工颈椎间盘假体结构特点及在骨科的应用现状。 方法：由第一作者以“人工颈椎间盘;假体;椎间盘突出症”和“Artificial Cervical Disc;prosthesis ; intervertebral disc herniation;the surgical therapy”为关键词,分别在CNKI(2000至2013年)和PubMed数据库(1960至2013年)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)检索近年文献,检索内容为人工颈椎间盘假体在骨科的应用。计算机在CNKI数据库检索出200篇文献,在PubMed数据库检索出56篇文献,阅读标题和摘要进行筛选,保留符合纳入标准的40篇归纳总结。 结果与结论：人工颈椎间盘假体类似椎间盘生理功能,材料具有耐磨损、耐疲劳、抗腐蚀等特点,它类似于人体椎间盘的生理和生物力学载荷功能,保持了脊柱的稳定和运动功能,避免了邻近节段的退变加速。文章重点对Bryan、Mobi-C、PCM、Prodisc-C、Prestige及CerviCore人工颈椎间盘结构做了介绍。人工颈椎间盘置换的短期疗效已得到认可,但是它不能完全替代颈前路植骨融合内固定,是治疗颈椎退变性椎间盘疾病的又一主要手段。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

膝关节假体置换发展及数字化成型技术的应用

背景：随着膝关节假体材料及生物力学研究的不断深入,假体设计不断更新。如何提高假体置入的几何精度,重建生物学意义上的膝关节,一直是临床关注的核心问题。 目的：总结不同膝关节假体的临床应用概况,探索膝关节三维重建个体化方案,为人工膝关节假体的设计及置换提供良好的生物力学基础。 方法：电子检索CNKI数据库、万方数据库中收录的膝关节假体设计,人工膝关节置换及数字化成型技术在人工膝关节设计中应用的相关综述、实验研究及临床论著,排除陈旧文献及置换方式保守治疗患者资料。 结果与结论：共纳入相关文献27篇。随着人们对膝关节生物力学和解剖的进一步理解,患者对人工膝关节的功能有进一步的要求,数字化重建技术为膝关节几何测量及置换的精准度提供新的思路和技术方法,为胫骨假体形态设计提供解剖数据,提高假体和截面适配度及关节稳定性,减少假体松动等并发症的发生,延长假体使用寿命。基于影像数据进行膝关节三维重建方案可行,效果肯定,可清晰、直观、多角度的观察膝关节的形态特点,既可作为骨关节局部解剖的教学方法又为临床应用提供可靠数据。     

人工颈椎间盘结构、材料及体外生物力学的研究进展

背景：人工颈椎间盘置换作为颈椎疾病治疗的全新方法,正逐渐得到临床广泛认可,其使用的植入器   械——人工颈椎间盘还需更深入研发及验证。 目的：综述了现有人工颈椎间盘产品的结构、材料及体外生物力学研究,并对未来发展状态进行展望。 方法：以“artificial cervical disc,prothesis,structure,material,biomechanical study”为英文检索词检索Pubmed数据库,以“人工颈椎间盘,假体,结构,材料,生物力学”为检索词检索CNKI数据库,纳入人工颈椎间盘结构设计、材料设计及体外生物力学评估相关工作,主要整理近5年来有关研究,排除重复性工作,重点对36篇文献进行分析讨论。 结果与结论：现有人工颈椎间盘产品主要采用金属-聚合物(MOP)结构,以半限制型和非限制型居多,尺寸系列已较完善,且全为进口产品。通过对现有产品进行分析与总结,提出人工颈椎间盘在新结构设计、面向种群设计和材料改进3个方向有重大发展空间,材料改进可以从终板材料、髓核材料、表面喷涂材料几方面考虑。     

人工腰椎间盘假体设计原理研究及未来趋势发展

背景:椎间盘置换是治疗椎间盘退行性疾病的新选择,可在消除疼痛的同时保留腰椎原有的生物力学状态,但对于其假体结构和材料设计尚需进一步研究和验证。目的:对现有腰椎间盘假体结构和材料设计方案进行综述,并对其未来优化设计进行展望。方法:第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库、Pubmed数据、中国生物医学文献数据库中2005年1月至2013年2月有关人工腰椎间盘及髓核假体材料类型及生物力学的文章。中文检索词为"人工椎间盘,假体设计原理,结构,材料,临床试验",英文检索词为"artificial lumbar disc,total disc replacement,structure,material,clinical trial",排除重复及陈旧文献。共检索到135篇文章,共纳入36篇文章进行综述。结果与结论:目前用于椎间盘的材料有钴铬合金、陶瓷、不锈钢、钛合金和超高分子量聚乙烯等。用不同材料制备的椎间盘假体较多,其中Bryan假体在临床最常用,三维有限元分析、体外实验及临床研究都证实具有良好的生物力学特性,置换成功率较高。人工髓核假体有预制型及原位聚合型,由于置换损伤小,是目前的研究热点,但很难达到人体髓核生物力学功能。挖掘新型材料来设计个性化假体是将来的发展方向。对于假体结构和生物材料设计经历了不断的改进与发展,文章结合最新研究趋势,对椎间盘假体未来在材料改进、结构仿生设计、假体和辅助置入器械优化设计等发展方向进行了展望。     

Prestige LP和Discover人工颈椎间盘的生物力学有限元分析

目的探讨人工颈椎间盘的结构设计对人工颈椎间盘置换前后生物力学变化的影响。方法基于中国可视化人研究项目的首例男性CT扫描数据图像建立人体颈椎C5-C6节段的有限元模型,使用已有文献数据验证该模型以确保计算结果准确。选用PrestigeLP和Discover分别作为不固定旋转中心和固定旋转中心结构的代表建模,在之前所建的双节段颈椎模型上模拟人工颈椎间盘置换术,对置换前后颈椎在常见运动情况下的颈椎生物力学变化进行计算和分析。结果人工椎间盘置换后,手术节段运动范围有所增大,活动度随之上升,过度运动会给后部小关节带来压力,同时导致韧带张力增加,远期可能导致脊柱失稳和手术节段退变。结论不固定旋转中心的假体运动范围大于固定旋转中心的假体,适当限制运动范围可能更有益于人工椎间盘置换后的远期疗效。     

半限制型与非限制型假体在颈椎间盘置换中的应用

背景：人工椎间盘置换(非融合技术)是相对传统的颈椎前路减压椎体间植骨融合基础上设计的新术式,非融合技术的运用是一种新的理念。 目的：比较半限制型与非限制型假体在人工颈椎间盘置换中的应用效果。 方法：回顾性分析22例人工颈椎间盘置换患者的临床资料,非限制型假体Bryan 2例;半限制型假体Prodisc-C 15例,Activ-C 5例。通过比较手术时间、出血量、置换后颈椎活动度来比较颈椎间盘假体的置换效果。 结果与结论：Bryan假体具备置换后颈椎活动度好的优点,但价格昂贵,安装较为复杂。而Prodisc-C假体与Activ-C假体安装容易,但相对Bryan假体置换后颈椎活动度稍差。提示颈椎间盘置换在颈椎病的治疗上是一种行之有效的方法,非限制型及半限制型假体均取得了良好的临床效果,但半限制型假体Prodisc-C及Activ-C安装较为方便。     

多节段ProDisc-C人工颈椎椎间盘置换5年临床随访报道

目的初步评估多节段ProDisc-C人工颈椎间盘置换术的安全性和有效性。方法回顾分析2010年10月~2011年10月在我院行多节段ProDisc-C人工颈椎间盘置换术患者21例的临床和影像资料,采用VAS评分、日本骨科协会(JOA)脊髓功能评分及颈椎功能障碍指数(NDI)评估患者术后临床疗效,测量患者颈椎整体活动度和置换节段活动度,观察评估患者术后假体位置、颈椎曲度、异位骨化、吞咽功能等情况。结果最终纳入21例多节段ProDisc-C人工颈椎间盘置换术患者,男性13例,女性8例,其中20例行双节段置换,1例患者行三节段置换。术后患者临床症状有明显缓解,JOA、NDI、VAS评分较术前有明显改善,值均0.05,术后3个月患者颈椎整体活动度以及置换节段平均活动度在术后3个月较术前略下降,值均0.05,随后历次随访患者颈椎整体活动度以及置换节段平均活动度较术前无明显差异,值均0.05。未发生假体材料过敏、人工椎间盘假体移位脱出、置换节段过度活动、术后颈椎生理曲度变直以及术后反弓等并发症。结论本研究结果初步表明多节段ProDisc-C人工颈椎间盘置换术是一种安全有效的可以选择的治疗多节段颈椎病的手术方式,能够明显改善患者临床症状,保留置换节段活动度以及颈椎整体活动度,维持颈椎生理曲度,且无假体移位脱出、过度活动、反弓等严重并发症。     

人工椎间盘及髓核假体的生物力学

背景：全椎间盘或髓核假体是否符合人的椎间盘的解剖特点、生物力学是目前关注的焦点。 目的：综述目前存在的人工椎间盘及髓核假体的类型及其生物力学特征。 方法：由第一作者用计算机检索万方数据库、中国期刊全文数据库和PubMed数据库,检索时间：1989/2011,检索词分别为“椎间盘、髓核、人工假体、生物力学”和“intervertebral diac,nucleus pulposus,artificial prosthesis,biomechanics”,语言分别设定为中文和英文。纳入与人工椎间盘及髓核假体的材料类型及其生物力学特性相关的研究,排除重复性研究。共检索到72篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入26篇文章进行分析。 结果与结论：目前应用于人工椎间盘的材料有钴铬合金、钛合金、不锈钢、陶瓷和超高分子量聚乙烯等。应用不同材料制备的人工椎间盘假体校多,其中Bryan假体在临床中最常用,体外实验、三维有限元分析及临床研究均证实其具有良好的生物力学特性,置换成功率高。目前存在的人工髓核假体有预制型和原位聚合型,由于其手术损伤小,是目前研究的热点,但仍很难达到人体髓核的生物力学功能。发掘新型材料和设计个性化假体是将来的发展方向。      

颈前路融合与人工椎间盘置换治疗颈椎病

背景：目前临床上有关颈前路椎间盘切除减压植骨融合及人工椎间盘置换治疗颈椎病的效果尚未得出一致的结论。 目的：对比颈前路融合与人工椎间盘置换治疗颈椎病的效果。 方法：回顾性分析郑州大学第一附属医院骨科收治的颈椎病患者106例,其中19例行Bryan人工椎间盘置换(置换组),87例行单节段颈前路椎间盘切除减压植骨融合(融合组)。 结果与结论：所有患者均获得随访,随访时间36~48个月。①两组患者随访时神经功能均得到明显恢复,末次随访时两组目测类比疼痛评分、JOA评分差异无显著性意义(P > 0.05)。②融合组患者治疗后6个月植骨全部骨性融合,内固定无松动、脱落、断裂发生。置换组患者置换后无假体移位、脱落等并发症发生。③置换组置换后颈椎活动范围和置换节段活动范围与置换前相比差异无显著性意义(P > 0.05)。全部患者均无严重并发症发生。提示单节段人工椎间盘置换后早期并发症少,Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病在取得满意临床疗效的同时能保留置换节段和颈椎的活动范围。     

人工椎间盘置换腰椎节段有限元模型的建立

目的：建立UL节段正常及人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用于进一步的腰椎生物力学研究。方法：取新鲜成人腰椎标本，通过螺旋CT扫描、图像数字化处理、三维图像重建技术及自由造型系统进行图像表面光滑处理，再对表面图像矢量化，转入有限元软件，建立L4／L5腰椎节段和SMH人工腰椎间盘的有限元模型，模仿腰椎前路椎间盘除术，建立人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用不同的材料参数仿真腰椎和人工椎间盘各结构特性。结果：建立了L4/L5节段人工腰椎间盘置换的有限元模型，模型由皮质骨、松质骨、椎间盘、韧带和人工椎间盘等结构组成。模型分为53452个单元，86329个结点，其中包括53408个固体单元，44个缆绳单元。结论：通过CT扫描可以获得准确的腰椎几何构型数据，并可在此基础上建立高仿真脊柱节段有限元模型。     

青少年颈椎椎间盘MRI测量的应用解剖学研究

目的　通过MRI对青少年颈椎椎间盘的测量,为人工间盘设计、置换及椎间盘相关疾病诊治提供理论依据。 方法　用SIGNA MR/1.5T磁共振对40例正常青少年(14~17岁)颈椎间盘矢状位多层面的高度及前后径测量：以颈椎正矢状面为中心,分别向两侧以3 mm为间隔,扫描5组矢状位图像,选择正中层面测量椎间盘中心高度与前后径,由两名MRI副主任医师测量后取平均值。 结果　（1）颈椎间盘前后径为(14.036±1.812) mm,中心高(4.111±0.813) mm;（2）从C2～3到C6～7各组椎间盘前后径和中心高组间比较均无统计学差异（均P＞0.05）。（3）按性别各组椎间盘前后径和中心高组间比较均无统计学差异（均P＞0.05）。 结论　（1）14~17岁青少年颈椎椎间盘高度、前后径各值从C2～7呈渐增趋势,各测量值间无统计学差异。（2）MRI可直观显示青少年颈椎间盘形态,测量数据能够满足人工椎间盘选择需要。     

正常成人腰椎间盘相关参数的测量和意义

目的　测量正常成人腰椎间盘相关参数,为设计符合国人腰椎结构特征的人工腰椎间盘和人工髓核提供参数值,同时提供正常人腰椎间隙高度数据,为临床诊断腰椎疾病提供依据。 方法　随机抽取自2010.1~2013.1间,腰背痛患者的MRI阴性图像资料300例（男136例,女164例）。分别测量L1/2~L5/S1 5个节段椎间隙的前高、中高、后高、角度以及L2/3~L5/S1 4个节段的椎间盘矢径、横径和髓核矢径、横径。 结果　各测量值年龄差异不显著（P>0.05）。性别差异显著,且测量值多为男性大于女性。节段差异显著（P<0.05）,椎间盘前高和角度的测量值随着节段增加而递增,中高、后高、椎间盘矢径和横径、髓核矢径和横径的测量值除L5/S1节段外都随着节段的增高而递增。各节段椎间盘的矢径和横径,髓核的矢径和横径间存在线性关系。 结论 腰椎间隙高度测量对腰椎疾病的诊断具有参考价值;在设计人工腰椎间盘和人工髓核时应考虑性别和节段差异,并且应符合矢径和横径间的线性规律。     

Bryan颈椎间盘置换与颈前路间盘切除植骨融合疗效的系统分析

背景：Bryan颈椎间盘置换与颈前路间盘切除植骨融合治疗颈椎病的临床疗效存在争议。 目的：应用Meta分析方法,评价Bryan颈椎间盘置换与颈前路间盘切除植骨融合治疗颈椎病的临床疗效,为临床选择颈椎病的治疗方案提供依据。 方法：计算机检索Medline、PubMed 、EMBASE、OVID、中国生物医学数据库、万方数据库和中国知网数据库,手工检索中国主要7种骨科杂志,检索Bryan颈椎间盘置换与颈前路间盘切除植骨融合治疗颈椎病的临床研究。按照文中的纳入标准进行研究。提取颈椎总活动度、疼痛目测类比评分、颈部功能障碍指数、日本矫形外科协会评分等相关数据,利用RevMan4.2.2软件进行异质性和Meta分析,绘制森林图。 结果与结论：8篇文献符合纳入标准,共883例患者,其中Bryan颈椎间盘置换430例,颈前路间盘切除植骨融合 453例。Meta分析发现在治疗后3个月和24个月,Bryan颈椎间盘置换组颈椎总活动度高于颈前路间盘切除植骨融合组;治疗后12个月2组差异无显著性意义。治疗后12个月和24个月2组疼痛目测类比评分、颈部功能障碍指数的差异无显著性意义。治疗后24个月2组日本矫形外科协会评分的差异无显著性意义。结果说明在治疗颈椎病时,在治疗后颈椎总活动度方面,Bryan颈椎间盘置换优于颈前路间盘切除植骨融合,但2种治疗方案的神经减压效果无明显差异。