前屈后伸载荷下颈椎间孔的孔径变化:Bryan颈人工椎间盘置换与颈椎钢板植骨内固定的比较

背景:诸多针对脊椎椎体间固定融合后相邻节段应力变化的生物力学测试结果并不尽相同,载荷控制与位移控制试验模式下所反映出的相邻节段应力状况其结果也相差甚远.目的:分析椎间盘完整、椎间盘切除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路颈椎植骨融合钢板内固定后,成人尸体颈椎标本分别在前屈后伸载荷下C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.方法:分别测量C5/6椎间盘完整、椎间盘髓核摘除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路钢板植骨内固定4种状态下以0.25,0.50,0.75,1.00,1.25,1.50 N·m的分级载荷加载于标本的前屈后伸状态时C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.结果与结论:前屈后伸各级加载时,C5/6椎间孔上下径、上前后径、下前后径和面积椎间盘完整组、Bryan颈人工置换组和钢板植骨内固定组高于椎间盘髓核摘除组,差异有显著性意义(P<0.05),Bryan颈人工置换组高于钢板植骨内固定组,差异有显著性意义(P<0.05),可见颈椎间盘髓核摘除后C5/6椎间孔有效空间明显减少.     

左右侧弯载荷对椎间孔孔径的影响

背景:国内外尚未见运用Bryan颈人工椎间盘置换后对邻近节段(包括邻近一个及两个节段)椎间孔形态改变的研究.目的:分析椎间盘完整、椎间盘切除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路颈椎植骨融合钢板内固定后,成人尸体颈椎标本分别在左右侧弯载荷下C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.设计、时间及地点:体外对比观察,生物力学测定实验,于2006-01102在中南大学材料科学与工程学院国家重点实验室完成.材料:取新鲜人体厂1体颈椎标本10具,节段包括C3～T1,剔除肌肉组织保留椎间盘、韧带和关节囊结构的完整.方法:在实验机上分别测量C5/6椎间盘完整、椎间盘髓核摘除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路钢板植骨内固定4种状态下以0.25,0.5,0.75,1.00,1.25,1.5 N·m的分级载荷加载十标本在侧弯状态时C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.主要观察指标:C5/6椎间孔孔径与面积.结果:侧弯各级加载时,椎间盘完整组、Bryan颈人工椎间盘置换组和前路钢板植骨内固定组的cs,6椎问孔上下径、上前后径、下前后径和面积高于椎间盘髓核摘除组,差异有显著性意义(P<0.05),Bryan颈人工椎间盘置换组高于前路钢板植骨内固定组,差异有显著性意义(P<0.05).其余各组比较,差异无显著性意义(P>0.05).结论:颈椎间盘髓核摘除后CUb椎间孔有效空问明显减少,Bryan颈人工椎间盘置换较前路钢板植骨内固定更有助于椎间孔孔径和面移{的恢复.     

两种弹性模量水凝胶人工髓核对腰椎稳定性影响的比较

目的:比较两种弹性模量(3 MPa和1 MPa)的水凝胶人工髓核的生物力学特性。方法:实验于2002-12/2003-03在上海大学生物力学研究所实验室完成。实验材料:①新型改良聚乙烯醇水凝胶人工髓核,弹性模量为3 MPa和1 MPa。②新鲜青壮年腰椎脊柱标本7个(来源于自愿捐献者尸体)。实验分组:每个标本采用自身对照方法分为4组:完整髓核组、摘除髓核组、3 MPa人工髓核组、1 MPa人工髓核组。完整髓核组标本测试后,取出全部髓核组织,进行摘除髓核组的测量,然后植入人工髓核,进行3 MPa人工髓核组和1 MPa人工髓核组测试。椎间盘在WE-5液压万能试验机上进行测试,轴向载荷为0,100,200,300,400,500 N,弯曲载荷为0～5.0N·m。加载方式采用4种不同力学模拟生理状态(轴向压缩、前屈、后伸、侧屈)。实验评估:①各组椎间盘的水平膨出位移变化。②脊柱功能单元的弹性模量变化。③小关节的应变。结果:①各组椎间盘的水平膨出位移变化:生理载荷内属于线性位移,卸载后能恢复原状。在载荷作用下,摘除髓核组和1 MPa人工髓核组膨出位移大于完整髓核组,差异均有显著性意义[分别为(1.10±0.14),(0.91±0.12),(0.80±0.10)mm,t=14.55,12.43,P<0.05],3 MPa人工髓核组椎间盘的膨出与完整髓核组相近,差异无显著性意义(P>0.05)。②脊柱功能单元的弹性模量变化:摘除髓核组和1 MPa人工髓核组弹性模量均明显低于完整髓核组[分别为(1.085±0.102),(1.317±0.157),(3.628±0.201)MPa,t=18.48,14.07,P<0.05],3 MPa人工髓核组弹性模量略低于完整髓核组,差异无显著性意义(P>0.05)。③小关节的应变:摘除髓核组和1 MPa人工髓核组小关节的应变比完整髓核组分别增加45.0%,10.7%,差异有显著性意义(P<0.05)。3 MPa人工髓核组小关节的应变比完整髓核组略大,平均相差3.7%左右,比较接近于正常(P>0.05)。结论:人工髓核置换可纠正椎间盘摘除后的生物力学紊乱,弹性模量为3 MPa的髓核假体更加适合。     

轴向载荷对双节段颈椎人工椎间盘置换邻下位关节突关节压力的影响

背景:国内外尚未见双节段Bryan颈人工椎间盘置换后邻近节段关节突关节内压力的测量研究.目的:观察轴向载荷对双节段颈椎人工椎间盘置换和前路椎间融合内固定对邻下位节段关节突关节内压力的影响,以期为双节段人工颈椎间盘置换的临床应用提供生物力学依据.设计、时间及地点:体外对比观察,生物力学测定实验,于2006-01/02在中南大学材料科学与工程学院国家重点实验室完成.材料:取新鲜人体尸体颈椎标本11具,节段包括C_3T_1),剔除肌肉组织保留椎间盘、韧带和关节囊结构的完整.方法:取11具新鲜完整的成人下颈段标本,分别制成C_(4～5),C_(5～6)椎间盘完整、椎间盘置换、椎间融合3个模型组,在标本上施加轴向分级载荷,将微型阻电式压力传感器置入C_(5～6),C_(6～7)关节突关节内.主要观察指标:测量各组于25,50,75,100,125和150 N载荷下C_(5～6),C_(6～7)关节突关节内的压力.结果:在轴向加载下,下位节段关节突关节内的压力随着施加载荷的增大而增大.C_(4～5),C_(5～6)双节段人工椎间盘置换组与椎间盘完整组相比,下位置换节段和邻近下位节段关节突关节内的压力变化相近,差异无显著性意义(P>0.05).C_(4～5),C_(5～6)椎间融合组与人工椎间盘置换组、椎间盘完整组相比邻近下位节段关节突关节内的压力显著增高(P<0.05).结论:颈椎双节段人工椎间盘置换后置换下位节段和邻近下位节段关节突关节内压力与完整标本相近,提示颈椎双节段人工椎间盘置换能够重建颈椎生物力学性能.颈椎双节段椎间盘摘除融合内固定后邻近下位关节突关节压力增加,可能是多节段颈椎融合后邻近节段发生退行性变或退行性变加速的原因之一.     

人颈椎间盘假体置换后颈椎应力分布评价

目的:采取生物力学实验应力分析手段,评价颈椎间盘假体植入后颈椎应力分布及力学性能变化。方法:实验于2004-04/05在上海大学生物力学研究所实验室进行。采集6具新鲜人尸体颈椎标本(家属自愿捐助)。颈椎间盘假体采用医用不锈钢和医用聚乙烯材料制作,高度为5mm,深度为14mm。屈伸活动度为8°,左右侧弯10°。实验标本在C3～7平面截取标本并在上、下截面浇灌骨水泥平台,两端平行度≤1°。分为正常组(未置换假体前)和颈椎间盘置换组(置换假体后),每组均为6个标本。模拟人体正常颈椎受力状态,选择50,100和150N3个级别载荷,测试两组C4～5椎节在屈曲、伸展和侧屈状态下,椎体和关节突关节应变和应力。结果:两组各6个标本均进入结果分析。①两组颈椎椎体和小关节的载荷-应变变化:正常颈椎在载荷150N时,屈曲位C4微应变为1406±98,C5为860±60;随着载荷增加,C4应变增加较大。伸展位,C4微应变为2035±140,C5为1450±102;随着载荷增加,C4和C5应变均增大。侧屈位时,颈椎应变情况位于屈曲位和伸展位之间。人工颈椎间盘置换后,C4,C5和C4～5关节突关节在各种体位及载荷下均较正常颈椎的应变略小(P>0.05)。②两组颈椎椎体与小关节的应力:正常颈椎应力前屈时C4为(1.97±0.14)MPa,C5小于C4为(1.20±0.09)MPa,C4-5关节突关节为(1.54±0.11)MPa。伸展位时,C4,C5和C4～5关节突关节应力显著增加[(2.85±0.20),(2.03±0.14),(2.18±0.17)MPa]。颈椎间盘假体置换后,C4,C5和C4～5关节突关节的应力值较正常组略减小(P>0.05)。颈椎间盘假体置换后屈曲、伸展和侧屈体位时应力变化规律与正常组一致。结论:颈椎间盘假体植入椎间隙后,椎体和小关节的载荷-应变以及应力分布具有类似正常椎间盘的生物力学特性,说明该设计具有显著的椎节稳定性,并且在生理载荷下保留椎节活动度以及不同运动状态下正常应力分布的生物力学功能。     

人工髓核植入对腰椎稳定性影响的生物力学研究

目的：对一种新型水凝胶人工髓核的生物力学特性进行研究，为将来临床开展人工髓核置换手术提供科学依据。方法：采用7具新鲜标本的L4～5脊柱功能单元进行生物力学实验，在轴向压缩、前屈后伸和左右侧弯等运动工况下，观察正常椎间盘、髓核摘除以及人工髓核植入三种状态下椎间盘高度、应变和位移的变化。结果：髓核摘除后椎间盘的高度和刚度降低，应变和位移加大；而人工髓核植入后椎间盘的稳定性提高。结论：这种新型水凝胶人工髓核置换可纠正髓核摘除后的生物力学紊乱，有望进入临床应用。     

模拟腰椎间盘髓核摘除后疲劳载荷对腰椎稳定性的影响

背景:腰椎间盘髓核摘除术后何时下床活动目前尚无统一标准,实验拟通过腰椎间盘髓核摘除术后早期的生物力学变化来指导患者进行功能锻炼。目的:观察腰椎间盘髓核摘除后疲劳载荷对腰椎稳定性的影响。方法:取3具新鲜猪脊柱标本,制成12个脊柱功能单位,随机分为A,B,C组,行单侧椎板开窗髓核摘除后,在不同循环载荷压力(500～1000N,500～2000N,500～3000N)下行疲劳载荷实验。结果与结论:A,B组椎间盘高度、刚度差异无显著性意义(P>0.05),应变增大差异有显著性意义(P<0.05);B,C组椎间盘高度和刚度的降低、应变的增大差异均有显著性意义(P<0.01)。循环载荷后3组间比较,椎间盘高度、应变、刚度的变化幅度均随载荷压力的增大而变大(P<0.05)。结果说明髓核摘除后较大的载荷会破坏腰椎的稳定性。     

颈椎间盘摘除对颈椎稳定性及其生物力学变化的研究

目的:探讨摘除1～3个颈椎椎间盘对颈椎稳定性的影响,以及椎体间使用植骨及内固定后对恢复颈椎稳定性的作用。方法:10具新鲜成年男性尸体颈椎标本依次进行完整颈椎、环锯法摘除颈椎间盘(C3～6)标本、三面为皮质骨的骨栓椎间隙(C3～6)植骨标本、在植骨基础上行颈椎(C3～6)前路ORION内固定标本进行测试。测试为对颈椎标本进行轴向压缩(300N)、侧弯(2Nm)及轴向扭转(2Nm)。结果:椎间盘切除后,造成颈椎在多个方向的严重不稳定,单纯椎间隙植骨后稳定性仍低于完整颈椎,安置颈椎前路内固定后,颈椎不稳定现象明显改善,在3种载荷作用下,稳定性与完整颈椎无显著差异(P>0.05),且部分指标优于完整颈椎。结论:颈椎前路减压植骨后,尤其是多节段切除椎间盘后,应使用颈椎前路内固定加强稳定性。     

Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的中期临床随访

背景:Bryan人工颈椎间盘置换的短期疗效优良已被大多数学者公认,但有关其中长期临床效果及并发症的资料较少.目的:总结Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的中期临床效果.方法:选择2004-11/2007-12在四川大学华西医院骨科接受Bryan人工颈椎间盘置换的颈椎间盘突出症患者34例,其中单节段置换30例,双节段置换4例.于置换前、置换后7 d、3,6,12,24,36,48个月行SF-36生活质量量表评分、JOA评分、颈部及上肢疼痛目测类比评分;以颈椎正侧位及功能位X射线片测量手术节段、邻近节段及C2～7屈伸活动度的变化,手术节段和邻近节段椎间高度变化及手术节段的轴向平移情况.结果与结论:所有患者置换后神经症状均明显好转,各随访点SF-36生活质量量表躯体评分和心理评分、JOA评分、颈部和上肢疼痛目测类比评分较置换前明显改善(P < 0.05),3个月之后各随访时点两两比较差异无显著性意义(P > 0.05).置入的Bryan假体历次随访均保留了>2°的活动度,未发现手术节段异位骨化与自发性融合,随访48个月时手术节段及C2～7屈伸活动度较置换前略有增加,但差异无显著性意义(P > 0.05);上下邻近节段屈伸活动度维持了置换前水平;手术节段的椎间高度由置换前的(6.04±1.02) mm增加到(8.44±0.43) mm(P < 0.05);上下邻近节段椎间高度及手术节段的轴向平移均维持了置换前水平.说明Bryan人工颈椎间盘治疗颈椎间盘退变性疾病的中期临床效果良好,较好的保留了手术节段、邻近节段及整个颈椎的运动学特性,且近中期并发症很少.     

Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的中期临床随访

背景：Bryan人工颈椎间盘置换的短期疗效优良已被大多数学者公认,但有关其中长期临床效果及并发症的资料较少。目的：总结Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的中期临床效果。方法：选择2004-11/2007-12在四川大学华西医院骨科接受Bryan人工颈椎间盘置换的颈椎间盘突出症患者34例,其中单节段置换30例,双节段置换4例。于置换前、置换后7d、3,6,12,24,36,48个月行SF-36生活质量量表评分、JOA评分、颈部及上肢疼痛目测类比评分;以颈椎正侧位及功能位X射线片测量手术节段、邻近节段及C2～7屈伸活动度的变化,手术节段和邻近节段椎间高度变化及手术节段的轴向平移情况。结果与结论：所有患者置换后神经症状均明显好转,各随访点SF-36生活质量量表躯体评分和心理评分、JOA评分、颈部和上肢疼痛目测类比评分较置换前明显改善（P〈0.05）,3个月之后各随访时点两两比较差异无显著性意义（P〉0.05）。置入的Bryan假体历次随访均保留了〉2°的活动度,未发现手术节段异位骨化与自发性融合,随访48个月时手术节段及C2～7屈伸活动度较置换前略有增加,但差异无显著性意义（P〉0.05）;上下邻近节段屈伸活动度维持了置换前水平;手术节段的椎间高度由置换前的（6.04±1.02）mm增加到（8.44±0.43）mm（P〈0.05）;上下邻近节段椎间高度及手术节段的轴向平移均维持了置换前水平。说明Bryan人工颈椎间盘治疗颈椎间盘退变性疾病的中期临床效果良好,较好的保留了手术节段、邻近节段及整个颈椎的运动学特性,且近中期并发症很少。