腰椎间融合后路非对称与对称固定螺钉应力的有限元比较

背景：经椎间孔腰椎间融合非对称固定的生物力学稳定性研究,发现固定效果与双侧椎弓根螺钉接近,可满足临床应用所需生物力学要求。经关节突椎弓根螺钉参与经椎间孔腰椎间融合非对称固定的螺钉力学安全性又会怎样呢？ 目的：建立L₄-₅功能节段左侧经椎间孔腰椎间融合后,分别予以同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经椎板关节突螺钉及双侧椎弓根螺钉固定的三维有限元模型,施加相同的载荷,分析不同运动状态下螺钉应力分布特点,比较3种螺钉应力状况。 方法：对一成人正常L₄-₅椎节段标本、椎间融合器、椎弓根螺钉和皮质骨螺钉进行64排螺旋CT 扫描,通过Mimics11.1建立左侧经椎间孔腰椎间融合后3种内固定组合(同侧椎弓根螺钉+ 对侧经椎板关节突螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉及双侧椎弓根螺钉固定)的几何模型,利用Simpleware3.1软件分别建立三维有限元模型,模拟500 N\6 Nm载荷下前屈、后伸、左\右侧弯、左\右侧旋等6种运动状态,用Abaqus6.8软件进行螺钉应力变化和分布特点分析。 结果与结论：由于经椎间孔腰椎间融合入路切除了左侧关节突,造成内植物应力分布不对称,对弹性模量大的内固定器械—椎弓根螺钉应力影响最大,尤其是在左旋运动时。在不对称组合内固定中,由于关节突关节螺钉的使用,使对侧椎弓根螺钉应力相应增加,以左旋运动时尤为明显,但关节突关节螺钉断裂的危险性增高不明显。提示为降低螺钉断裂的风险,经椎间孔腰椎间融合后路3种组合内固定均应严格限制旋转运动,尤其是关节突切除侧的旋转运动。     

经椎间孔腰椎椎间融合结合不同椎弓根螺钉固定在单节段腰椎及邻近节段的生物力学特征

文题释义： 生物力学：是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支,分为体外和体内生物力学。体外生物力学实验通常将测试的内固定器械与动物标本共同组成的标本单位,采用此形式对离体标本进行脊柱屈伸、侧弯和旋转等生理载荷模式下的力学测试,可更加精确、方便和准确地获得内固定器械稳定性的指标参数。 经椎间孔椎间融合内固定术：通过切除部分关节突关节扩大椎间孔,行椎体间减压植骨,再给予椎弓根钉棒系统来增加椎体间稳定性,促进骨性融合。该入路不需要过度牵拉硬膜和走形神经根,减少硬膜和神经根的副损伤,同时保留了脊柱后方韧带复合体增加稳定性。 背景：对于腰椎退行性病变,早期给予有效固定达到椎间融合可重建脊柱稳定性,所以减压-固定-融合是脊柱外科手术的关键。 目的：比较经椎间孔腰椎椎间融合术下双侧椎弓根螺钉固定、单侧椎弓根螺钉固定、单侧椎弓根螺钉固定联合经对侧椎板小关节固定融合节段与邻近节段的生物力学稳定性。 方法：选用18具新鲜小牛L_3-5标本,在经椎间孔腰椎椎间融合术下进行不同的固定形式,分成A组(完整标本)、B组(双侧椎弓根螺钉固定)、C组(单侧椎弓根螺钉固定)、D组(单侧椎弓根螺钉固定联合经对侧椎板小关节固定),分别测试邻近节段L_3-4、融合节段L_4-5在后伸、前屈、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6个方向上的活动范围值及融合节段L_4-5的刚度值。 结果与结论：①对于融合节段L4-5的活动范围,B组6个方向的稳定性最高;D组次之,并在旋转方面与B组有相似结果(P > 0.05);C组右侧弯和左旋转的稳定性不足,关节活动度与A组比较差异无显著性意义(P > 0.05);A组6个运动方向的活动度最大,稳定性最差;②对于融合节段L4-5的刚度值,B组6个方向的刚度值最大,与其他组比较差异均有显著性意义(P < 0.05);C组和D组左、右旋转下的刚度值比较差异有显著性意义(P < 0.05),A组6个运动方向的刚度值最低;③对于临近节段L3-4的活动范围,B组6个方向的活动范围最大,邻近节段承受负荷最大,同其他3组比较差异有显著性意义(P < 0.05);D组除左、右旋转外其余方向的活动范围同C组、A组比较差异无显著性意义(P > 0.05);C组和A组6个方向活动范围比较差异均无显著性意义(P > 0.05);④结果表明,单侧椎弓根螺钉固定早期在右侧弯和左旋转方向的活动度大,接近于完整标本组,存在稳定性不足的缺点,临床中需要慎用并严格把握适应证。单侧椎弓根螺钉联合对侧经椎板关节突螺钉固定技术改进了单侧椎弓根螺钉不对称固定的弊端,增加了旋转和侧弯的稳定性,又可以避免双侧椎弓根螺钉固定对邻近节段的影响,可以成为临床的一种有效手术治疗方式。 ORCID: 0000-0002-2810-2047(侯继春) 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     

腰椎单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合的生物力学研究

目的：分析腰椎单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合的生物力学性能,为临床应用提供理论依据.方法：采用6具新鲜成人脊柱腰骶段（L3～S1）标本,分别测试8 Nm载荷情况下完整标本（正常组）、单侧椎弓根螺钉内固定（螺钉组）、单侧椎弓根固定并单侧椎板减压（减压组）和单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合（融合组）等四种状态下固定椎体的活动范围,并比较其生物力学的稳定性.结果：在8 Nm的纯力矩偶载荷下,减压组的屈伸、侧弯和旋转等3种活动范围均最大,其余按活动范围由大到小依次为正常组、螺钉组和融合组,4组间差异有统计学意义（P＜0.05）;螺钉组和融合组的3种活动范围组间差异无统计学意义（P＞0.05）,但均小于正常组（P＜0.05）.结论：单侧椎弓根螺钉固定并椎间融合可以提供良好的生物力学稳定性,可作为腰椎退行性疾病的治疗选择.     

置入经椎板关节突关节螺钉的应用解剖

1984年，Magerl在脊柱骨折椎弓根螺钉外固定支架固定术中，首先描述了一种以长螺钉穿过一侧棘突基底、对侧椎板、关节突关节和横突基底的辅助性固定方法。90年代，经椎板关节突关节螺钉(Translaminar facet joint screw，简称经椎板螺钉或TLS)作为一种独立的后路内固定方法，主要在欧美国家，在退变性腰椎     

自体骨粒椎体间植骨结合椎弓根螺钉内固定术治疗腰椎不稳症

目的：探讨自体骨粒椎体间植骨融合术结合椎弓根螺钉内固定术治疗腰椎不稳症的临床疗效。方法：33例42个节段，其中腰椎间盘突出合并节段性不稳定8例，不稳定型椎管狭窄11例，退变性腰椎滑脱14例。术中均采用椎弓根螺钉固定系统，辅以椎体间自体棘突和椎板骨粒嵌压植骨。结果：原有症状均获得不同程度改善。29例获随访，手术后平均随访14．2月。依照疗效评价标准，优14例，良12例，可3例，优良率87．8％。结论：自体骨粒椎体间植骨融合术具有操作简便、经济实用的优点，是一种较为可靠的椎体间融合方法。     

腰椎融合术中椎弓根螺钉损伤关节突关节的研究进展

目的 探讨腰椎融合术中椎弓根螺钉损伤关节突关节的生物力学、发生率及相关影响因素的研究进展。方法 在PubMed、Springerlink、Medline、CNKI、万方数据等数据库中,以“腰椎融合术、椎弓根螺钉、关节突关节损伤”和“lumbar interbody fusion、pedicle screw、facet joint violation”为关键词,检索2003年1月—2015年12月有关腰椎融合术中椎弓根螺钉损伤关节突关节的相关研究成果,针对椎弓根螺钉损伤关节突关节的生物力学、发生率及相关影响因素的研究进行分析总结。结果 关节突关节是维持脊柱运动节段稳定的重要结构,其损伤可导致关节突关节挛缩、僵硬及骨性关节炎,从而加速邻近节段退变的发生。手术创伤是造成关节突关节损伤的重要因素,尤其是以术中植入椎弓根螺钉内置物损伤关节突关节为主。无论是开放置钉还是微创置钉,螺钉损伤关节突关节的发生率均较高。影响椎弓根螺钉损伤关节突关节的因素包括年龄、性别、体质量、融合节段、融合数量、手术方式、术中CT导航、置钉方位、置钉方法和螺钉类型等。结论 关节突关节损伤继而增生退变是导致邻近节段退变的重要危险因素,无论是开放还是微创置入椎弓根螺钉均可增加关节突关节损伤的发生,因此外科医师在置钉时需要注重关节突关节的保护,规避不良置钉影响因素。     

退变性腰椎不稳症手术治疗临床探讨

目的探讨退变性腰椎不稳症手术方法改进和临床疗效。方法回顾我院93例腰椎不稳症患者经椎板扩大开窗或全椎板切除减压,摘除髓核,椎体间植骨,后路钉棒系统加压内固定及椎间融合术治疗后效果,对治疗结果进行统计分析。结果93例术后随访8~48个月,平均26个月。X线示骨性融合,症状完全消失78例,基本消失8例,无显著缓解者7例（可4例,差3例）;有5例断钉及松动。根据JOA评分法,优良率92.5%。结论椎弓根螺钉内固定加椎管减压,椎体间植骨融合是治疗腰椎不稳症的可靠方法。     

单枚Cage 行经椎间孔腰椎椎间融合术的有限元分析

探究单枚融合器行经椎间孔腰椎椎间融合术的植入位置对单侧椎弓根螺钉固定腰椎生物力学特性的影响。本研究建立人体腰椎L_4～5节段融合器不同植入位置的经椎间孔腰椎椎间融合术式模型,采用有限元方法比较分析各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转工况下,腰椎活动范围、椎间融合器和椎弓根螺钉系统的应力分布等生物力学特征。结果表明,各术式模型中融合节段的活动范围均较无损模型至少降低82%,融合节段稳定性显著提高。椎间融合器和椎弓根螺钉的应力分布随工况和融合器放置位置不同而存在差异,融合器距离椎弓根螺钉系统越远,融合器和椎弓根螺钉的等效应力值就越大。因此,从腰椎融合稳定性及内固定应力峰值来看,融合器入路侧植入时融合器和椎弓根螺钉两者结合达到相对较好的术式效果。     

峡部裂性与退行性腰椎滑脱症手术选择及临床评价

目的：通过对120例腰椎滑脱症手术治疗患者的回顾性临床分析,探讨有关胺惟滑脱症的术式选择及治疗效果。方法：依据患者病情分别采取以下两种术式。A组,峡部裂性腰椎滑脱,行椎弓根钉固定复位后外侧椎板关节突间融合加峡部植骨融合术57例,Ⅰ度33例,Ⅱ度14例,Ⅲ度10例;B组,退行性腰椎滑脱,行开窗椎管减压、椎弓根钉固定复位后外侧椎板关节突间植骨融合术63例,Ⅰ度45例,Ⅱ度18例,均合并腰椎管狭窄,其中合并腰椎间盘突出症15例。结果：随访6～36个月,平均18个月。A组植骨融合率100％,术后滑脱复位率93％;B组植骨融合率100％,术后滑脱复位率90％。结论：后路复位椎弓根钉固定后外侧椎板关节突间峡部植骨融合术是治疗腰椎滑脱症的有效方法之一。     

可扩张套管下椎弓根内固定后路椎体间融合术治疗腰椎退变性疾病

目的:评价可扩张套管下椎弓根内固定后路椎体间融合术(PLIF)治疗腰椎退变性疾病的临床疗效.方法:前瞻性对比研究2010年9月至2011年10月采用可扩张套管下椎弓根内固定PLIF技术(微创组)和传统PLIF手术(传统组)治疗的腰椎退变性疾病患者(分别为12例和22例)的手术时间、出血量、术后引流量、术前、术后ODI评分和椎间融合率,并对两组手术疗效进行评价.结果:微创组与传统组比较,术中出血量、术后引流量均明显减少(P＜0.05);两组间椎间融合率无明显差异,临床疗效满意.微创组术后康复时间明显短于传统组(P＜0.05).结论:可扩张套管下椎弓根内固定后路椎体间融合术治疗腰椎退行性疾病,具有切口小、出血少、软组织损伤轻以及术后恢复快等优点,可取得与传统开放手术同样的疗效,值得临床推广应用.     

微创和开放椎间融合治疗单节段腰椎间盘突出症

背景：导航辅助微创腰椎后路椎弓根螺钉及椎间融合器内固定可以实时精确引导微创套筒下各种操作,安全准确置入椎弓根螺钉及椎间融合器等各种内置物,并可以确定减压部位。微创经椎间孔椎间融合是近年来微创脊柱外科技术成功应用的典型代表,具有切口小、出血少、组织损伤轻和恢复快等显著优点。 目的：评价即时三维导航下单节段微创经椎间孔椎间融合与开放后路椎间融合的短期临床疗效比较。 方法：回顾性分析40例单节段腰椎间盘突出症患者资料,40例患者分别采用即时三维导航下微创经椎间孔椎间融合(20例)和开放后路椎间融合(20例)术式进行对比研究。比较两组融合时间、融合过程中出血量、融合后引流量、治疗后住院时间与总住院时间,疼痛目测类比评分和腰椎疾患疗效评分、治疗后伤口疼痛及功能情况。 结果与结论：40例均获得平均7.7个月随访,微创经椎间孔椎间融合组平均手术时间较开放后路椎间融合组长,差异有非常显著性意义(P < 0.01),微创经椎间孔椎间融合组总的住院时间、治疗后住院时间较开放后路椎间融合组缩明显缩短,差异有非常显著性意义(P < 0.01);微创经椎间孔椎间融合过程中出血量明显较开放后路椎间融合减少,差异有显著性意义(P < 0.05);治疗后引流量也明显少于开放后路椎间融合组,差异有非常显著性意义(P < 0.01);与后路椎间融合组比较,内固定后3 d微创经椎间孔椎间融合组腰痛疼痛目测类比评分明显降低,腰椎疾患疗效评分明显升高,差异均有非常显著性意义(P < 0.01);但治疗前、治疗后6个月两组腰、腿痛疼痛目测类比评分和腰椎疾患疗效评分比较,差异无显著性意义(P > 0.05)。说明即时三维导航下单节段微创经椎间孔椎间融合具有术中出血量少、治疗后引流少、创伤小、住院时间短、短期疗效确切等优点,是一种有效的治疗方法。     

开放与微创经椎间孔椎体间融合治疗单节段退行性腰椎疾病的Meta分析

背景：微创经椎间孔椎体间融合技术采用微小切口经可扩张通道进行,与开放经椎间孔椎体间融合技术相比,微创技术视野小,操作更为精细,对周围组织的损伤较小,有利于恢复。 目的：对微创经椎间孔椎体间融合技术与开放经椎间孔椎体间融合技术治疗单节段退行性腰椎疾病的疗效及临床价值进行评价。 方法：检索2005至2012年间Cochrane library、PubMed、Embase、SCI、中国生物医学文献数据库、中国知网和万方数据库,手工检索相关文献的参考文献及4种中文主要骨科杂志,纳入以单节段退行性腰椎疾病为研究对象,比较微创与开放经椎间孔椎体间融合技术治疗的随机对照试验,前瞻性队列研究及回顾性队列研究,严格评价纳入研究的方法学质量并提取资料,用Cochrane协作网提供的Revman5.1进行Meta分析。 结果与结论：经过筛选纳入7个研究(856例患者)。7个研究圴选用手术时间作为观察指标,结果显示微创手术的手术操作时间与开放手术比较差异无显著性意义(P=0.11);6个研究选用术中出血量作为观察指标,结果显示微创手术的术中出血量明显少于开放手术(P < 0.000 01);2个研究选用手术后下地时间作为观察指标,结果显示微创手术的术后下地时间短于开放手术(P < 0.000 01);6个研究选用术中及术后早期并发症作为观察指标,结果显示微创手术的并发症与开放手术比较差异无显著性意义(P=0.75);3个研究选用融合率作为观察指标,结果显示微创手术的术后融合率与开放手术比较差异无显著性意义(P=1.00)。提示微创经椎间孔椎体间融合技术是治疗单节段退行性腰椎疾病较理想的方式。     

双侧钉棒及同侧单钉棒置入内固定的生物力学比较

背景：腰椎失稳、腰椎滑脱等腰椎退行性疾病常常需要实施腰椎融合,其目标是稳定脊柱,但究竟采取何种内固定方式仍存在争论。 目的：比较单侧与双侧经椎间孔减压椎体间融合治疗腰椎退行性病变的生物力学差异。 方法：人新鲜尸体腰椎标本6具,L4~5模拟微创经椎间孔减压椎体间融合,根据不同的内固定组合方式分为2组,即双侧钉棒组及同侧单钉棒组。在生物力学试验机上测量各种固定方式不同工况下的运动范围(ROM值),并进行比较。 结果与结论：以完整的腰椎运动单元为参照,两固定组的ROM值均低于对照组(P < 0.05)。其中双侧钉棒组在各工况下ROM值均显著低于同侧单钉棒组(P < 0.05)。提示在生物力学实验中,单侧椎弓根螺钉固定椎间融合生物力学性能优良,刚度适中,腰椎可获得可靠的稳定性。但与双侧钉棒固定比较,单钉棒方式仍然存在差距。     

微创单侧TLIF辅助单边钉棒固定治疗腰椎间盘病变的初步报告

目的探讨采用微创经腰椎间孔椎体间融合术（TLIF）辅助单边钉捧固定治疗腰椎间盘病变的适应证、手术方法及初步疗效。方法自2006年1月至2008年6月,15例腰椎间盘病变患者进行微创TLIF治疗。其中,男性7例,女性8例：年龄48～64岁,平均年龄54．7岁．病程1．5～3．0年,平均2年。其中L3-43例L4-5,8例,L5-S17例：单节段病变12例．双节段病变3例．术前视觉模拟评分法（VAS）评分为（7．6±1．0）分,欧氏失能指数（ODI）评分为（42．4±2．7）分．Prolo功能评分为（10．5±1．6）分,、所有患者均有下腰痛．仅有单侧下肢痛、麻木。结果手术时间120～240min,统计数据（182．3±35．5）min。术中出血150．420mL．统计数据（280．7±81．2）mL。住院天数7～35d．统计数据（17．7±6．2）d。所有病例随访时间8～21个月,平均随访时间15．2个月。术后VAS评分（3．0±0．8）分,ODI评分（16．4±2．9）分．改良Prolo评分（17．0±0．9）分,与术前比较差异有统计学意义（P〈0．05）,其中优9例,良4例,可2例,总优良率86．7％。该组15例18个融合节段,术后6个月三维CT重建,有15个节段融合,融合率833％。结论微创TLIF辅助单边钉棒系统同定具有软组织损伤小、出血量少、不破坏对侧的正常结构、住院时间短、功能恢复好、并发症发生率低的优点。但应严格掌握适应证．长期结果还需进一步随访,     

原位及复位融合腰椎滑脱的三维有限元分析

背景：由于脊柱结构复杂,对复位或原位融合后融合的腰椎节段应力分布变化特点的精确生物力学分析一直是个难点。 目的：通过建立L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定的三维有限元模型来比较腰椎滑脱原位融合和复位融合两种手术方式在各种载荷下的生物力学变化及其对腰椎稳定的影响。 方法：根据健康成年男性的下腰椎CT数据,利用mimics,Catia和Patran,Marc等软件建立起L₄/₅节段的三维有限元模型,利用此模型模拟退变性腰椎滑脱,在此基础上建立L₄/₅节段原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合内固定模型,分析两模型在各种载荷下的应力分布特点,并比较异同。 结果与结论：L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定三维有限元模型在前屈后伸侧屈旋转负荷下,该节段各部结构,包括椎体,椎弓根钉内固定器和椎间融合器上的应力变化没有显著差异。两模型都显示椎间融合器和椎弓根螺钉内固定器上分布的应力最大。结果表明退变性腰椎滑脱,行原位椎间融合内固定和复位椎间融合内固定后,复位与否对该节段生物力学没有显著影响。     

选择性关节突周围减压结合改良TLIF治疗退变性腰椎管狭窄症

目的探讨选择性关节突周围减压、结合改良TLIF、椎弓根钉固定治疗退变性腰椎管狭窄症的治疗效果。方法采用选择性关节突周围减压、结合改良TLIF、椎弓根钉固定治疗退变性腰椎管狭窄症患者22例,男14例,女8例,平均年龄63.5岁;融合单节段8例,双节段10例,三节段4例。结果全部患者均安全完成手术,未出现严重并发症。经6个月～2年（平均13月）随访,术前症状及体征均缓解,脊柱融合率达90.9%,未发生植入骨的吸收、移位和沉陷。本组疗效优13例,良6例,可3例,优良率86.3%。结论选择性关节突周围减压、结合改良TLIF、椎弓根钉固定是一种有效治疗退变性腰椎椎管狭窄症的手术方法,并且创伤相对小,恢复快,经济适用,尤其适合于基础医院。     

腰椎行椎间孔入路椎间融合术固定的有限元分析

目的 利用有限元方法分析经单侧椎间孔入路腰椎间融合术治疗腰椎退行性病变的临床可行性。方法 基于正常人L3~5节段的CT扫描数据,利用Mimics、Pro/E、ANSYS软件分别建立L3~5正常生理状态有限元模型、L4/5左单侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(单侧TLIF)、L4/5双侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(双侧TLIF)。在L3上表面施加500 N的人体重力和10 N?m力矩,模拟人体直立、前屈、后伸、左侧弯和右旋5种生理活动,观察不同工况时椎体、椎间盘、螺钉及融合器上变形及应力分布情况,比较两种固定方法力学性能上的差异。结果 各种工况下单侧TLIF、双侧TLIF的L3~5节段变形量均较生理状态模型减少,单侧TLIF、双侧TLIF模型均在后伸运动时融合器的应力达到最大值,且单侧TLIF模型椎弓根螺钉上的应力峰值在各种工况中均明显高于双侧TLIF,后伸工况时应力峰值达到463.39 MPa。结论 单侧TLIF可作为腰椎退变性疾病的一种固定方法,但应力峰值均明显高于双侧TLIF模型,故系统稳定性差于双侧TLIF模型,提示患者在康复过程中应减少后伸运动,以免发生手术失效或螺钉断裂。     

TLIF后路不同的内固定方式生物力学特性的比较分析

目的　比较3种不同后路经腰椎间孔椎间融合（transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF）内固定方式的生物力学特性。 方法　建立正常L3~5有限元模型,在验证其有效性基础上模拟3种不同TLIF后路内固定方式即：单侧或双侧椎弓根螺钉内固定组（Model A和Model B）、单侧+对侧关节突螺钉固定组Model C。分别比较其在生理活动范围（Range of the motion, ROM）下模型的稳定性以及内植物的应力差异。 结果　对所有重构模型,在融合节段（L4~5）的ROM均显著下降,其中以Model B下降最多,屈伸活动减少达18.2%;内植物最大应力出现在Model C,左侧弯时达234.9 MPa;Model B的cage最大应力最小。 结论　后路双侧椎弓根螺钉固定能获得最佳稳定性,且能降低cage下沉及移位的风险;单侧+对侧关节突螺钉亦能提供较好良好的稳定。