腰椎退变黄韧带中炎性细胞因子的表达

目的:观察腰椎退变黄韧带中炎性细胞因子的表达情况,探讨其在腰椎黄韧带退变过程中的作用。方法:收集腰椎退变性疾病患者在后路椎板切除减压治疗时取下的黄韧带标本40例(退变组),术前通过CT、MRI证实均有黄韧带肥厚;以10例脊柱外伤行后路手术治疗的青年患者的腰椎黄韧带作为对照(对照组)。将术中切除的黄韧带剔除骨、脂肪及筋膜等组织,修成约2cm×1.5cm×0.3cm,在10%福尔马林溶液中固定24～48h后取出,制备成石蜡切片,采用苏木精伊红(HE)染色,应用光学显微镜观察病理学改变,并用免疫组化技术观察黄韧带标本中白介素-1(IL-1)、IL-6和肿瘤坏死因子-ɑ(TNF-ɑ)的表达情况。结果:对照组黄韧带弹力纤维呈波浪状,排列规则,弹力纤维间可见少量的胶原纤维和散在的成纤维细胞(22.56±6.05个/HP);退变组黄韧带弹力纤维明显减少,胶原纤维增多,并且伴软骨细胞、成纤维细胞、毛细血管的增生,成纤维细胞计数为62.66±18.40个/HP,两组成纤维细胞计数差异有统计学意义(P<0.05)。退变黄韧带组织中IL-1、IL-6、TNF-α表达阳性率分别为75%、77.5%、82.5%,对照组黄韧带组织中的表达阳性率分别为40%、20%、40%,退变组明显高于对照组(P<0.05)。结论:IL-1、IL-6、TNF-ɑ在腰椎退变黄韧带中有较高的表达,这些炎性因子可能参与了腰椎黄韧带退变的过程。     

中央型腰椎管狭窄症患者黄韧带组织生化成分变化的研究

目的:通过测定中央型腰椎管狭窄症患者腰椎黄韧带胶原蛋白和蛋白多糖含量变化,观察组织显微结构改变,探讨黄韧带组织生化成分改变与中央型腰椎管狭窄症发病的相关性方法:收集中央型腰椎管狭窄症患者的腰椎黄韧带65块作为退变组,正常腰椎黄韧带27块作为对照组,采用微量羟脯氨酸测定法和硫酸-咔唑法分别测定两组黄韧带中羟脯氨酸及糖醛酸吸光度,并计算胶原蛋白和蛋白多糖含量;游标卡尺测量黄韧带厚度;并行HE染色和Masson染色,显微镜下观察各组组织结构改变。结果:退变组黄韧带厚度、胶原蛋白及蛋白多糖含量均高于对照组,差异有显著性(P0.05);病理学观察退变黄韧带弹性纤维排列紊乱,数量减少,胶原纤维增生。结论:退变腰椎黄韧带中胶原蛋白和蛋白多糖含量增加,黄韧带生化成分改变可能引起黄韧带厚度增加,参与中央型腰椎管狭窄症的发生。     

人体胸腰椎体冲击损伤的生物力学研究

目的:探讨人体脊柱胸腰椎在冲击载荷作用下引起的爆裂骨折的生物力学机制及损伤特点。方法:自2008年9月至2009年10月,采集10具新鲜人体脊柱胸腰椎标本,平均分为两组,建立实验模型,分别进行静力学强度试验和动态冲击生物力学实验,观察在不同载荷作用下,胸腰椎体发生静态和动态冲击响应的相关数据。结果:胸腰椎屈服载荷为(5280.00±354.20)N,屈服位移为(13.32±2.07)mm,极限载荷为(6590.00±249.20)N,极限位移为(20.60±2.57)mm,加载速度为0.02g,胸腰椎的动态力学性质其平均极限载荷为(14425.60±1101.52)N,载荷平均作用时间为(17.29±2.04)ms,平均加速度为(36.80±2.81)g,动态位移为(45.11±1.13)mm。结论:胸腰椎爆裂性骨折是由高能量瞬间释放所导致的严重损伤,生物力学受力作用呈脉冲式变化,胸腰椎体具有生物材料的粘弹性性质。     

髋关节置换修复关节囊的解剖和拉伸力学分析

目的:研究髋关节后关节囊的拉伸力学和解剖特点,为全髋置换术中修复关节囊提供生物力学和解剖学依据。方法:以骨-关节囊-骨方式采集6个冷冻髋关节后关节囊韧带复合体标本,装载于Instron万能材料试验机,测定标本的载荷-应变曲线、极限拉伸应变、极限拉伸载荷、弹性模量等拉伸力学特性。解剖12具尸体髋关节标本至关节囊,记录屈髋90°位,正常关节囊和经转子钻孔(传统法)修复关节囊的拉伸应变;将后关节囊可缝合区划分为9个区域,测量、比较不同分区的关节囊厚度;在尸体标本的两侧髋关节,分别采用传统法和经股骨颈解剖止点钻孔(解剖法)修复后方关节囊,并模拟早期康复活动,观察康复对修复后关节囊的影响。结果:关节囊韧带复合体标本载荷-应变曲线符合流变学和粘弹性特征,其极限拉伸应变为(39.21±5.23)%、极限拉伸载荷为(142.06±34.15) N,拉伸强度为(1.65±0.38) MPa,弹性模量为(14.23±5.62) MPa。屈髋90°位,传统修复关节囊拉伸应变大于正常关节囊(P0.05),正常关节囊拉伸应变为:上部(17.0±2.6)%,中部(24.1±1.4)%,下部(26.0±4.3)%;传统修复法拉伸应变为:上部(37.0±4.9)%,中部(53.3±1.1)%,下部(68.3±6.2)%。后关节囊不同分区的厚度差异有统计学意义(P0.05),股骨止点近端0.5 cm处各部厚度适合缝合,此处关节囊平均厚度为:上部(3.48±0.11) mm,中部(2.36±0.09) mm,下部(1.59±0.24) mm,后下关节囊距股骨止点(1.42±0.02) cm处最薄,应避免此处进针。模拟康复活动后,传统法修复的关节囊后下部分发生撕脱(10/12),解剖法修复的关节囊完整。结论:传统法修复关节囊后下部分拉伸应变过大,容易撕脱,解剖修复关节囊符合拉伸力学要求,有助于提高关节囊修复成功率。     

低弹性模量外固定系统对股骨干骨折模型的生物力学研究

目的 通过在模拟股骨上对不同弹性模量的外固定系统进行生物力学测试,探讨不同弹性模量外固定系统对股骨干骨折应力及其分布的影响.方法 选择8套与人体股骨力学性质类似的玻璃钢制成股骨干骨折模型,在模型上分别安装Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(低弹性模量组,弹性模量为33 Gpa,4套)和Ti-6Al-4V(高弹性模量组,弹性模量为110 Gpa,4套)钛合金半针,连接套夹和碳纤维外固定棒,在骨折断面,外固定半针以及钉道周围粘贴电阻应变计,分析局部应力,测量不同弹性模量外固定系统在同样载倚条件下骨折断面及钉道周围应力的大小和分布.结果 在实验载倚条件下,随着载荷和力矩的增大,高弹性模量组与低弹性模量组骨折断端和钉道周围应力有不同程度增大.当侧压载荷为90 N时,两组的侧压应变值分别为(6.5±3.5)×10~(-6)、(43.5±22.7)×10~(-6);当侧压载荷为300 N时,应变值为(16.5±0.7)×10~(-6)、(140.5±9.5)×10~(-6).当弯曲载荷为1.6 N·m时,两组的应变值分别为(0.3±0.5)×10~(-6)、(47.1±31.5)×10~(-6);当弯曲载荷为11.0 N·m时,应变值分别为(359.7±39.9)×10~(-6)、(453.5±29.0)×10~(-6).当侧压载荷≥90 N或弯曲载倚介于1.6～8.8 N·m时,两组之间骨折断端应力应变值差异有统计学意义(P<0.05).在3种力学作用下,与高弹性模量组相比,低弹性模量组钉道局部应力分布更均匀,应力相对集中的针道局部应力变小.结论 低弹性模量外固定系统有利于应力传导,更符合生物力学的要求,从而可能有效避免应力遮挡效应,促进骨折愈合.     

新型锚-袢内固定系统重建喙锁韧带治疗肩锁关节脱位的生物力学研究

目的通过尸体标本测试新型锚-袢内固定系统治疗肩锁关节脱位的生物力学稳定性, 为临床治疗肩锁关节脱位提供新方法。方法 12侧完整的肩关节标本切断肩锁韧带, 首先进行喙锁韧带的准静态非破坏性循环实验, 直至喙锁韧带失效, 并记录喙锁韧带失效强度。12侧标本被随机分为A、B、C、D四组(n=3), 分别使用3.5 mm锁骨钩锁定加压钢板、5 mm软组织带线锚钉、10 mm Endobutton钢板、新型锚-袢内固定系统(5 mm软组织带线锚钉+10 mm Endobutton钢板)4种不同内固定材料复位、固定肩锁关节。然后使用X线透视机正位透视复位后的肩锁关节, 评估内固定位置及肩锁关节复位情况。最后使用自制的固定夹具将肩关节标本固定在100 KN电子万能力学试验机上, 以100 mm/min的载荷速度对各实验标本在垂直方向进行破坏性的静态拉伸力学测定, 通过与生物力学试验机相连接的计算机记录并描画载荷-位移曲线, 记录各内固定的失效强度及原因。结果 12侧尸体标本喙锁韧带断裂强度为(374.6±0.8)N。4组内固定失效的力学载荷及原因:A组为(409.5±2.6)N, 两侧标本内固定失效...     

股骨远端LISS倒置固定股骨转子下骨折的生物力学研究

[目的]检测股骨远端LISS倒置固定股骨转子下骨折的生物力学性能。[方法]选取成年股骨16根,在小转子下方1 cm处截骨成2 cm间隙,模拟粉碎性高位股骨转子下骨折。标本随机分成2组,第1组用倒置LISS固定,第2组用PFNA固定。先将标本置于液压伺服力学测试机,行非破坏性应力加载试验,观察载荷-应变关系、股骨头的载荷-位移关系、骨折固定后的强度和轴向刚度。再行非破坏性循环加载试验,循环周期2 000次。最后进行极限力学性能试验。对试验数据用Chauvent准则行精度分析,用t检验。[结果]轴向压缩试验中,LISS组在应变片1和应变片2处的应变均于PFNA组相应的应变值近似;载荷600 N时,LISS组与PFNA组股骨头纵向位移分别为(2.87±0.84)mm、(2.89±0.74)mm;载荷600 N时,两组的骨折固定后强度值近似;载荷600 N时,LISS组与PFNA组的轴向刚度分别为(209.06±18.63)N/mm、(207.61±18.73)N/mm。动态疲劳实验中,相同循环加载周期下,LISS组股骨头的最大下沉位移近似于PFNA组;LISS组与PFNA组在股骨头下沉位移0.5 mm时承受的力分别为(130.83±11.67)N、(128.76±8.35)N;股骨头下沉位移0.5 mm时,LISS组与PFNA组分别是循环加载周期的(1 231±30)次、(1 221±27)次。LISS组、PFNA组极限载荷分别为(3 728±128)N、(3 786±115)N。经统计学分析,以上差异均无统计学意义(P>0.05)。[结论]本试验结果证实了股骨远端LISS倒置固定股骨转子下骨折具有良好的力学稳定性,是一种固定股骨转子下骨折的有效方法。     

腰椎前路可调式一体化钢板融合器的研制及生物力学测试

目的:研制腰椎前路可调式一体化钢板融合器(ALCP),并对其进行生物力学测试。方法:根据国人腰椎结构特点设计,应用医用钛合金材料制成ALCP。取15具6月龄猪腰椎标本,随机分成3组,每组5具,一组不行任何处理(对照组);两组行L3/4、L4/5椎间盘切除,并在L4椎体上开槽,一组用ALCP固定(ALCP组),另一组用前路钢板人工椎体固定(AVB组),测量每组标本在受到轴向压缩、前屈、后伸、侧屈及扭转状态下的载荷-位移、载荷-应变关系及强度和刚度的变化。结果:三组在轴向压缩、前屈、后伸和侧屈时腰椎的应变随载荷增大而增大,相同载荷下三组间应变无显著性差异(P0.05);在500N以内载荷作用下,腰椎纵向压缩位移随载荷的增加而增加,三组间位移无显著性差异(P0.05)。500N载荷轴向压缩时,ALCP组的应力强度最大(P0.05),而在前屈、后伸及侧屈时三组间应力强度无统计学差异(P0.05);三组间轴向刚度和弯曲刚度均无显著性差异(P0.05)。ALCP组的最大扭矩为4.12N·m,AVB组为3.87N·m,对照组为4.18N·m,三组间无显著性差异(P0.05)。ALCP组的扭转刚度与AVB组和对照组比较亦无显著性显差异(P0.05)。结论:腰椎经ALCP固定后的生物力学性能接近人工椎体加前路钢板固定和正常腰椎。     

腰椎运动时黄韧带的原位应变测量

在腰椎黄韧带解剖学观察的基础上，以新鲜尸体完整腰椎为标本，采用平行光三维运动测量系数，测量腰椎不同方向运动时，右侧黄韧带上、下端附着部中点的空间位置和三维位移量，获得二点间距离的变化值以及最大载荷时黄韧带应变的均值和标准差。前屈时黄韧带应变最大，右旋时应变最小。后伸和右弯时黄韧带应变为负值，提示韧带长度短缩。该研究方法也适用于人体其他韧带的生物力学研究。     

髋臼横韧带在全髋关节置换术中对髋臼假体初始稳定性的意义

目的通过生物力学实验验证全髋关节置换术中保留髋臼横韧带对减小髋臼应力集中、增强髋臼抗形变能力及维持髋臼假体初始稳定性的意义。方法自2012-01—2015-01采集新鲜成年健康男性尸体髋关节(包含完整髋臼-关节囊-股骨头)8个,将标本随机分为2组:A组去除关节囊但保留髋臼横韧带,B组一并切除关节囊和髋臼横韧带。所有髋臼按全髋关节置换手术要求打磨髋臼软骨面置入髋臼假体,然后对髋臼进行生物力学测量,得到其应变、位移、强度、刚度、接触面积和接触压力等力学量并进行统计分析。结果经手术打磨后,A组在髋臼强度和刚度上皆优于B组。两向应力状态:A组横向应力(σθ)为(0.62±0.05)MPa,纵向应力(σφ)为(0.70±0.06)MPa;B组σθ为(0.83±0.07)MPa,σφ为(0.88±0.09)MPa。差异均有统计学意义(P0.05),说明A组承载时应力均匀,应力集中小,B组则相反,易导致关节不稳定。刚度:A组为(160.26±14.32)N/mm,B组为(108.23±9.32)N/mm,差异有统计学意义(P0.05),说明A组抗形变的能力也明显优于B组。在接触特性上A组平均压力均高于B组而负重面积也大故应力反而小于B组。结论保留髋臼横韧带在全髋关节置换术中对减小髋臼应力、削弱应力集中、维持髋臼强度和刚度及假体初始稳定性具有重要意义。