腰椎骨折前后路内固定的生物力学比较研究

目的腰椎摊前后路内固定器进行生物力学测试、评价和比较。方法采用新鲜脊柱标本9具，制作成腰段不稳定骨折。采用前、后路内固定器分别加以固定，测定它们的生物力学性能，对照比较。结果腰椎骨折采用VentroFix前路脊柱内固定，在脊柱强度、刚度和稳定方面优于RF后路内固定器械（P〈0．01），前、后路脊柱内固定在脊住强度、刚度和稳定方面均明显优于损伤组（P〈0.01）。结论前、后路脊柱内固定均能有效的稳定损伤腰椎，但采用VentmFix前路脊柱内固定器作固定，具有更强的生物力学性能。     

腰椎骨折前后路内固定的生物力学比较研究

目的对腰椎前后路内固定器进行生物力学测试、评价和比较。方法采用新鲜脊柱标本9具,制作成腰段不稳定骨折,采用前、后路内固定器分别加以固定,测定它们的生物力学性能,对照比较。结果腰椎骨折采用Ventro Fix前路脊柱内固定,在脊柱强度、刚度和稳定方面优于RF后路内固定器械(P<0.01),前、后路脊柱内固定在脊柱强度、刚度和稳定方面均明显优于损伤组(P<0.01)。结论前、后路脊柱内固定均能有效的稳定损伤腰椎,但采用Ventro Fix前路脊柱内固定器作固定,具有更强的生物力学性能。     

脊柱椎弓根内固定手术的器械准备

胸腰段脊柱椎弓根内固定符合脊柱生物力学的三维固定，现就器械准备中的若干问题阐述如下。     

支具治疗特发性脊柱侧凸：生物力学的实践与论证

特发性脊柱侧凸是不明原因引起的脊柱在冠状面上的弯曲，常合并脊柱矢状面的异常及椎体的旋转，是最常见的脊柱畸形。近30年来，随着脊柱三维矫形理论的提出与推广，各种新型内固定器械的出现，使得脊柱手术成功率大大提高，然而手术治疗毕竟创伤巨大，花费高且有一定的风险和并发症。因而，对于没有手术指征的轻度脊柱侧凸，如何进行有效的非手术治疗，避免手术或推迟手术治疗的年龄，一直以来是学们努力的方向。非手术治疗包括锻炼、脊柱按摩、电刺激及支具治疗，经过漫长的实践和研究发现，对于早期发现的轻中度青少年特发性脊柱侧凸，支具治疗是惟一有效的非手术疗法。由于对特发性脊柱侧凸自然病程的研究并不十分清楚，支具能否影响其自然病程，经历了数10年曲折而又漫长的实践和论证，近10余年的生物力学研究证明支具治疗是有效的。     

支具治疗特发性脊柱侧凸:生物力学的实践与论证

特发性脊柱侧凸是不明原因引起的脊柱在冠状面上的弯曲,常合并脊柱矢状面的异常及椎体的旋转,是最常见的脊柱畸形。近30年来,随着脊柱三维矫形理论的提出与推广,各种新型内固定器械的出现,使得脊柱手术成功率大大提高,然而手术治疗毕竟创伤巨大,花费高且有一定的风险和并发症。因而,对于没有手术指征的轻度脊柱侧凸,如何进行有效的非手术治疗,避免手术或推迟手术治疗的年龄,一直以来是学者们努力的方向。非手术治疗包括锻炼、脊柱按摩、电刺激及支具治疗,经过漫长的实践和研究发现,对于早期发现的轻中度青少年特发性脊柱侧凸,支具治疗是惟一有效的非手术疗法。由于对特发性脊柱侧凸自然病程的研究并不十分清楚,支具能否影响其自然病程,经历了数10年曲折而又漫长的实践和论证,近10余年的生物力学研究证明支具治疗是有效的。     

脊柱内固定椎弓根螺钉置入后生物力学的稳定性

背景：椎弓根螺钉内固定系统由于具有牢固的三维固定效果、良好的生物力学稳定性以及较好的复位和矫正畸形作用,被广泛用于脊柱外科,但椎弓根螺钉系统松动、折断及螺钉拔出等并发症仍是导致内固定手术失败的主要原因. 目的：分析脊柱内固定植入物椎弓根钉的生物力学及稳定性探索. 方法：应用计算机检索万方、维普和PubMed数据库中1999年1月至2011年12月关于椎弓根钉植入后生物力学评价相关的文章,以“椎弓根钉,脊柱,内固定,稳定性,生物相容性”为关键词进行检索.选择脊柱内固定植入物生物力学及评价相关的文献,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.初检得到260篇文献,根据纳入标准选择40篇文章进行综合分析. 结果与结论：要提高椎弓根螺钉系统对脊柱固定的稳定性,可通过改进内固定材料、设计和操作技术以分散固定界面应力,但对螺钉的改进受椎弓根和椎体大小的限制,如何从内固定系统装置上来增强固定效果,有待进一步研究.作者认为椎弓根螺钉植入后的稳定性评价应该结合动物实验和临床研究,包括椎弓根螺钉材质、置入位置、角度、固定装置等因素,还应该针对患者个体化因素进行,即对椎弓根螺钉置入遵循个体化原则,对每一个不同的椎弓根施以不同的置钉入点、方向及螺钉.     

四种临床常见骨科固定器械的生物力学评价

目的：探讨骨科固定器械生物力学评价方法的应用，为广大临床医生提供参考，以便在临床中发挥固定器械的优点，克服固定器械的不足，取得最佳的医疗康复水平。方法：从生物力学观点出发，根据骨折固定的生物力学评价方法，对骨折固定常见的4种器械进行分析和讨论，提出生物力学评价观点，结果：生物力学观点认为，带锁髓内钉和C型滑杆式骨科固定器具有较多的生物力学优点同时也存在着某些不足。虽然内固定加压钢板和单边外固定器其生物力学优点不如上述两种固定器械多，但有着其方面如使用方便，患者乐于接受等优点。结论：骨科固定器的设计影响因素较多，研制既满足生物力学的科学要求，又满足使用方便，功能齐全的固定器械是十分困难的。注重了发挥某一方面的优点，也就不可避免地带来了另一方面的不足。所以任一种固定器械在具有突出优点的同时，也必存在不足。这就需要临床医生在临床实践中，根据生物力学原理和结构分析方法，对临床上使用的固定器械和固定方法进行经常地一些研究和评价，以便充分发挥固定器械的优苣。取得最佳的医疗康复水平和效果。     

抗旋转复位内固定器与4种经椎弓根内固定器的生物力学差异比较

目的观察抗旋转复位内固定器与其他 4种经椎弓根内固定器的生物力学差异,为临床应用获取实验依据.方法 10具新鲜健康成人 T11～ L3脊柱标本,分为 5组,分别使用 ARRIF, AF, RF, Dick钉、 Steffee钢板在屈曲压缩骨折模型、屈曲牵张型损伤模型上测试内固定器的抗压缩、抗屈伸、抗侧弯、抗旋转能力.结果 ARRIF,AF,RF抗轴压较强(F=373,P< 0.01), ARRIF,AF抗屈伸较强(F=244, 440; P< 0.01), ARRIF,AF,Steffee钢板抗侧弯能力较强(F=436,P< 0.01), ARRIF, RF, Steffee钢板抗扭转能力较强(F=107～ 1 253,P< 0.01).结论 ARRIF在不同脊柱骨折模型中具有确实的三维固定作用,其他经椎弓根内固定器以 AF,RF三维固定作用较为确实.     

跟骨骨折内固定的生物力学研究

目的对可塑形跟骨钛钢板的生物力学性能进行实验研究,分析它固定跟骨骨折的有效性。方法在测定钢板各部分及螺钉的力学性能后,对8具新鲜跟骨骨折模型进行内固定,并作有关生物力学实验,结合临床资料,分析固定效果。结果该钢板固定后的骨折跟骨的刚强度均高于正常足(P<0.05),足以能承载足部所受的力学载荷。结论可塑形跟骨钛钢板是跟骨骨折理想的内固定器械。     

四种临床常见骨科固定器械的生物力学评价

目的:探讨骨科固定器械生物力学评价方法的应用,为广大临床医生提供参考,以便在临床中发挥固定器械的优点,克服固定器械的不足,取得最佳的医疗康复水平。方法:从生物力学观点出发,根据骨折固定的生物力学评价方法,对骨折固定常见的4种器械进行分析和讨论,提出生物力学评价观点。结果:生物力学观点认为,带锁髓内钉和C型滑杆式骨科固定器具有较多的生物力学优点同时也存在着某些不足。虽然内固定加压钢板和单边外固定器其生物力学优点不如上述两种固定器械多,但有着其方面如使用方便,患者乐于接受等优点。结论:骨科固定器的设计影响因素较多,研制既满足生物力学的科学要求,又满足使用方便,功能齐全的固定器械是十分困难的。注重了发挥某一方面的优点,也就不可避免地带来了另一方面的不足。所以任一种固定器械在具有突出优点的同时,也必存在不足。这就需要临床医生在临床实践中,根据生物力学原理和结构分析方法,对临床上使用的固定器械和固定方法进行经常地一些研究和评价,以便充分发挥固定器械的优点,取得最佳的医疗康复水平和效果。     

火炬椎弓根内固定器械的研制及临床生物力学研究

目的:后路短节段椎弓根内固定器械治疗胸腰椎骨折及腰椎滑脱安全且有效,介绍自行研制的火炬内固定器械及在胸腰椎骨折及腰椎滑脱中的生物力学测试。方法:通过器械生物力学测试,临床治疗14例患者(骨折10例、滑脱4例),对复位及固定效果进行观察。结果:术后胸腰椎骨折均满意复位,腰椎滑脱中3例退行性滑脱未完全复位,1例崩裂性滑脱复位满意,随访均无高度丢失、断钉、松动、椎体滑移加重等并发症。结论:该器械结构简单、操作简便,固定坚强、稳定,但对腰椎滑脱的治疗有一定局限性,其分离复位间距的适当量化对评价手术效果有一定的指导意义。     

有限元分析在腰椎生物力学研究中的应用

三维有限元分析方法作为脊柱生物力学研究方法之一,随着人们对脊柱力学特性的认识,有限元分析软件在国内外不断开发与应用,不但促进了有限元技术的发展,而且推动着脊柱生物力学研究更深入发展.文章介绍了有限元的概念及其原理,总结了有限元分析法在腰椎生理和病理情况下生物力学分析中的应用,概述了不同术式、内固定器械对脊柱生物力学的影响,系统的概述了有限元法在腰椎融合方面的研究,包括不同术式对椎间融合器cage的生物力学特点及其置入后对融合节段生物力学的影响,动力性融合、人工椎间盘置入对脊柱生物力学的影响,探讨了应用有限元法分析骨质疏松性腰椎椎体的应力分布、骨折发生机制,分析了肌肉在有限元分析中的作用及意义,展望了有限元法在脊柱生物力学研究中的应用前景.     

脊柱植入物的临床应用

随着材料学和生物力学发展,传统的脊柱内固定方法不断改进,新型内固定器械不断涌现,新的内固定器械在临床应用前应该在实践中不断完善,并在脊柱退行性疾病、脊椎肿瘤、创伤、感染等手术中得到了广泛的应用.其目的是解除脊髓压迫,重建脊柱的正常序列和骨性融合,内固定的优势就在于矫正畸形、促进融合而利于早期康复.内固定对前路手术融合率的影响与前路手术的疗效及减压是否彻底、椎间是否融合有关.研究证实.螺钉的直径、几何形状、螺钉位置和进钉技术以及椎体的骨质状况与失败的发生直接相关.在脊柱重建过程中,移植骨常使用自体髂骨块和腓骨.但由于移植骨的获取而导致的并发症,包括感染、血肿形成、神经损伤、骼骨骨折、腹腔内容物疝,以及长期的供区疼痛,为避免供区并发症的发生,常采用同种异体骨和钛网取代自体骨移植,但同种异体骨移植又容易有融合率低和疾病传播的风险,所以钛网植骨作为一种新的置入方式逐步发展起来.     

脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学特征

背景:椎弓根螺钉内固定经过不断的发展和完善,生物力学理论在脊柱内固定器方面也有了很大进展.目的:对脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学研究进行综述.方法:应用计算机检索1986-01/2010-10 CNKI和Pubmed数据库,在标题和摘要中以"椎弓根螺钉,生物力学"或"Pedicle Screw,Biomechanics"为检索词进行检索.选择文章内容与椎弓根螺钉的生物力学有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.最终入选49篇文献进行综述.结果与结论:在椎弓根螺钉的发展过程中,生物力学不仅为内固定的研制提供理论基础,也是测试和评价新设计内固定器效果的最终依据和标准.文章结果显示椎弓根螺钉植入点、植入方向、螺钉大小、螺钉形状、螺钉材料对脊柱生物力学均有一定影响.     

脊柱疲劳试验装置的研制与初步应用

目的通过疲劳试验模型初步观察脊柱内固定器经疲劳试验后刚度变化. 方法园柱状钢质夹具,固定脊柱标本,两侧焊有平衡杆,用于加载的上端夹具底部制做偏心状轴承,在平衡杆上固定弹簧装置模仿脊柱后方骶脊肌.选取 10具新鲜脊柱标本截取 L1～ S2节段,制备 L3椎体损伤模型.按临床手术方法分别安装复位固定系统( Reduction Fixation, RF)和改良爱德华系统( Modified Edwards System, MES).在 SANS材料实验机上,以频率 0.5 Hz载荷 (440± 165)N对标本进行 10 000次循环加载.观察初始状态、 1 500次和 10 000次循环后 2组刚度变化;固定节段下位椎间盘位移变化. 结果疲劳前 RF和 MES 组刚度增加,经 1 500次和 10 000次循环后 RF组仍保持着良好的刚度, MES组刚度减弱, RF组刚度明显高于 MES 组( t=2.702,P< 0.05);疲劳后 2组固定节段下位椎间盘位移与完整状态相比无明显变化. 结论疲劳模型适用于脊柱内固定器的生物力学测试.     

齿轮撑开式脊柱复位固定板装置的研制

背景:目前临床应用的脊柱后路复位固定的钉棒系统存在一定程度的生物力学的缺陷,钉板系统更适合在患者中广泛使用.目的:依据中国人脊柱的椎弓根间距、弧度、椎体及椎间隙高度的影像学测量结果,研制一种新型的脊柱后路复位内固定板装置.方法:测量129例门诊查体的正常者的胸腰椎数据.依据影像学测量的结果,并在复习文献的基础上,对新型脊柱复位内固定器进行图纸设计及形状设计.取18具新鲜小牛腰椎标本随机分为实验组给予行齿轮撑开式脊柱复位内固定板装置固定,CD及Steffee组分别用CD及Steffee钢板固定,测量标本在受到轴向压缩、前屈、后伸及侧屈载荷状态下的位移、应变、刚度和破坏性能等测试,结果进行统计学处理.结果与结论:齿轮撑开式脊柱复位内固定装置(GDP)能较好地满足人体强、刚度的要求.GDP组测得椎体固定的强度和刚度均比对照组CD和Steffee钢板系统优越(P＜0.05),腰椎的扭转力学性能比CD,Steffee钢板内固定分别高出13%和14%,腰椎的极限力学性能测试结果显示GDP能承载载荷,比CD,Steffee钢板更大(P＜0.05).说明齿轮撑开式脊柱复位固定板装置的设计符合中国人脊柱的解剖规格,生物力学稳定性良好,可以显著促进椎骨骨折的愈合,防止脊椎后凸的复发和高度的丧失.     

脊柱侧凸治疗进展中的有限元分析

背景：脊柱侧凸是一种包括椎体水平面旋转的复杂病理特点的三维脊柱畸形。有限元分析法可取代传统的生物力学实验法进行重复实验分析以及数字化仿真模拟,在脊柱侧凸的生物力学研究中的运用日益深入。 目的：旨在强调运用有限元分析法对脊柱侧凸的支具和手术治疗方面进行简要的阐述。 方法：以＂脊柱侧凸;有限元＂为检索词,检索PubMed数据库以及万方数据库1986年1月至2013年5月文献。选择文章主要内容与脊柱侧凸治疗的有限元分析直接相关的、代表性好、相关领域权威杂志的文章共38篇进行讨论。 结果与结论：如何设计出更加符合脊柱侧凸生物力学特征的个体化支具已成为研究热点。利用多重影像学技术将肋骨、胸骨以及骨盆等引入有限元模型中,分析研究脊柱侧凸施加三维矫形力的最佳方式。研究发现施加载荷最佳的方式是在脊柱侧凸的凸侧区域。有限元分析法可预测和评估患者的矫形过程及效果,进而制定出合理的矫形治疗方案。有限元分析法模拟分析内固定器械与脊柱之间的应力分布情况,更有效的预防治疗后并发症的发生。     

有限元分析法研究颈椎内固定物的生物力学特点

有限元分析法是用于结构分析的矩阵方法,将一个由无限个质点构成并且有限个自由度的连续体划分成有限个小单元体所组成的集合体。应用有限元分析法对颈椎在生理及病理情况下的生物力学特性进行分析,及不同术式、内固定器械对颈椎生物力学的影响,展望了有限元法应用于颈椎生物力学研究的前景,由于所建立的有限元模型其形态结构与人体实际存在差异,计算结果范围较为狭小和固定,随着计算机及软件的进一步发展,有限元分析法将成为脊柱生物力学研究的热点。     

Spine 2000脊柱三维运动分析系统评估腰椎椎弓崩裂后4种植入体内固定的生物力学

目的:目前对TSRH内固定系统重新组合成钩钉系统还缺少相关的生物力学方面的比较及研究。实验对腰椎椎弓崩裂直接修复的4种内固定方法进行生物力学比较。方法:实验于2003-9/10在南方医科大学(原解放军第一军医大学)生物力学实验室完成。①实验材料:选用雄性健康小牛8具(上海市南汇区光明乳业特种屠宰场提供),实验符合动物伦理学要求,常规方法处死后截取L2～6脊柱标本。②实验分组及过程:正常标本作为对照组,然后制成L4双侧椎弓崩裂模型,分别以改良Scott法(内固定由通用公司提供)、钩螺钉法(为枢法模公司提供TSRH的重新匹配)、钉杆法(由枢法模公司提供)和Buck螺钉法(德国确卓公司提供)固定。③实验评估:通过计算机扫描观察L3～4及L4～5的活动范围。结果:4种内固定固定后脊柱稳定性均能得到有效恢复(P>0.05),但钩螺钉法、钉杆法和Buck钉固定法在提高屈曲稳定性方面优于改良Scott法(P<0.05);在旋转或侧弯状态,4种固定方法间差异都无显著性(P>0.05)。但是,从均值比较来看,钩螺钉法、钉杆法在抗旋转不稳方面要优于改良Scott法和Buck钉法。结论:改良Scott法、钩螺钉法、钉杆法和Buck螺钉法内固定方式均能有效恢复失稳脊柱的稳定性,但钩螺钉法、钩钉法在维持脊柱稳定性方面更具优势,且操作简单、易行、安全有效,是较理想的直接修复内固定器。     

Spine2000脊柱三维运动分析系统评估腰椎椎弓崩裂后4种植人体内固定的生物力学

目的：目前对TSRH内固定系统重新组合成钩钉系统还缺少相关的生物力学方面的比较及研究。实验对腰椎椎弓崩裂直接修复的4种内固定方法进行生物力学比较。方法：实验于2003-9/10在南方医科大学（原解放军第一军医大学）生物力学实验室完成。①实验材料：选用雄性健康小牛8具（上海市南汇区光明乳业特种屠宰场提供）,实验符合动物伦理学要求,常规方法处死后截取L2～6脊柱标本。②实验分组及过程：正常标本作为对照组,然后制成L4双侧椎弓崩裂模型,分别以改良Scott法（内固定由通用公司提供）、钩螺钉法（为枢法模公司提供TSRH的重新匹配）、钉杆法（由枢法模公司提供）和Buck螺钉法（德国确卓公司提供）固定。③实验评估：通过计算机扫描观察L3～4及L4～5的活动范围。结果：4种内固定固定后脊柱稳定性均能得到有效恢复（P〉0.05）,但钩螺钉法、钉杆法和Buck钉固定法在提高屈曲稳定性方面优于改良Scott法（P〈0.05）;在旋转或侧弯状态,4种固定方法间差异都无显著性（P〉0.05）。但是,从均值比较来看,钩螺钉法、钉杆法在抗旋转不稳方面要优于改良Scott法和Buck钉法。结论：改良Scott法、钩螺钉法、钉杆法和Buck螺钉法内固定方式均能有效恢复失稳脊柱的稳定性,但钩螺钉法、钩钉法在维持脊柱稳定性方面更具优势,且操作简单、易行、安全有效,是较理想的直接修复内固定器。