单侧多节段后部结构切除对腰椎旋转稳定性影响的生物力学研究

目的：研究多节段脊柱后部结构对腰椎旋转稳定性的影响。方法：选用７具成人新鲜尸体脊柱标本（Ｌ１～Ｓ１），采用单侧多节段逐步切除腰椎后部结构的方法，形成７种状态，从单侧多节段开窗至全椎板及双侧小关节切除等。通过脊柱三维运动试验机施加１０Ｎｍ的扭转载荷，使脊柱产生左、右轴向旋转运动。结果：全椎板加双侧小关节部分切除后，腰椎旋转稳定性受到显著影响。结论：除小关节骨性结构及关节囊外，椎板及后部韧带结构对维持腰椎旋转稳定性亦有重要作用     

后部结构逐级切除对腰椎三维稳定性的影响

目的：研究后部结构逐级切除对腰椎三维稳定性的影响。方法：选用7具新鲜成人尸体脊柱标本(L1～S1)，通过逐级切除L4～5节段的后部结构，共形成7种减压状态，运用脊柱三维运动实验机测试各模型的稳定性。结果：全椎板加双侧小关节部分切除，脊柱的前屈及左／右轴向旋转稳定性即已受到显著性破坏。结论：腰椎后部韧带结构对脊柱的稳定性有重要作用。减压治疗时，在尽可能维持小关节完整性的同时，亦应尽量保留椎板及后部韧带等结构。     

三维立体摄相技术研究腰椎间盘切除对腰椎活动的影响

本实验应用Elite运动分析系统观察了腰椎间盘切除术对整个腰椎活动的影响.4具新鲜腰1一骶3标本分别头尾端固定安装在特制测试架上,模拟人体进行生理屈伸活动,二架红外线照相机监测各节椎体的三维空间变化.结果表明腰4一5间盘切除术后腰椎屈曲30°时腰4一5节段水平位移(T_z)及旋转位移(R_x)有明显增加.腰4—5和腰5一骶1间盘切除术后腰椎于不同屈伸活动中均有腰4—5和腰5一骶1节段的T_z和R_x明显增加现象,同时还有相邻的腰3—4节段T_z及R_x增加现象.本文对相关的临床意义进行了讨论.     

腰骶部椎间盘髓核摘除对脊柱稳定性影响的生物力学研究

目的：分析髓核摘除对腰骶部Ｌ４～Ｌ５和Ｌ５～Ｓ１节段稳定性的影响。方法：对６例成人新鲜腰骶部（Ｌ４～Ｓ１）标本髓核摘除前后进行三维运动范围和压缩、剪切刚度的测定。对标本施加最大为１０．０Ｎ．ｍ的力偶矩,使之产生前屈、后伸、左右侧屈和左右轴向旋转运动,并由双平面立体测量的计算机图像分析系统得到节段运动范围。分别在１３００Ｎ,６００Ｎ和６００Ｎ的载荷下测定压缩、前后剪切和左右剪切刚度。结果：髓核摘除后,Ｌ４～Ｌ５和Ｌ５～Ｓ１节段的三维运动范围明显增大,其中Ｌ４～Ｌ５节段的后伸、左右轴向旋转运动增大有显著性,Ｌ５～Ｓ１节段的前屈运动增大有非常显著性,左右轴向旋转增大有显著性;Ｌ４～Ｓ１节段压缩和剪切刚度降低,左右剪切刚度降低有显著性。结论：髓核摘除使腰骶椎节段性三维运动范围增大,压缩和剪切刚度下降,腰骶节段失稳,以致整个后部结构承受更大的负载,导致小关节和韧带的损伤和退行性改变。     

腰椎间盘刚度和强度的实验研究

本实验采用８具正常成人男性新鲜腰骶段一，测得腰椎间盘的压缩刚度是１３１４Ｎ／ｍｍ；剪切刚度是２４５Ｎ／ｍｍ；扭转刚度是６．５Ｎｍ／ｄｅｇｒｅｅ；扭转强度为８０．３Ｎ，同时对髓核摘除和后部结构切除后腰椎间盘的刚度和扭转强度变化进行测试，结果显示，髓核摘除和后部结构切除后腰椎间盘刚度和扭转强度下降，其结果有统计学意义（Ｐ，０．０５），其中后部构切除后扭转刚度下降５１％，扭转强度下降４４％。     

青老年腰椎三维运动范围的实验研究

通过对表老年组腰椎三维运动范围的比较研究,探讨老年人腰椎稳定性及其生物代偿性变化的成因。选取１５具新鲜成人男性尸体分为两组：青年组,２０～３０岁,７例;老年组,６０～７０岁,８例。切取腰椎（Ｌ１－Ｓ１）用加载系统和计算机图像处理系统测量Ｌ１－Ｓ１各节段的三维运动范围。结果 老年组腰椎三维运动范围较青年组有减少趋势,在前屈时ＮＺ有显著性差异．结论 老年人腰椎未因腰椎退变失稳,稳定性反而加强,原因是腰     

颈椎终板的解剖及其生物力学特征的实验研究

目的：研究颈椎终板的解剖结构及其抗压强度。方法：应用直接法测量１０具新鲜成人尸体颈椎标本的终板厚度。标本切片进行光镜观察。生物力学测试比较保留终板和不保留终板时,其抗压强度及椎体植骨面的位移。结果：各节段颈椎终板和上、下终板之间的厚度差异均无显著性（Ｐ＞０．０５）,终板中央区为多孔的松质骨样结构,平均厚度为０．５１±０．０３ｍｍ。保留终板组与不保留终板组的抗压强度分别为１３６０．２±２５６．３Ｎ和８７７．１±１６７．３Ｎ,差异非常显著。其椎体植骨面位移分别为１．１４±０．５９ｍｍ和２．３５±０．７５ｍｍ,差异亦非常显著。结论：保留终板能显著增加颈椎椎体的抗压强度,减少椎体植骨面的位移     

双侧峡部裂对腰椎稳定性影响的实验研究

目的：研究双侧峡部裂对腰椎三维稳定性的影响。方法：实验材料为８具成人新鲜腰椎标本,切断Ｌ２双侧峡部,通过脊柱三维运动试验机,对标本施加前屈／后伸、侧弯和轴向旋转等６种力偶矩（１０Ｎ．ｍ）,由脊柱三维运动分析系统得到腰椎节段的运动范围。结果：双侧峡部断裂后,腰椎前屈／后伸及左／右旋转运动范围分别增加２６．６％、５５．９％、１００．９％、１１５．８％,较正常标本有显著性增大,而左／右侧弯变化不大。结论：峡部对腰椎三维稳定具有重要的力学作用,双侧峡部裂导致腰椎不稳。     

胸腰椎脊柱韧带拉伸性能的实验研究

目的：测试胸腰段脊柱韧带拉伸性能。方法：采用７例新鲜青年男性尸体胸腰椎脊柱韧带，进行解剖学观察和力学测试，每个韧带的测试除外其它因素单一进行。记录最大载荷－位移曲线和韧带的形态、力学改变，峰值为韧带断裂的标志。结果：前纵韧带、后纵韧带、棘间、棘上韧带最大破坏载荷依次为：６５４±６３Ｎ，２９１±４９Ｎ，９８±４３Ｎ，３８５±９３Ｎ；最大位移依次为：１１．４±２．６ｍｍ，４．５±１．５ｍｍ，３．８±１２．２ｍｍ，１６．０±５．０ｍｍ；结构刚度依次为：６０．４Ｎ／ｍｍ，５６．２Ｎ／ｍｍ，２５．０Ｎ／ｍｍ，４０．５Ｎ／ｍｍ。结论：不同种韧带的解剖形态和生理特点不同，具有不同的生物力学特性。     

前纵韧带分级切断对腰椎稳定性影响的三维运动研究

目的：根据节段间的运动变化，定量地分析前纵韧带切断对腰椎三维运动的影响。方法：采用８具新鲜成尸腰椎，通过脊柱三维运动实验机施加最大载荷为１０．０Ｎｍ的６种力偶，使脊柱产生前屈、后伸、左／右侧弯和左／右轴向旋转运动。经立体摄像计算机图像处理得到Ｔ１２～Ｌ１节段的运动范围（ＲＯＭ）。先对完整标本进行测量，其结果为自身对照组。然后在Ｔ１２～Ｌ１节段依次切断椎间盘前方的前纵韧带１／３、２／３和全部。结果：前纵韧带切断１／３后，脊柱后伸ＲＯＭ稍增加；切断２／３和全部，后伸ＲＯＭ显著增加（Ｐ＜０．０５和Ｐ＜０．０１）。结论：本实验证实：①前纵韧带切断１／３不影响脊柱的稳定；②切断２／３和全部后伸ＲＯＭ显著增加，脊柱失稳     

腰神经后支骨纤维管的观察测量及其临床意义

本文观察了40具尸体的400个腰神经后支骨纤维管的位置、组成和形态;测量腰神经后支骨纤维管的长度、管的出口纵径、横径。腰神经后支骨纤维管的出口,按形状分为近椭圆形、近圆形、近三角形及近扁圆形四种。观察L_(1～4)的320条横突间韧带的形成,并测量其内侧缘的厚度。对组成L_5神经后支骨纤维管壁的髂腰韧带厚度,也作了测量。根据腰神经后支骨纤维管的解剖形态特点,论述了骨科临床上腰痛的解剖因素。     

腰椎后部韧带结构生物力学实验研究与临床意义

目的；通过生物力学测定了解腰椎后部韧带结构对腰椎稳定性的影响。方法：本文采用５具正常青年人新鲜腰椎标本，去除肌肉，保留韧带，经逐步处理分为三组，Ａ组：正常组；Ｂ组；切除棘上韧带组；Ｃ组；切除棘上，棘间韧带组。以生物力学方法研究后部韧带结构切除后腰椎稳定性的变化。     

腰椎管成形术的生物力学研究

目的:研究单个椎板腰椎椎管成形术对腰椎三维运动稳定性的影响。方法:选用6具成人新鲜尸体腰椎（L1~5）标本(南方医科大学解剖教研室提供),采用不同的椎管成形椎板回植技术分为6组：即A正常对照组,B椎板回植后微型钛板固定组,C椎板回植后交叉克氏针固定组,D椎板回植后双股丝线固定组,E不保留后部韧带的椎板回植微型钛板固定组,F不保留后部韧带的椎管减压组,形成6种状态,通过脊柱三维运动试验机施加10 Nm的载荷,使脊柱产生前屈/后伸,左/右侧屈和左/右轴向旋转运动,测量L3/4节段脊柱的相对运动范围。结果： 六种状态下脊柱的屈伸活动分别为(7.03±2.24)°,(7.16±2.95)°,　(7.4±2.47)°,(8.55±3.31)°,(11.1±2.81)°,(10.82±2.82)°,左右侧屈活动范围分别为(8.8±2.68)°,(8.81±2.42)°,　(8.76±1.81)°,(9.55±3.15)°,(9.12±1.97)°,(9.49±2.78)°,左右旋转活动范围(3.96±2.03)°, (5.04±2.82)°, (4.99±　2.60)°,(5.56±2.47)°,(6.03±2.62)°, (6.03±2.73)° 保留后部韧带结构椎管成形不保留后部韧带及椎管减压组组相比能够显著增加脊柱稳定性,尤其在屈伸活动状态下（P<0.05）,其中丝线固定同其他两种固定方式相比对脊柱三维稳定性影响最大（P<0.05）,微形钛板成形及克氏针固定组对脊柱稳定性影响最小。结论: 椎管成形后固定效果较为可靠的是微型钛板及克氏针固定,单纯骨性椎管成形不保留后部韧带和椎板切除椎管减压均显著降底脊柱初期稳定性,椎管成形术需可靠修复后部韧带复合体。     

前屈型压缩性损伤对腰椎稳定性的影响

测试前屈压缩损伤对腰椎节段运动稳定性的影响。在７具成人新鲜尸体标本上，截取Ｔ１２至Ｌ１的脊柱标本，通过脊柱三维运动试验机和双平面立体测量术的计算机图象处理系统，分析了前屈型压缩破坏前后，该节段标本在前屈，后伸，左／右侧弯和左／右旋转状态下的运动范围。     

动态固定位置对腰椎稳定性影响的实验研究

目的腰椎棘突间动态稳定装置Coflex是一种临床上腰椎退行性疾病手术治疗的器械,在置入时其U形底部与硬脊膜之间的距离是手术的关键,Coflex置入不同深度后对手术节段的影响是本文关注的问题。本文通过体外实验评估Coflex的U形底部与硬脊膜的距离对术后腰椎稳定性的影响。方法选取成年新鲜尸体腰椎(L1—L5)标本6具。每个标本按照实验过程分为6组模型:完整组(A组)、失稳组(B组)、10 mm安装组(C组)、5 mm安装组(D组)、0 mm安装组(E组)、融合组(F组)。对模型进行前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6个方向的运动测试,通过观察手术节段的运动角度和关节活动度(range of motion,ROM)来分析其稳定性。结果各实验组手术节段运动角度与完整组的相似性为E组D组C组B组F组;ROM的计算结果显示,E组的ROM值比其他组相对较小,刚度较大。结论前屈后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向运动时,棘突间动态稳定装置Coflex置入位置距脊柱较近时,术后手术节段性能更加接近正常腰椎。     

Biomechanical effect of posterior elements and ligamentous tissues of lumbar spine on load sharing

In this paper, we report on the development of a three-dimensional model of human lower lumbar spine based on actual geometry of L4-L5 motion segment. The simulation is performed on the model extracted from 2 mm slices of CT-Scan data of a healthy subject. The finite element model includes different parts, such as, cortical shell, cancellous core, endplates, pedicle, lamina, transverse process, and spinous process. Additionally, it takes into account the intervertebral disc including the nucleus pulposus and annulus fibrosus. The seven ligamentous structures of the L4-L5 motion segment, such as, anterior longitudinal ligament, posterior longitudinal ligament, and supraspinous ligament, were also incorporated. Various biomechanical characteristics of the computer generated model are studied under different physiological loadings. The focus of this study is on the role of posterior elements on load sharing of the lower lumbar region. The simulation yields data on the stress distribution inside the vertebrae and the amount of resulting deformation that takes place. Different simulated models of an injured lumbar spine are also being analyzed for two cases of facetectomy and degraded nucleus disorders. It is shown that the inclusion of the posterior elements along with the ligamentous tissues lead to an increase in the stiffness and stability of the L4-L5 motion segment.     

平行光三维运动测量系统的研制及其在人体完整腰椎上的应用

为了进行人体完整腰椎的运动学研究，设计和制造平行光三维运动测量和分析系统。改进加载装置，以减少实验设备对腰椎运动的干扰。随着载荷的改变，人体新鲜腰椎标本产生不同的运动。通过测量系统，设立在每个椎体上的三个标志点的运动分别投影到光屏，摄像机动态记录，输入计算机图像处理系统。利用刚体运动的原理进行计算，获得各标志点的三维运动量的完整腰椎的运动学特点。     

柔性和动态椎弓根螺钉固定系统抗压缩性能的生物力学研究

目的　比较3种柔性和动态固定在8个不同方位上承受轴向压缩载荷时的椎间盘高度,并与完整节段和传统的椎弓根螺钉固定比较,以评价柔性和动态的椎弓根螺钉固定的抗压缩性能。 方法 采用新鲜成年家猪L2~5腰椎标本8例。切除后部结构后,L3~4分别行3种柔性和动态固定,以及常规的椎弓根螺钉固定。在8个压缩点分别对标本施加400N的前屈压缩、后伸压缩、左/右侧弯压缩、左/右侧前压缩、左/右侧后压缩载荷。通过Optotrak测量脊柱三维运动,计算L3~4椎间盘前缘高度变化。测试状态包括：完整状态,损伤状态下5.5 mm钛棒固定、3.0 mm钛棒固定、滑动棒固定、球窝连接固定。 结果 在前屈、侧弯、侧前压缩方向上,完整状态与各固定组间的抗压缩能力未显示出统计学差异（P＞0.05）;在后伸压缩方向上,3.0 mm棒固定组的压缩高度与完整状态、5.5mm固定组间显示出统计学差异（P＜0.05）,而其余组间的压缩高度无显著性差异;在侧后压缩上,损伤状态下各器械固定组均与完整状态有显著性差异（P＜0.05）,同时3.0 mm固定组与球窝连接组之间的压缩高度值也存在显著性差异。 结论 柔性及动态固定后脊柱的抗压缩性能都得到提高。滑动棒固定整体上取得了与传统坚强固定相当的抗压缩性能。球窝连接固定在侧前或前屈压缩时抗压缩性能较差,但在后伸和侧后压缩上较好。细棒固定在后伸及侧后压缩方向上抗压缩性能相对不足。     

腰椎融合后邻近节段影像学评估方法的应用随访

背景：目前多数研究只分析了脊柱融合治疗紧邻融合区域头尾侧节段的术后改变,未对其他紧邻内固定的未作融合节段进行对照研究。 目的：探讨腰椎邻近节段的测量方法,对腰椎后外侧融合后邻近节段的改变进行长期随访影像学评估。 方法：选取尸体骨架6具,以不同投照方式和标本位置行腰椎侧位数字化标准X射线片共计42次(每具标本投照7次)。随访57例腰椎后外侧融合患者,随访时间1.5~4年,拍摄融合前及末次随访时的数字化标准X射线片,所有资料用失真代偿X射线分析法测量椎体间矢状角度、椎间盘高度、椎体间前后移位。 结果与结论：失真代偿X射线分析法测量邻近节段矢状曲度、椎间盘高度、椎体间前后移位时,不同投照方式比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。固定节段尾侧椎体间未发现显著的影像学改变,固定节段头侧的多个椎体间矢状角度、椎间盘高度均有明显的改变。提示腰椎后外侧融合后影像学的改变提示固定节段头侧多个椎间盘加速退变。