一种新型后路寰枢椎固定系统的设计及有限元分析

目的:基于影像学参数设计一种新型后路寰枢椎固定系统,运用有限元方法评价该系统固定的生物力学稳定性。方法:运用医学影像存档与通信系统测量工具对后弓发育正常且结构完整的成人寰椎CT进行解剖学参数测量,依据寰椎影像学测量参数设计出一种符合寰椎解剖结构的新型后路寰枢椎固定系统。对1例健康志愿者上颈椎进行薄层CT扫描,对其CT图片数字图像处理,进行网格划分、设置材料属性及载荷与边界条件,建立正常上颈椎有限元模型(正常模型),并与已发表文献对比验证其有效性;在正常模型基础上通过修改材料属性及去除横韧带构建寰枢椎失稳有限元模型(失稳模型),加载新型后路寰枢椎内固定系统至失稳模型上建立新型后路寰枢椎固定系统固定有限元模型(新型模型);运用Abaqus 2019对新型模型施加扭矩为1.5N·m,对该模型C0-C3节段屈伸、侧屈、旋转活动度进行计算分析,并与寰枢椎椎弓根螺钉固定有限元模型(椎弓根螺钉模型)对比。结果:设计出的新型后路寰枢椎固定系统符合寰椎的解剖结构,此系统由新型寰椎后弓钢板、连接棒及枢椎椎弓根螺钉组成。与以往文献对比,建立的正常模型验证有效。新型模型与正常模型相比减少了屈伸95.3%、侧屈92.6%、旋转99.0%的活动度,在各状态明显减少置入节段(C1-2)的活动度。有限元分析得出新型模型在屈伸、侧屈、旋转状态下C1-2节段活动度分别为1.10°、0.49°、0.59°,与椎弓根螺钉模型活动度相近;新型模型C2/3椎间盘最大应力在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转状态下分别为3.71MPa、5.84MPa、3.09MPa、3.43MPa、2.65MPa、3.59MPa,与正常模型最大应力一致;新型后路寰枢椎固定系统固定的应力主要集中于枢椎椎弓根螺钉根部及连接棒。结论:新型后路寰枢椎固定系统固定具有良好的生物力学稳定性,可作为寰枢椎失稳内固定的补充方式。     

两种寰枢椎后路内固定系统的三维有限元分析

[目的]运用有限元方法评价寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩内固定和寰枢椎椎弓根螺钉内固定生物力学稳定性和安全性。[方法]运用有限元软件建立寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩和寰枢椎椎弓根螺钉两种内固定系统的有限元模型,并加载到寰枢椎不稳的有限元模型上,进行计算和分析,得出各个有限元模型的活动度(ROM),并提取内固定有限元模型的应力云图。[结果]寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩内固定的活动度要略小于寰枢椎椎弓根螺钉内固定。在屈和伸的工况下,寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩内固定产生应力值较大,主要集中在螺钉根部和经关节部位;在后伸工况下,寰枢椎椎弓根螺钉内固定产生应力较大,主要集中在螺钉的根部和连接棒。[结论]寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩内固定的稳定性略好于寰枢椎椎弓根螺钉内固定。寰枢椎经关节螺钉联合椎板钩内固定在螺钉经关节部位和螺钉根部易产生断钉,而寰枢椎椎弓根螺钉内固定在螺钉根部和连接棒处易产生断钉。     

三种后路寰枢椎融合术的离体生物力学研究

目的 通过离体生物力学研究方法,比较3种后路寰枢椎融合技术的力学稳定性.方法 将8具新鲜尸体的颈椎标本(C1～4)置于1.5 Nm载荷下,测量C1、2关节的三维运动范围(ROM).每具标本依双侧经寰枢关节间隙螺钉结合Gallie内固定术、双侧经寰枢关节间隙螺钉结合寰椎椎板钩内固定术、双侧寰椎侧块螺钉结合枢椎椎弓根螺钉内固定术的顺序实施固定,每次固定后测量三维运动范围.结果 包含经寰枢关节间隙螺钉的内固定组在旋转和侧屈方向上具有最小的ROM角度,其中新型的双侧经寰枢关节间隙螺钉结合寰椎椎板钩内固定组在前屈后伸运动方向上也具有最小ROM角度.寰椎侧块螺钉结合枢椎椎弓根螺钉内固定组在旋转方向上ROM角度显著大于单独经寰枢关节螺钉内固定组,但在侧屈和前屈后伸方向上ROM角度近似于经寰枢关节间隙螺钉,差异无统计学意义.结论 双侧经寰枢关节间隙螺钉结合寰椎椎板钩内固定术具有最强的生物力学稳定性;双侧寰椎侧块螺钉结合枢椎椎弓根螺钉内固定术与双侧经寰枢关节间隙螺钉结合寰椎椎板钩内固定技术比较,具有相似的力学稳定性.     

新型寰椎钩棒及椎板钩联合枢椎椎弓根螺钉内固定的生物力学

目的 评价自行研制的寰椎后弓环抱钩棒及椎板钩联合枢椎椎弓根螺钉内固定系统的生物力学稳定性,为临床应用提供实验依据. 方法 6具新鲜尸体枕颈部标本,采用脊柱三维运动试验机依次对其齿状突切断后(A组)、寰椎椎板钩联合枢椎椎弓根螺钉内固定(B组)、自制寰椎钩棒及椎板钩联合枢椎椎弓根螺钉内固定(C组)、寰椎椎弓根螺钉联合枢椎椎弓根螺钉内固定(D组)等4种状态进行三维运动范围测试;分析比较新型寰枢椎后路内固定系统的稳定性. 结果 B组后伸平均ROM明显大于C、D组,差异均有统计学意义(P＜0.05);C、D组后伸平均ROM差异无统计学意义(P＞0.05);而B、C、D组间在其他角度ROM(前屈、侧屈、旋转)差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 采用自制寰椎后弓钩棒及椎板钩联合枢椎椎弓根螺钉进行内固定,可为失稳的寰枢关节提供良好的即刻和较长期稳定性.     

不同内固定手术方式治疗寰枢椎复合骨折稳定性的有限元分析

目的:比较寰枢椎椎弓根螺钉固定及枕颈融合术两种内固定方式治疗寰枢椎复合骨折的生物力学稳定性,为临床治疗寰枢椎复合骨折提供理论依据。方法:选择1例27岁健康男性志愿者,采用64排螺旋CT机扫描枕颈部(C0~C3),利用Simpleware 3.0、Geomagic 8.0、Hypermesh 10.0等软件建立C0~C3节段三维有限元(FEM/intact)模型,并与Panjabi等的结果进行对比验证。在经验证的模型基础上断裂C1前弓和后弓及切断齿状突基底部,模拟Jefferson骨折+Ⅱ型齿状突骨折的复合骨折有限元模型(FEM/fracture)。根据内固定系统的大小规格及临床手术方法在FEM/fracture上分别建立寰枢椎椎弓根螺钉固定术模型(FEM/PSF)及枕颈融合术模型(FEM/OCF)。对不同内固定模型加载前屈、后伸、侧屈、旋转工况,分析各模型在不同工况下Von Mises应力云图及各椎节活动度。结果:(1)建立的FEM/intact外观逼真,几何相似性好。各椎节的活动度与Panjabi发表的结果基本吻合。在相同条件下,FEM/fracture各个工况下的活动度均较FEM/intact明显增大,尤其是C1-C2旋转增加了43.7%,屈伸增加了72.1%。(2)两种加载内固定系统的上颈椎有限元模型与临床实际相符。FEM/PSF的C0-C1屈伸和旋转活动度较FEM/intact分别增加59.2%、68.3%;C1-C2屈伸、侧屈、旋转功能受限,分别降低92.2%、31.3%、99.6%;C2-C3屈伸、侧屈工况下活动度分别降低13.6%、0.6%,旋转工况下活动度增加0.7%。FEM/OCF中C0-C3各椎节活动度较FEM/intact均降低,其中C0-C1屈伸、侧屈、旋转工况下活动度分别降低93.8%、90.4%、90.2%;C1-C2分别降低89%、55.7%、97.4%;C2-C3分别降低92.8%、95.2%、90.5%。(3)FEM/PSF在左右旋转工况下应力值最大,为321.19MPa,主要集中在连接棒和螺钉根部。FEM/OCF在左右侧屈工况下应力值最大,为228.84MPa,主要集中在连接棒及螺钉根部。结论:寰枢椎椎弓根螺钉固定及枕颈融合两种手术方式治疗寰枢椎复合骨折均能起到早期稳定的目的,寰枢椎椎弓根螺钉固定后稳定C1-C2的同时能代偿性增加C0-C1的活动度。     

寰枢椎椎弓根螺钉内固定技术研究进展

寰枢椎解剖形态复杂,紧邻延髓及脊髓交界处,骨折脱位等损伤后使相邻颈髓、椎动脉等处于高危状态,多需通过固定、植骨、融合重建寰枢椎三维稳定性。近年随着寰枢椎解剖及生物力学研究的深入,寰枢椎椎弓根螺钉内固定技术在临床上得到广泛应用,成为治疗上颈椎疾病的热门技术之一。该技术与众多内固定技术相比,既可提供坚强的寰枢椎三维稳定性,又极大地提高了植骨融合率。寰枢椎椎弓根螺钉内固定技术涉及寰枢椎解剖、生物力学研究,内固定置入技术及其在儿童患者中的应用。该文就寰枢椎椎弓根螺钉内固定技术研究现状作一简要综述。     

寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的有限元分析

目的:建立寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的三维有限元模型并进行有限元分析,探讨其生物力学特性。方法:通过CT扫描获取1例健康成年男性寰枢椎图像信息,应用VTK软件及ABAQUS软件构建寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的三维有限元模型,观察中立、前屈/后伸、侧弯、旋转、前后平移等载荷下固定系统的应力变化,分析寰枢侧块-枢椎椎板螺钉固定系统的生物力学特性。结果:所建立的有限元模型逼真地描绘了寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定系统的结构特点,共包含183363个节点(椎骨130982个,螺钉52381个),116082个单元(椎骨83776个,螺钉32306个)。在不同运动状态下,螺钉应力分布主要集中在螺钉置入骨质部分的根部周围和钉棒连接处。前屈载荷时,连接棒从头端至尾端的应力逐步减小,在寰椎侧块螺钉的钉棒连接处应力最大;其他载荷下连接棒应力分布从头端至尾端逐步增大,至枢椎椎板螺钉的钉棒连接处达到最大。后伸和旋转载荷下,螺钉存在明显的高应力区,各螺钉的应力最大值大于其他运动状态。结论:寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定系统固定时各螺钉在颈椎旋转及后伸时所受应力明显增加,术后应避免颈椎过度旋转及后伸,以减少螺钉松动和断裂的发生。     

寰椎一体式椎板钩与枢椎椎板钉组合应用于非对称内固定生物力学研究

目的本文报道设计一新型寰枢椎内固定组合,并在尸体标本进行生物力学试验,有一定的临床指导意义。方法将6具新鲜尸体颈椎标本置于2Nm载荷下,运用脊柱三维运动测量系统测量C1-2节段的三维运动范围(Range Of Motion,ROM),并将之进行两两对比。实验依完整组、失稳组、双侧寰椎侧块螺钉联合枢椎椎弓根螺钉内固定(Harms技术)组、寰椎侧块螺钉联合单侧枢椎椎板螺钉+对侧枢椎椎弓根螺钉固定组、一侧寰椎一体式椎板钩+枢椎椎板钉联合对侧寰椎侧块螺钉+枢椎椎弓根螺钉内固定组的顺序进行。结果失稳组ROM较完整组显著增加,内固定后ROM显著减小,三种内固定组中:寰椎侧块螺钉联合单侧枢椎椎板螺钉+对侧枢椎椎弓根螺钉固定组在旋转和侧屈方向上具有最小的ROM,双侧寰椎侧块螺钉联合枢椎椎弓根螺钉内固定组在屈伸运动方向上有最小的R0M。一侧寰椎一体式椎板钩+枢椎椎板钉联合对侧寰椎侧块螺钉+枢椎椎弓根螺钉内固定组ROM在旋转、侧屈以及屈伸方向上均较另外两组大,但差异均无统计学意义。结论寰椎一体式椎板钩与枢椎椎板钉组合非对称内固定可提供良好的生物力学稳定性。     

后路寰椎侧块螺钉联合枢椎椎板钩内固定的生物力学稳定性

目的研究后路寰椎侧块螺钉联合枢椎椎板钩内固定的生物力学稳定性。方法取6例新鲜尸体颈椎标本,每具标本分别依次进行完整(正常组)、寰枢椎不稳(失稳组)、寰枢侧块螺钉联合枢椎椎弓根螺钉钉棒固定(Harms组)、寰椎侧块螺钉联合枢椎椎板钩固定(钉钩组)状态的生物力学测试,每组6个标本,将各标本装载在脊柱三维运动机上,分别施予1.5 N·m力矩,记录标本在前屈后伸、左右侧曲、左右旋转3个方向上的活动度(ROM),比较各组ROM。结果相对于正常组标本,失稳组标本在上述3个方向上的ROM显著增大;相较于正常和失稳组标本,Harms组和钉钩组的标本在上述3个方向上ROM显著减小;钉钩组与Harms组间在上述3个方向的ROM差异无统计学意义(P0.05)。结论后路寰椎侧块螺钉联合枢椎椎板钩内固定在生物力学稳定性上与Harms固定相似,可以起到良好的固定效果。     

椎弓根螺钉内固定术治疗儿童寰枢椎脱位的颈椎活动功能观察

目的探讨寰枢椎椎弓根螺钉内固定手术治疗儿童寰枢椎脱位的颈椎活动功能康复和临床疗效。方法2005年9月-2013年3月对21例儿童寰枢椎脱位患者采用寰枢椎椎弓根螺钉内固定术治疗,男12例,女9例;年龄5-14岁,平均8.9岁。术前颈椎活动度（range of motion,ROM）为前屈26.32°±5.43°、后伸49.58°±4.38°、左旋42.68°±4.46°、右旋41.55°±5.33°、左侧屈28.31°±5.47°、右侧屈27.82°±5.85°。术中采用＂寰椎椎弓根显露置钉法＂置钉。随访患者神经功能改善和颈椎活动功能情况。结果 21例均行双侧寰枢椎椎弓根螺钉内固定并置钉成功。随访12-92个月,平均32.5个月,术后3-6个月寰枢椎均骨性融合。末次随访颈椎ROM前屈48.12°±4.92°、后伸57.91°±5.15°、左旋58.37°±5.36°、右旋57.51°±5.74°、左侧屈36.57°±4.39°、右侧屈37.44°±4.53°。结论椎弓根螺钉内固定技术治疗儿童寰枢椎脱位,能提供可靠的寰枢椎短节段固定融合和稳定性重建,是一种使颈椎活动功能得到有效康复的治疗方法。     

新型寰枢椎后路动态固定系统的生物力学评价

目的测试并评价新型寰枢椎后路动态固定系统的生物力学性能。方法新鲜成人枕颈标本（C0-4）8例,分成4组：完整状态组、寰枢椎不稳状态组、寰枢椎后路动态固定状态组和寰枢椎后路椎弓根螺钉固定状态组。通过加载1.50 N·m的力矩,对4组标本C1/C2、C2/C3节段的前屈/后伸,左/右侧弯和左/右旋转等6种运动方式下的运动范围（range of movement,ROM）及稳定性指数（stability index,SI）进行测试。结果采用新型寰枢椎后路动态固定系统后,C1/C2、C2/C3节段的ROM与正常完整标本相比较,差异无统计学意义（P〉0.05）;而采用常规椎弓根螺钉固定与动态固定法相比,C1/C2、C2/C3节段的ROM差异有统计学意义（P〈0.001）。采用寰枢椎后路动态固定系统固定与采用后路椎弓根螺钉固定,C1/C2SI均上升,与完整状态组相比差异均有统计学意义,分别为（P〈0.05）和（P〈0.001）。C2/C3测试结果显示,采用动态固定时SI分别上升为109%、107%和112%;而采用椎弓根螺钉固定,三维运动范围SI反而分别下降为77%、71%和87%,比动态固定SI分别低29%、34%和22%,差异具有统计学意义（P〈0.001）。结论新型寰枢椎后路动态固定系统既可维持寰枢椎的部分旋转功能,又可达到坚固固定的稳定性,同时能够有效地减少对邻近节段的影响,具有良好的研究前景。     

L_5/S_1轴向联合斜向螺钉内固定术的生物力学研究

目的通过研究后方双侧斜向螺钉,轴向螺钉联合后方双侧斜向螺钉和椎弓根螺钉钉棒系统3种内固定方式的生物力学性能,探索轴向螺钉联合后方双侧斜向螺钉是否满足L5/S1内固定生物力学稳定性的要求。方法取9具成人新鲜尸体腰椎标本(生前无脊柱疾病史),进行骨密度测量,排除骨质疏松病变;并进行X线扫描,排除解剖学异常。剔除标本上的肌肉组织,保留椎间盘、韧带及骨性结构的完整性。将标本随机分为后方双侧斜向螺钉组(A组)、轴向螺钉联合后方双侧斜向螺钉组(B组)及椎弓根螺钉钉棒系统组(C组)。用牙托粉对标本L5和S1端椎体部分包埋,在生物力学机上完成前屈后伸、左右侧曲及轴向旋转实验。记录施加载荷时椎体前屈后伸、左右侧曲条件下的位移和轴向旋转的角度,完成9具标本的测试与记录。所有的测量数据应用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果在前屈后伸实验中,载荷范围内3组椎体的位移随载荷的增加而增加,在最大载荷下各组间差异有统计学意义(P0.05)。进行两两比较发现,A组和B组差异有统计学意义(P0.05),A组和C组差异有统计学意义(P0.05),B组和C组差异无统计学意义(P0.05)。在左右侧曲实验中,载荷范围内3组椎体的活动度随载荷的增加而增加,在最大载荷下3组间差异无统计学意义(P0.05)。在轴向旋转实验中,扭矩范围内3组旋转角度随扭矩的增加而增加,在最大扭矩下分析各组旋转角度,3组间差异无统计学意义(P0.05)。结论轴向联合后方双侧斜向螺钉内固定能够达到与椎弓根钉棒系统接近的生物力学稳定性。后方双侧斜向螺钉在左右侧曲及轴向旋转方面具有相对稳定的生物力学特性,联合应用轴向螺钉可使L5/S1获得更强的稳定性。     

寰枢椎侧块关节融合器的研制及其生物力学研究

 目的 自行研制寰枢椎侧块关节融合器,评价其与寰枢椎椎弓根螺钉内固定联合应用的生物力学稳定性。方法 选取46套正常寰枢椎CT三维重建片,测量寰椎侧块关节面矢状径、横径,枢椎侧块关节面矢状径、横径,寰枢椎侧块关节间隙高度。以此为依据,设计寰枢椎侧块关节融合器。取6具新鲜尸体枕颈部（C₀~C₄）标本。测量1.5 N?m载荷下C_1,2节段的三维运动范围。标本按随机顺序,依次测量完整状态、不稳状态（齿突周围韧带切除）及经寰枢关节螺钉+Gallie钢丝、寰枢椎椎弓根螺钉、寰枢椎侧块关节融合器+寰枢椎椎弓根螺钉（C₁+C₂+cage）固定后的三维运动范围。结果 寰枢椎侧块关节间隙高度为（3.04±0.46） mm。融合器的相应宽度/长度分别设计为8/11、9/12、10/13 mm,高度设计为3.5、4.0、4.5 mm。三种内固定方式的运动范围均小于完整状态和不稳状态,差异有统计学意义。C₁+C₂+cage内固定在三种内固定方式中侧屈、旋转方向的运动范围最小,在屈伸方向运动范围最大,但差异均无统计学意义。结论 C₁+C₂+cage内固定具有与目前常用的寰枢椎内固定方式相当的稳定性,并能够提供额外的寰枢椎植骨融合点,可作为寰椎后弓缺如患者寰枢椎融合方式的一种选择。     

Biomechanical Effects of Lateral Inclination C1 and C2 Pedicle Screws on Atlantoaxial Fixation

ObjectiveTo assess the biomechanical effect of lateral inclination C₁ and C₂ pedicle screws on the atlantoaxial fixation through vitro human cadaveric study.MethodsFrom January 2016 to December 2017, fresh‐frozen cadaveric cervical spines with intact ligaments from eight donated cadavers at an average age of 71.5 ± 10.6 years, comprising of six males and two females, were collected. There were no fracture and congenital malformation in all specimens according to the imaging examination. The range of motion (ROM) of the specimens were tested in their intact condition and destabilized condition. Next, the specimens were randomly divided into two groups to ensure no differences in sex and age: Group 1 was medial inclination C₁ pedicle screw and C₂ pedicle screws (C₁MPS‐C₂PS) and Group 2 was lateral inclination C₁ pedicle screw and C₂ pedicle screws (C₁LPS‐C₂PS). The ROM of the fixation scenarios were recorded. Thereafter, all the specimens with fixation constructs were tested for 1,000 cycles of axial rotation and tensile loading to failure was carried out collinearly to the longitudinal axis of all the screws, the data were documented as screw pullout strength (SPS) in newtons. All the recorded data subjected to quantitative analysis.ResultsThe ROM of specimens was increased significantly in destabilized condition and significantly reduced in fixation condition compared with intact condition. In C₁LPS‐C₂PS groups, the C₁‐C₂ cervical segment showed 3.96° ±1.21° and 3.75° ± 1.33° in flexion and extension direction, 2.85° ± 0.91° and 2.96° ± 0.71° in right and left lateral bending, 2.20° ± 0.43° and 2.15° ± 0.40° in right and left axial rotation. In C₁MPS‐C₂PS groups, it showed 4.24° ±1.31° and 3.98° ± 1.21° in flexion and extension direction, 2.76° ± 1.10° and 3.23° ± 0.62° in right and left lateral bending, 2.20° ± 0.46° and 2.21° ± 0.42° in right and left axial rotation. There was no statistically significant difference on ROM and screw pullout strengths (764.29 ± 129.00 N vs 714.55 ± 164.63 N) between the two groups. However, there was one specimen in the C₁MPS‐C₂PS group showing rupture the inferior wall of the left screw trajectory owing to the relatively thin posterior arch of the atlas, the screw pullout strength was significantly reduced (left pullout strength value: 430.5 N, right pullout strength value: 748.4 N). Therefore, in the case of the thin posterior arch of the atlas, the C₁LPS‐C₂PS group had strong long‐term biomechanics.ConclusionThe lateral inclination C₁ pedicle screw can achieve the same biomechanical strength as the traditional atlas pedicle screw. However, for the case where the posterior arch of the atlas is relatively thin, a lateral inclination C₁ pedicle screw is more suitable.     

Finite element study on whether posterior upper wall fracture is a risk factor for the failure of short-segment pedicle screw fixation in the treatment of L1 burst fracture

PurposeTo establish the finite element model of T12 and L2 (T12-L2) pedicle screw fixation for severe L1 burst fracture, and quantitatively simulate and analyze the screw stress and vertebral displacement in different degrees of L1 posterior upper wall fracture (PUWF), and evaluate whether PUWF degree is a risk factor for fixation failure.MethodsThe data of 6 healthy volunteers were used to establish a finite element model of T12-L2 pedicle screw fixation for type A severe burst fractures. The stress and displacement of the conventional and Schanz pedicle screws for the different degrees of PUWF (including the anterior upper wall of the vertebral canal and the bipedicle) were evaluated.ResultsThe maximum stress and L1 displacement of conventional and Schanz pedicle screws were positively correlated with the severity of the PUWF (P<0.05). During anterior flexion, the maximum stress of conventional pedicle screws for 70% type I were 538.3±59.75MPa and the maximum stress of Schanz pedicle screws for 90% type Ⅱ, 90% type Ⅲ and 70% type IV fractures were close to the fatigue threshold. The maximum stress during anterior flexion were significantly higher than those during posterior extension, bending and rotation (P<0.05).ConclusionThe posterior upper wall fracture of vertebral body (VB) of type A burst fracture is not an independent risk factor for the failure of short-segment pedicle screw fixation (SSPSF). Anterior flexion of type A fractures combined with severe PUWF of VB was a risk factor for the failure of SSPSF.     

下颈椎经关节螺钉钢板固定的生物力学研究

目的:研究下颈椎单独经关节螺钉固定与经关节螺钉钢板固定的三维稳定性之间的差异。方法:12具新鲜人体颈椎标本,制成C4,5、C5,6节段三柱损伤模型。随机选取6具标本在C4,5、C5,6行单独经关节螺钉固定,另6具标本在C4,5、C5,6行经关节螺钉钢板固定。在非限制性和非破坏性的试验条件下测试它们在前屈、后伸、左右侧弯和轴向旋转运动状态的稳定性,分别测试标本损伤模型制作前完整标本组(A组)、单独经关节螺钉固定组(B组)和螺钉钢板组(C组)3组数据。结果:单独经关节螺钉固定组和经关节螺钉钢板固定组在各方向的运动范围(ROM)和中性区(NZ)的均数均小于完整标本组,差异有统计学意义(P0.05)。经关节螺钉钢板固定在前屈运动中的ROM和NZ与单独经关节螺钉固定比较,差异无统计学意义(P0.05);在后伸、左右侧弯和轴向旋转运动中,经关节螺钉钢板固定的稳定性优于单独经关节螺钉固定,差异有统计学意义(P0.05)。结论:下颈椎经关节螺钉钢板固定的稳定性优于单独经关节螺钉固定,在使用下颈椎经关节螺钉时,相对于单独螺钉固定,建议以螺钉钢板形式固定。     

枢椎后路3种螺钉固定技术生物力学测试的对比研究

目的：评价单皮质和双皮质枢椎椎弓根螺钉、枢椎侧块螺钉和枢椎椎板螺钉的固定强度,为临床选择后路螺钉的固定方式提供生物力学依据。方法：利用30具新鲜尸体枢椎标本,进行单皮质和双皮质的枢椎椎弓根螺钉、枢椎侧块螺钉、枢椎椎板螺钉固定,测试比较其螺钉拔出强度。结果：双皮质枢椎椎弓根螺钉的拔出力量最大,为（1255.8±381.9）N;单皮质枢椎椎弓根螺钉[（901.8±373.3）N]、双皮质枢椎侧块螺钉[（776.1±306.8）N]和双皮质枢椎椎板螺钉[（640.8±302.9）N]之间差异无统计学意义。结论：枢椎后路螺钉固定宜首选椎弓根螺钉,枢椎侧块螺钉和枢椎椎板螺钉可作为枢椎后路补充固定技术,且以双皮质骨固定为宜。     

Treatment of thoracolumbar fracture with pedicle screws at injury level: a biomechanical study based on three-dimensional finite element analysis

The aim of this study was to investigate the biomechanical mechanisms of treatment of thoracolumbar compression fracture with pedicle screws at injury level based on a three-dimensional finite element method. We constructed one three-dimensional finite element model of T11-L1 in a patient with a compression fracture of the T12 vertebral body(anterior edges of vertebral body were compressed to 1/2, and kyphosis Cobb angle was 18.6°) fixed by four pedicle screws and another model fixed by six pedicle screws at the injured vertebrae, and then assigned different forces to the two models to account for axial compression, flexion, extension, left lateral bending, and rightward axial rotation by Ansys software. After different loading forces were applied to the models, we recorded stress measurements on the vertebral pedicle screws, as well as the maximum displacement of T11. The stress distribution suggested that stress concentration was appreciable at the root of the pedicle screws under different loading modalities. Under axial compression, flexion, extension, left lateral bending, and rightward axial rotation load, the stress for the superior screw was significantly greater than the stress for the inferior screw (P < 0.05). The stress in the six pedicle screw fixation model was significantly decreased compared to the four screw interbody fusion model (P < 0.05), but the maximum displacement of T11 between two models under different loadings was not statistically different. The use of pedicle screws at injured vertebral bodies may optimize internal fixation load and reduce the incidence of broken screws.