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。     

机翼型Ni-Ti合金固定峡部裂对椎间盘的影响

目的　在自制机翼型Ni-Ti合金固定器基础之上,建立腰椎峡部裂内固定的有限元模型,分析其对椎间盘的影响。 方法　CT数据建立腰椎峡部裂模型,数字装配固定器,测算人体各工况下椎间盘应力峰值及分布。 结果　在前屈、后伸、左侧屈和左旋转工况下,患椎间盘的最大应力值分别增加到105%、102%、101%和111%,在使用机翼型Ni-Ti合金内固定技术重建后,患椎间盘最大应力值分别减少至67%、55%、88%和83%。 结论　机翼型Ni-Ti合金固定器构造特别,可有效减少同节段及相邻节段的椎间盘应力,防止椎间盘远期退变,具备良好的生物力学特性,有望进入临床应用,为腰椎峡部裂的治疗提供更多的选择。     

腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器研制的解剖学基础

目的　解剖测量L1～5, S1形态学参数为研制腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器提供解剖学依据。 方法　采用20套正常成人腰骶椎标本测量L1～5,S1的相关参数,据此设计机翼型记忆合金节段内固定器。 结果 以L4/L5为例：(1)腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点至同侧横突根部上缘的距离(DITR)为(35.30±2.38)mm;(2)腰椎横突根部上缘前后两侧面的夹角(AFR)为(30.47±6.38)°;横突根部上下缘宽度(WRT)为(11.43±1.76)mm;(3)腰椎两侧横突、上关节突及椎弓根交界处中心点间距(DTAP) 为(46.44±2.55)mm;(4)腰骶椎棘突的厚度(TSP)为(9.04±1.12)mm;(5)腰骶椎棘突间距 (DAP)为(7.10±1.83)　mm;(6)腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点到横突根部、上关节突、椎弓根交界处中心点的连线和相应棘突下面侧缘的夹角（ATL）为(58.31±7.02)°;(7) 腰骶椎棘突后面到椎板的距离（LSP）为(20.40±2.80)mm。该内固定器由“U”形体部及两侧翼构成,初步设计大、中、小3个型号。 结论 机翼型记忆合金节段内固定器的设计在形态学上具有可行性,且利用了镍钛合金的记忆效应、超弹性、耐腐蚀等特性,是一种牢靠安全,操作简便的新型内固定器。     

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。     

腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的生物力学评价

目的 :对自行研制的腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器进行生物力学评价。方法 :采用MTS-85 8材料试验机先在 0℃条件下测试 10件内固定器的抗拉力情况 ,内固定器在常温下恢复原形状后 ,随机分成 2组 ,分别在 3 7℃及 40℃条件下测量其抗拉力情况 ;2件内固定器施加 2 0～ 2 0 0N进行循环拉伸载荷 (1Hz)测试 ,观察内固定器的形变情况。结果 :0℃条件下内固定器的抗拉力能力明显低于 3 7℃及 40℃组 (P <0 .0 1) ,在 3 7℃及 40℃条件下内固定器被拉开 2mm均需 2 0 0N以上拉力 ,且 2组间无显著性差异 (P>0 .0 1) ;2件内固定器发生形变 6%时抵抗拉伸载荷次数分别为 95 76次和 10 0 2 8次。结论 :腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器是一种简便易行、固定可靠的新型内固定器械     

脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎骨折的生物力学测试

背景：胸腰椎骨折固定后相邻节段退变发生的一个重要因素是相邻运动节段出现过度活动,导致该节段应力集中,并且相邻节段的头侧较尾侧更容易发生退变,固定节段数量越多,相邻节段的应力越集中,退变概率越大。 目的：通过对相邻双节段腰椎爆裂性骨折经皮椎弓根螺钉外固定进行生物力学测试,评价脊柱外固定器的即刻生物力学稳定性以及上位相邻椎体的运动范围退变情况。 方法：选取6具新鲜成年猪脊柱标本(T₁₄-S₁,猪胸椎共有14个椎体)。每具标本均按以下顺序进行生物力学测试：正常组、骨折组(L₃,_L4椎体制作成爆裂性骨折模型)、外固定组(L₂,L₅椎体行脊柱外固定器固定)、内固定组(取出脊柱外固定器后行_L2,L₅椎体传统开放后路内固定)。测试标本的固定节段(L₂-L₅)和上位相邻节段(L₁)应用跨相邻2伤椎4钉外固定与内固定后的前屈、后伸、侧屈、轴向旋转角位移运动变化。 结果与结论：骨折组各方位角位移运动范围均大于正常组,差异有显著性意义(P < 0.05);两种固定状态下固定节段(L2-L5)各方位角位移运动范围均显著小于正常状态和骨折状态,差异有显著性意义(P < 0.01),且两种固定状态下各方位的即刻稳定指数比较,差异均无显著性意义(P > 0.05);与正常组比较,两种固定状态上位椎体(L₁)的各方位角位移运动范围均增加;外固定组与正常组上位椎体(L₁)三维运动范围比较：前屈、后伸时差异无显著性意义(P > 0.05),侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01);内固定组与正常组比较：前屈、后伸、侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01)。结果可见应用脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎爆裂性骨折,其即刻生物力学稳定性与传统开放后路内固定系统相当;两种固定方式均能引起上位正常相邻椎体侧屈、旋转的角位移增加,但脊柱外固定器较传统内固定在前屈、后伸时不会引起上位相邻椎体的运动范围显著增加。     

STB胸腰椎后路椎弓根钉板系统的生物力学评价及临床观察

目的对STB胸腰椎后路椎弓根钉板系统进行生物力学评价及临床应用观察.方法该系统由医用钛合金材料制成,包括长条形钢板及椎弓根固定螺栓.在6例成人新鲜脊柱标本(T10～L4)上模拟正常组、损伤组、Steffee固定组和STB固定组等四个状态,在10.0N@m的纯力偶矩作用下分别产生前屈、后伸、左/右侧弯、左/右轴向旋转运动,通过脊柱三维运动测试系统比较Steffee和STB重建胸腰椎脊柱稳定性的效果.并测试STB钉板系统的轴向刚度.临床应用该系统治疗胸腰椎骨折及腰椎滑脱53例.结果Steffee、STB器械均能提高失稳脊柱的各向稳定性,尤在左/右侧弯方向上更为显著(p＜0.05),但二者无显著性差异(p＞0.05).STB的轴向刚度为106.8N/mm±24.8N/mm.临床观察表明,该系统具有良好的复位和固定性能.结论STB胸腰椎后路内固定系统具有良好的生物力学性能,适合临床应用.     

腰椎峡部裂机翼型记忆合金固定装置的有限元分析

目的　以正常人体CT影像数据为基础,建立腰椎峡部裂弹性固定有限元模型,分析内固定器受力并对其进行改进。 方法 采用分辨率0.625 mm薄层CT扫描数据,导入 Mimics10.0软件建立三维几何面网格模型,通过Geomagic studio12.0、HyperMesh 10.0前处理,最终导入Abaqus10.1软件生成腰椎峡部裂记忆合金固定模型,并在椎体上表面施加500N压力和7.5 Nm力矩,模拟前屈、后伸、侧屈和旋转四种生理载荷,观察并比较不同载荷下固定装置的应力分布。 结果　机翼型记忆合金固定装置应力集中于侧翼,尤其是侧翼和底座的接合部位,后伸和旋转时最大,容易导致疲劳性断裂。 结论　提高镍钛合金材料质量和工艺水准,术后延长腰围保护时间,以避免机翼型记忆合金固定装置断裂的风险。     

螺钉F角对后路单节段固定稳定性的影响

目的　比较4组不同椎弓根螺钉置入方式对后路单节段固定生物力学稳定性的差异。方法　将24具新鲜小牛胸腰椎标本(T11~L3)分为4组,用椎体楔行切除法在L1椎体上制作严重压缩性骨折模型,用4组不同进钉角度行后路单节段椎弓根钉内固定,对固定后的标本施加频率为1.0Hz的前屈／后伸、左／右侧屈和左／右旋转疲劳载荷各3000次,经脊柱三维运动测量系统测量正常、损伤、固定和疲劳后4种状态下固定节段(T13~L1)前屈／后伸、左／右侧屈和左／右旋转运动范围,将其标准化为稳定指数后比较四组内固定方式在4种状态下6个载荷方向上稳定性的差异。结果　4组固定均能显著提高骨折模型在6个载荷方向上的稳定性(P<0.01),而且显著强于正常标本组(P<0.01),但四组间无显著性差异(P>0.05);疲劳试验后4组标本在6个载荷方向上的稳定性均小于各自疲劳试验前,但两者间无显著性差异(P>0.05),且4组间无显著性差异(P>0.05)。结论　只要保证螺钉在椎弓根及椎体内且伤椎螺钉避开骨折区域,螺钉的F角大小不会影响单节段固定的即刻稳定性及疲劳后稳定性。     

长节段单椎体压缩性骨折动物模型的建立

目的:介绍一种用于评价脊柱不同内固定对脊柱稳定性影响的离体动物长节段单椎体不稳定性压缩骨折模型。方法:收集12例6￣8周新鲜小牛T12￣L3节段胸腰椎标本,采用G epstein改良方法对标本的中间椎体L1进行预损伤,前屈10°并轴向加载,预加载1 000 N,然后以0.1 s的时间迅速下压L1椎体椎前高度的1/2距离,使L1椎体骨折,之后以5 m m/m in的速度将L1椎体压至椎前高度减少1/2,椎体中部骨折线形成;分别测试正常标本、模型标本的椎前高度、前屈-压缩刚度和T13￣L2节段的中性区(N Z)和三维运动范围(RO M)。结果:L1压缩性骨折模型制作理想,模型标本L1的椎前高度平均约占完整标本的51.26%,椎管前壁完整、脊柱后柱未见明显损伤;模型标本前屈-压缩刚度较完整标本显著减少(P<0.0001);T13￣L2节段在前屈、后伸、左/右侧弯、左/右旋转方向的中性区(N Z)、运动范围(RO M)均较完整标本明显增大(P<0.001或P<0.0001)。结论:此种离体、长节段、单椎体不稳定性动物压缩性骨折模型较为理想,可用于评价不同脊柱内固定对脊柱稳定性的影响。     

两种不同椎弓根螺钉内固定术式对腰椎稳定性影响的生物力学对比研究

目的　通过腰椎双侧椎弓根螺钉内固定与单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉固定两种不同内固定生物力学对比,为临床在腰椎内固定手术术式提供支持。 方法　采用4具新鲜人体标本的L4、5脊柱功能单元,在生物力学试验机上分别测量每具标本手术前、双侧椎弓根螺钉固定后、单侧椎弓根螺钉固定结合对侧关节突螺钉固定后,在前屈、后伸、左右旋转及左右侧弯状态下的活动范围（range of motion, ROM）。 结果　双侧椎弓根螺钉与单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉两种内固定方式的6个方向的活动范围均小于术前,差异具有统计学意义（P <0.05）。与双侧椎弓根螺钉固定相比,单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉在前屈、后伸、左侧（关节突螺钉侧）弯、右侧(椎弓根螺钉侧)旋状态下的活动范围差异无统计学意义（P >0.05）,在右侧弯及左侧旋状态下的活动范围差异具有统计学意义（P <0.05）。 结论　两种不同内固定方式均可明显增强腰椎功能单元稳定性,其中,单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉固定相比较于双侧椎弓根螺钉固定,在左旋（关节突螺钉侧）及右侧弯（椎弓根螺钉侧）活动状态下略差。     

单侧椎弓根钉棒固定单节段腰椎及其邻近节段生物力学研究

目的分析单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎的生物力学稳定性及其对邻近节段活动度的影响。方法新鲜成人尸体腰椎标本6具,测定L4～5不稳固定节段及其上下邻近节段屈伸、左右侧弯、左右旋转6个方向ROM,按4组顺序依次测试:A组(完整组);B组(模拟L4～5不稳组);C组(单侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage);D组(双侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage)。结果L4～5节段除左侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05);L3～4、L5～S1节段除左、右侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05)。结论单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎在大部分运动方向上具有与双侧固定相似的即刻稳定性,邻近节段侧弯活动度较双侧固定后更少。     

腰骶椎单向带刺轴向融合内固定系统的生物力学特征

文题释义：经骶前间隙腰骶椎轴向融合(AxiaLIF)：该术式是经直肠后壁和骶前间隙入路,将螺钉轴向放置在腰骶椎,从而完成L₅/S₁融合。该术式具有创伤小、微创操作、保留脊柱后柱结构完整性等优点,但抗旋转能力差; 腰骶椎单向带刺轴向融合内固定系统：主要由中空轴向螺钉、2枚带刺内锁螺钉及特殊置钉器组成,是具有微创操作、固定牢靠、良好抗旋转能力的内固定系统。 背景：探寻一种微创操作、固定牢靠、具有良好抗旋转能力的新技术对于治疗腰骶椎退行性疾病具有十分重要的临床意义。 目的：观察腰骶椎单向带刺轴向融合内固定系统治疗腰骶椎失稳的生物力学特征,为其临床应用提供理论依据。 方法：选取6具新鲜成人腰骶椎尸体标本,截取腰骶椎运动节段(L₃-S₅),分为以下5组：结构完整的正常组、双侧峡部裂组、双侧峡部裂+带刺轴向融合内固定组(A组)、双侧峡部裂+单纯中轴螺钉固定组(B组)、双侧峡部裂+单纯中轴螺钉固定+双侧椎弓根螺钉固定组(C组)。比较不同内固定方式中L₅/S₁节段屈伸、侧弯、旋转的三维运动范围及轴向抗压能力。 结果与结论：①在不同方向的运动下,A、B、C组固定方式的稳定性均优于正常组与双侧峡部裂组,差异有显著性意义(P < 0.05);②在前屈、后伸、左右侧屈方向,A、B、C组3种内固定方式组间差异无显著性意义(P > 0.05);③而在左右旋转方向上, A组旋转运动的三维运动范围显著小于B组,且A组与C组比较差异无显著性意义(P > 0.05);④结果表明,腰骶椎单向带刺轴向融合内固定系统具有良好的生物力学稳定性,抗旋转能力强,有望应用于临床。 ORCID: 0000-0002-1032-2834(易国良) 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     

全腰椎非线性有限元模型的建立与有效性验证

目的　为人体腰椎生物力学有限元分析建立有效的全腰椎非线性数字仿真模型。 方法　采集一名25岁的健康男性腰椎（L1~5）CT影像数据,依次通过Mimics 17.0、Geomagic Studio 2013、UG8.5、Hypermesh 13.0、Abaqus6.14-4五个软件建立模型,赋予各组织对应的属性。首先进行网格收敛性测试,选取合适的网格划分方案以提高分析效率。然后通过给模型施加不同的力矩载荷来模拟腰椎的6种运动（前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左轴向旋转、右轴向旋转）,计算腰椎各功能节段（functional spinal unit,FSU）的活动度（range of motion,ROM）。 结果　模型得出的结果与体外试验的数据类似,两者变化趋势规律一致。 结论　本研究使用的全腰椎非线性有限元模型的建立与验证方法可用于未来脊柱相关疾病的建模与分析。     

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。     

一种新型寰枢椎后路动态固定系统的稳定性研究

目的 　评价新型寰枢椎后路动态固定系统的稳定性。 方法　8具较新鲜的成人枕颈标本（C0~4）,随机分成4组：①完整状态组（A组）、②寰枢椎不稳状态组（B组）、③寰枢椎后路动态固定状态组（C组）和④寰枢椎后路椎弓根螺钉固定状态组（D组）。测量在1.50 Nm的力矩下,寰枢关节前屈/后伸,左/右侧弯和左/右旋转等6种运动方式下的运动范围（ROM）及稳定性指数（Sf值）,进行统计学分析。 结果　C组与A组的各方向ROM比较,差异无统计学意义（P>0.05）;而C组与D组的各方向ROM比较,差异有统计学意义（P<0.001）。C组与B组和D组的屈伸、侧屈和旋转的稳定性指数（Sf值）比较,差异有统计学意义（P<0.05）;C组的屈伸、侧屈和旋转的Sf值最接近完整状态组（A组）,差异无统计学意义（P>0.05）。 结论　寰枢椎后路动态固定在重建寰枢关节稳定性上有独特优势,既可维持寰枢椎的活动性,又可达到坚强固定的稳定性,为寰枢椎后路固定提供一种新的选择。     

Cage椎弓根内固定联合自体颗粒骨打压植骨的即时生物力学稳定性

背景：自体骨移植结合椎间融合器联合椎弓根螺钉常运用于椎体融合,但单纯颗粒骨打压联合椎弓根钉的临床生物力学研究报道不多。 目的：比较后路自体颗粒骨打压植骨内固定及Cage内固定的即时生物力学稳定性。 方法：利用腰椎后路附件逐级破坏和椎间盘切除制作腰椎不稳模型。12具猪腰椎标本随机分为两组：打压植骨结合椎弓根螺钉内固定组(实验组),Cage结合椎弓根螺钉内固定组(对照组)。使用脊柱三维运动测试机模拟人体对两组标本在正常、不稳、融合3个状态下进行前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转等各个活动的生物力学测试,三维激光扫描仪测定不同载荷下不稳节段的运动范围。 结果与结论：正常状态下,两组间L2~3节段各方向运动范围差异无显著性意义(P > 0.05),说明两组标本均衡性好,具有可比性;与正常状态相比,两组不稳状态各方向运动范围亦明显增加(P < 0.05);融合后对照组L2~3节段椎间各方向运动范围均较实验组小,但差异无显著性意义(P > 0.05)。说明自体颗粒骨打压植骨内固定与Cage内固定均能明显提高脊柱的即时生物力学稳定性,而且两组对于改善脊柱稳定性无显著性差异。     

Finite element analysis of the spondylolysis in lumbar spine

Spondylolysis is a fracture of the bone lamina in the pars interarticularis and has a high risk of developing spondylolisthesis, as well as traction on the spinal cord and nerve root, leading to spinal disorders or low back pain when the lumbar spine is subjected to high external forces. Previous studies mostly investigated the mechanical changes of the endplate in spondylolysis. However, little attention has been focused on the entire structural changes that occur in spondylolysis. Therefore, the purpose of this study was to evaluate the biomechanical changes in posterior ligaments, disc, endplate, and pars interarticularis between the intact lumbar spine and spondylolysis. A total of three finite element models, namely the intact L2-L4 lumbar spine, lumbar spine with unilateral pars defect and with bilateral pars defect were established using a software ANSYS 6.0. A loading of 10 N.m in flexion, extension, left torsion, right torsion, left lateral bending, and right lateral bending respectively were imposed on the superior surface of the L2 body. The bottom of the L4 vertebral body was completely constrained. The finite element models estimated that the lumbar spine with a unilateral pars defect was able to maintain spinal stability as the intact lumbar spine, but the contralateral pars experienced greater stress. For the lumbar spine with a bilateral pars defect, the rotation angle, the vertebral body displacement, the disc stress, and the endplate stress, was increased more when compared to the intact lumbar spine under extension or torsion.     

胸腰椎二柱和三柱损伤短节段固定的稳定性比较

目的　通过生物力学研究方法比较短节段固定对胸腰椎二柱(前中柱)损伤和三柱损伤的固定稳定性。 方法　选取8具新鲜家猪T13~L5节段的脊柱标本。实验标本需进行4种状态下的测试：正常状态(A);二柱损伤状态(B);二柱损伤短节段固定状态(C);三柱损伤短节段固定状态(D)。标本先采用自由落锤方法制成L2椎体的二柱(前中柱)损伤不稳模型;再在二柱损伤基础上破坏棘间,棘上韧带,黄韧带和小关节制备成严重不稳的三柱损伤模型固定。测试每种状态下的L1~3的活动度(ROM)和压缩刚度(Compressive Stiffness)并进行统计分析。 结果　在后伸,侧屈及旋转方向上三柱损伤组的ROM值均显著高于二柱损伤固定组(P<0.05)。两柱损伤组在屈伸,侧屈,旋转方向的ROM均大于正常组(P<0.05)。两柱损伤固定组与两柱损伤组相比在各方向上ROM显著减少(P<0.05)。三柱损伤固定组和正常组相比前屈ROM(P=0.002)、侧屈ROM(P=0.001)显著增高。三柱损伤固定组压缩刚度显著低于两柱损伤固定组　(P<0.05)。三柱损伤固定组压缩刚度显著低于正常组(P<0.05)。 结论　胸腰椎两柱损伤采用短节段固定能获得足够的稳定性,而三柱损伤采用短节段固定术后即刻稳定性和垂直抗压强度均明显较差。