腰骶前路内固定系统稳定性的生物力学评价

目的：探讨腰骶前路的内固定方法,评价其生物力学稳定性。方法：制备24具新鲜成人尸体正常L3～S3节段脊柱标本,切除L5～S1椎间盘制成损伤模型,测试并比较脊柱L5～S1节段在正常、损伤、四种腰骶前路钛板螺钉固定、疲劳实验四种情况下的三维运动幅度。结果：四种内固定系统固定及疲劳实验后,L5～S1节段在各个方向的运动范围均比正常状态的运动范围小（P〈0.05）,梯形钛板螺钉在前屈、后伸及左、右弯方向上,均较其它组具有更好的稳定性。结论：四种腰骶前路内固定系统具有良好的即刻稳定性和抗疲劳稳定性,其中梯形钛板螺钉生物力学的稳定性能最佳。     

利用逆向工程技术开展脊柱三维稳定性测试的研究

目的:利用逆向工程技术建立脊柱三维稳定性测试方法,验证其测试精度。方法:人体枕颈段标本(O￣C5)上、下端包埋后在每个椎体处插入标志物,在M TS实验机上施加载荷模拟颈椎屈伸、侧弯及轴旋运动,由激光三维扫描仪采集标志物的运动信息,通过软件计算枕颈段椎骨各方向的运动范围及中性区;并将标志物固定于精度可达0.01m m及0.01°的K O H ZU精密测试平台上,由激光三维扫描仪采集标志物的运动信息,通过软件计算其运动参数,检测激光三维扫描仪的测试精度。结果:激光三维扫描仪采集脊柱标志物加载及卸载时的位置信息,通过软件中注册及变换功能,计算出各运动方向的运动范围及中性区,实现脊柱三维稳定性的测试;通过与K O H ZU精密测试平台的比较,发现利用激光三维扫描仪开展稳定性测试的精度可达到0.1°。结论:利用逆向工程技术可实现脊柱的三维稳定性测试,其精度可满足实验要求。     

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。     

猪胸腰椎爆裂性骨折B型模型的建立

目的:建立猪胸腰椎爆裂性骨折B型模型.方法:收集猪T13～L3节段标本30例,随机分为3纽:终板预损伤组、L1椎体预损伤组和不做预处理组.采用预损伤后逐级撞击法撞击标本,拍摄X线,CT,按Atlas对胸腰椎爆裂骨折的分类划分骨折类型并统计.测试正常标本及逐级撞击成功后符组标本三维运动范围,结果:终板预损伤组B型骨折9例.A型骨折1例;L1椎体预损伤组A型骨折5例,B型4例,C型1例.不做预处理组A型5例,B型3例,C型2例.终板损伤组B型骨折的数量明显多于L1椎体预损伤组、不做预处理组,且存在显著差异(P<0.05).L1椎体预损伤组和不做预处理组在逐级撞击产生爆裂骨折件类型上没有明显差别,统计分析没有显著差异(P>0.05).撞击成功后的符组标本前屈在后伸、左右弯、左右旋转的运动范围与正常标本相比均有明显增加,且存在显著差异(P<0.01).各组之间无明显差异(P>0.05).结论:终板颅损伤逐级撞击法能够成功建立猪胸腰椎爆裂性骨折B型模型.上终板中后1/3的预损伤是B型模型成功的关键.     

腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的生物力学评价

目的　评价一种新型腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的生物力学性能,为其临床应用提供理论依据。 方法　采用8例新鲜猪腰椎标本的L4/5脊柱功能单元进行生物力学实验,先后制作正常脊柱组、峡部裂组、Buck螺钉固定组、Nicol钢丝捆绑组、机翼型记忆合金固定组5组实验模型。利用脊柱三维运动实验机,分别测试5组模型在前屈/后伸、左/右侧弯及左/右轴向旋转6种运动的活动范围。 结果　在前屈/后伸及左/右旋转状态下,峡部裂组稳定性最差,同其他4组有显著差异（P<0.05）。而使用机翼型记忆合金节段内固定器可明显恢复峡部裂腰椎稳定性,同正常脊柱组及其他2种内固定组无显著差异（P>0.05）。在左/右侧弯状态下5组腰椎标本均无显著性差异（P>0.05）。 结论　该新型记忆合金内固定器可维持峡部裂腰椎正常的三维运动稳定性,并且操作简单,具有很好的应用前景。     

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。     

对带横连杆的椎弓根钉固定胸腰段脊柱骨折(T11～L3)的稳定性评价

目的评价带横连杆椎弓根钉固定胸腰椎骨折后脊柱的稳定性。方法将新鲜小牛胸腰椎标本(T11～L3)用椎体楔行切除法在L1椎体上制作严重压缩性骨折模型,部分骨折标本作带或不带横连杆的椎弓根钉内固定。这样共有4种脊柱标本:(1)正常标本;(2)未固定骨折标本;(3)用带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本;(4)用不带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本。用三维激光扫描仪依次测量各脊柱标本在前屈-后伸、左-右侧屈和左-右旋转6个方向的运动范围,然后将其标准化为稳定指数以比较4种标本的差异。结果与未固定骨折标本相比,两种固定均能显著提高损伤脊柱在各个运动方向的稳定性。带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本稳定性虽优于无横连杆固定,但无统计差异。结论椎弓根钉内固定,无论有无横连杆,均能有效提高损伤脊柱的稳定性,而横连杆似乎未能进一步增加稳定效果。     

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。     

新型半硬性椎弓根螺钉内固定器稳定性的实验研究

目的设计并探讨新型半硬性椎弓根螺钉固定器的力学稳定性。方法收集6具新鲜小牛脊柱标本,截取T11-L1作为试件,建立失稳模型后顺次安放新型硬性椎弓根钉固定器(new rigid device,NRD)、新型半硬性椎弓根螺钉固定器(new semirigid device,NSRD)及硬性椎弓根固定器(rigiddevice,RD),进行脊柱三维运动测试。结果3种椎弓根螺钉内固定器均能在各个运动方向上显著增加失稳节段稳定性;屈伸及右旋转时,RD固定后明显增加了相邻节段的活动范围,而在各个运动方向上,NRD、NSRD固定后下相邻节段的活动范围均没有变化。结论NSRD在为失稳的脊柱节段提供即刻的稳定性同时,不会影响相邻节段的活动范围,符合半硬性固定的原则。     

颈椎前路多椎间孔间隙显微减压术的生物力学评价

目的 :评价多椎间孔间隙单侧钩突切除术对颈椎稳定性影响的生物力学。方法 :6例成人新鲜颈椎标本 ,选择C4～ 7为实验节段。分正常组和手术组 ,在 2N·m纯力偶作用下分别产生前屈、后伸、左 /右侧弯和左 /右侧旋运动 ,通过脊柱三维运动测试来比较两种手术方式对颈椎稳定性的影响。结果 :①在 6个运动方向上 ,手术组术后ROM较术前无明显增加 (P >0 .0 5 ) ,差异无显著性 ;②运动范围的总和 ,手术组较术前有明显增加 ,差异具有显著性 (P <0 .0 1)。结论 :前路多椎间孔间隙显微减压术对颈椎静态稳定性的影响 ,主要表现在颈椎运动范围总和的增加 ,对某一方向ROM的影响不明显。     

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。     

齿突Ⅱ型骨折后枕颈部三维运动的变化规律

目的：研究齿突Ⅱ型骨折后枕颈部三维运动的变化规律，为临床选择治疗方法提供生物力学依据。方法：采用１１具新鲜尸体的枕颈部骨韧带标本（Ｃ０～Ｃ３），应用脊柱三维运动测量及分析系统，对标本施加１．５３Ｎｍ的纯力偶矩，就齿突Ⅱ型骨折后的枕颈部三维运动范围进行测量。结果：①寰枕关节的三维运动在齿突骨折后虽有增加，但无显著性意义；②寰枢关节三维运动范围有显著性增加的表现在旋转运动、前屈运动及屈伸、侧屈主运动时的藕合旋转运动。结论：齿突骨折后引起枕颈部不稳的主要原因系寰枢关节的轴向旋转不稳和前移不稳；手术治疗应以恢复齿突的完整和寰枢关节的稳定性为重点     

单节段腰椎活动度对邻近节段运动的影响

背景：有研究报道腰椎融合后其邻近节段运动范围和压力会明显增大;但也有报道腰椎融合与动态固定非融合或正常腰椎相比,其邻近节段运动范围和压力未见明显增加,甚至出现减少。然而,腰椎的活动度多少到底对邻近节段会有什么影响呢？ 目的：观察单节段腰椎不同范围活动度对邻近关节运动范围的影响。 方法：取6具新鲜成人L2~S2腰椎标本,依次对成人L4~L5椎体进行不同方式处理形成5种不同活动度状态：完整标本状态;部分失稳状态;动态固定状态;完全失稳状态;刚性固定状态。在脊柱三维运动试验机上,采用“载荷控制”法进行屈伸、侧弯和旋转等运动方向测试,分别将其他4个状态与完整标本状态进行比较。 结果与结论：处理节段L4~L5椎体在各处理状态的下运动范围明显不同,形成了完全不同范围的活动度。与完整标本状态相比较,其他4个状态旋转时,上方邻近节段L3~L4的运动范围在刚性固定状态下明显减少;下方邻近节段L5~S1各方向和上方邻近节段L3~L4其余方向的运动范围无显著性差异。单节段腰椎刚性固定状态下,整个脊柱标本的运动范围明显减少。说明在“载荷控制”方法的实验下,单节段腰椎活动度多少对邻近节段的屈伸、侧弯等运动范围影响不明显,对上方邻近节段的旋转运动范围影响较大;腰椎刚性固定融合后,不一定要恢复到正常腰椎的活动范围,也许对预防邻近节段病有利。     

基于有限元分析腰椎内固定的生物力学特征

BACKGROUND: Posterior lamina resection often causes loss of spinal stability, so screw rod internal fixation technology is needed to maintain the stability of lumbar spine. Finite element analysis can be used to simulate the stress distribution of the spine and internal fixation system after spinal surgery. OBJECTIVE: To build three-dimensional finite element model of spinal L1 to L3, analyze the spinal stability and stress distribution after the total laminectomy and insertion of bilateral pedicle screw using finite element method. METHODS: L1-L3 CT data could be collected from an adult healthy male volunteer. Mimics14.01, 3-matic(V6.0) and Ansys 15.0 could be used to set up the intact lumbar spine finite element model of L1-L3 (group A), the L1-L3 finite element model after L2 total laminectomy (group B), and the finite element model of L2 total laminectomy and insertion of bilateral pedicle screw (group C). We used software to simulate flexion, extension, lateral bending and axial rotation, and three kinds of models received finite element analysis. RESULTS AND CONCLUSION: (1) Based on the maximum of Von Mises under different motion states, the maximum stress was significantly lower in group A than in group B (P < 0.05). The maximum stress was significantly lower in group B than in group C (P < 0.05). (2) Based on the total deformation under different motion states, the total deformation was significantly lower in group A than in group B (P < 0.05). The total deformation was significantly lower in group C than in groups A and B (P < 0.05). (3) After the total laminectomy, vertebral body stress increased, especially in the lamina, pedicle and joints. The range of motion of the vertebral body increased, which influenced the stability of the vertebral body. Internal fixation could decrease range of motion. Stress concentrated on the screw. Stress on the vertebral plate and pedicle decreased. The stability of vertebral body increased. Excessive stress concentrated on screw system will increase the risk of screw breakage.      

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。     

胸腰椎前路K形钢板内固定系统的生物力学评价

目的：对胸腰椎前路K形钢板内固定系统（K－plate）进行生物力学稳定性评价。方法：6例新鲜成人尸体胸腰椎（T11－L3）标本，制成前、中柱损伤模型，椎体间模拟植骨后，分别以－Zplate、K－plate固定，采用脊柱三维运动试验系统测试完整、损伤、Z-plate和K-plate等4种状态下脊柱节段的运动范围（ROM）。结果：K-plate固定后，前屈、后伸、左侧弯、右侧变运动方向上ROM与完整、损伤状态之间差异有显著性（P＜0．05）；左、右轴向旋转运动方向上ROM与损伤状态之间差异有显著性（P＜0．05），但与完整状态之间差异无显著性（P＞0．05）。Z－plate、K－plate固定状态之间6个运动方向上ROM差异均无显著性（P＞0．05）。结论：胸腰椎前路K形钢板内固定系统能有效恢复失稳胸腰椎的稳定性。     

Effect of disinfection and accelerated ageing on dimensional stability and detail reproduction of a facial silicone with nanoparticles

The aim of the present study was to evaluate the effect of disinfection and accelerated ageing on the dimensional stability and detail reproduction of a facial silicone with different types of nanoparticle. A total of 60 specimens were fabricated with Silastic MDX 4-4210 silicone and they were divided into three groups: colourless and pigmented with nanoparticles (make-up powder and ceramic powder). Half of the specimens of each group were disinfected with Efferdent tablets and half with neutral soap for 60 days. Afterwards, all specimens were subjected to accelerated ageing. Both dimensional stability and detail reproduction tests were performed after specimen fabrication (initial period), after chemical disinfection, and after accelerated ageing periods (252, 504 and 1008 hours). The dimensional stability test was conducted using AutoCAD software, while detail reproduction was analysed using a stereoscope magnifying glass. Dimensional stability values were statistically evaluated by analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's test (p < 0.01). Detail reproduction results were compared using a score. Chemical disinfection and also accelerated ageing affected the dimensional stability of the facial silicone with statistically significant results. The silicone's detail reproduction was not affected by these two factors regardless of nanoparticle type, disinfection and accelerated ageing.     

椎弓根钉棒系统治疗不稳定性Jefferson骨折的生物力学分析

背景：目前后路寰枢椎椎弓根螺钉有取代Magerl技术趋势,成为治疗寰枢椎不稳的新标准术式。 目的：评价单、双侧椎弓根钉棒系统治疗不稳定性Jefferson骨折的力学稳定性,为临床应用提供实验依据。 方法：在6具完整枕骨颈椎(C0~4)湿润标本切断寰椎前后弓与侧块的联接部位,并切断寰椎横韧带,制成不稳定性 Jefferson骨折模型,分别安装单侧寰枢椎椎弓根螺钉系统和双侧寰枢椎椎弓根螺钉系统,通过摄像记录在1.53 N•m载荷下C1~2的三维运动,测定正常组、骨折模型组及各内固定组的三维运动范围,评价其重建寰枢椎即时稳定性的效果。 结果与结论：在屈伸、侧屈及轴向旋转的运动中,单侧寰枢椎椎弓根螺钉系统组的三维运动范围均明显大于双侧寰枢椎椎弓根钉棒系统组(P < 0.05)。提示在治疗不稳定性 Jefferson骨折时,双侧寰枢椎椎弓根钉棒系统内固定治疗稳定性好;单侧寰枢椎椎弓根螺钉系统固定效果不佳,尤其是抗旋转能力差,不能满足增强稳定性、植骨融合的要求,应尽量避免单独使用。     

后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响

目的 研究后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响,验证棘上韧带对维持损伤胸腰椎稳定的作用。方法 取8具健康新鲜人体T11~L3节段标本,于L1椎体中1/3行楔形切除,并在材料试验机上压缩至闭合以制备L1椎体骨折。对T12~L1处后方韧带复合体按照关节囊、棘间韧带、棘上韧带、黄韧带的顺序进行逐级切除,依次连续测量T12~L1节段前屈、后伸、侧弯、旋转运动时的运动范围（range of motion, ROM）及中性区（neutral zone, NZ）变化。结果 在前屈和后伸运动中,椎体切除及棘上韧带断裂后,ROM及NZ显著增加。在侧弯运动中,椎体切除和关节囊破坏后,ROM显著增加。在旋转活动中,椎体切除及关节囊破坏导致ROM增加,NZ无显著增加。结论 棘上韧带断裂后,T12~L1节段稳定性发生显著下降,尤其在前屈运动中。棘上韧带是维持胸腰椎节段稳定性的关键韧带。