颈椎半椎板切除后小关节部位的应力分析

根据CT数据建立了颈椎C4-C6功能节段的三维非线性有限元完整模型,并在此模型基础上建立了椎板切除模型。考察了椎板半切除术对小关节的生物力学影响。将C6椎体下表面固定作为边界条件,采用三种加载模式,即于C4椎体上表面施加1.8Nm分别沿矢状面、冠状面、轴面方向的纯弯矩。通过计算得到了C5半椎板切除后小关节部位的应力变化。结果表明,半椎板切除手术对各加载模式下小关节面的Von Mises应力有较大的影响,应力变化最大处应力上升了187.5%。评价颈椎半椎板切除术不能忽视手术对小关节的影响。     

椎板切除对腰椎融合后邻近节段生物力学的影响

目的从生物力学角度研究后路不同程度椎板切除对腰椎融合手术后邻近节段的影响。方法在完整腰椎有限元模型基础上,建立3种椎板切除程度不同的手术模型:双侧小关节切除(Bi-TLIF)、半椎板切除(PLIF)、全椎板切除(LAM-PLIF)。对不同模型在生理载荷下的生物力学响应进行研究,对比手术模型椎间活动度、椎间盘内压以及小关节接触力相对于正常模型的变化。生理载荷采用400 N随动载荷+7.5 N·m力矩的方式施加在L1节段上终板上,加载过程中对骶髂关节面上的6个自由度保持约束。结果前屈状态下,手术组Bi-TLIF、PLIF、LAM-PLIF相邻节段L3～4生物力学变化明显,其椎间活动度比正常组依次增大1.0%、9.3%和24.5%,而椎间盘内压依次增大1.4%、4.3%、10.0%,在其他姿态下影响不明显。对于小关节接触力,Bi-TLIF、PLIF在L3～4节段有明显增加,而在L5～S1节段则不明显。结论椎板切除会增加腰椎融合手术后的邻近节段椎间活动度、椎间盘内压以及小关节接触力,这些生物力学变化可能会增大邻近节段退变的风险。椎板切除范围越大,对邻近节段产生的影响越大。因此,更多地保留后部结构复合体,对于减少腰椎融合后邻椎病的发生具有积极的意义。     

颈椎前路钛网植骨钢板内固定在不同颈椎节段中的生物力学比较

颈椎前路钛网钢板在不同颈椎节段中的生物力学研究。取6具新鲜尸体C3～7标本,行C5、C5～6、C4～6椎体次全切除,行钛网植骨钢板内固定术。依次测量各节段的前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转运动变化,以完整标本作对照。不同颈椎节段开槽减压椎间撑开钛网钢板内固定状态下手术节段的即刻稳定性比完整状态增加(P< 0．05)。颈椎前路椎体次全切除之后,应用颈椎前路钛网钢板内固定可明显增强颈椎的稳定性,随颈椎固定节段增加稳定性下降。     

下颈椎三节段全椎板切除与侧块螺钉内固定三维有限元模型的建立

背景：随着颈椎后路手术技术的日益完善,侧块螺钉内固定技术已被广泛应用于颈椎的重建稳定性手术之中。然而,当前对于侧块螺钉内固定系统重建颈椎稳定性的有限元研究却很少。 目的：建立精细下颈椎(C3-C7)及三节段全椎板切除后应用侧块螺钉内固定重建的三维有限元模型,对重建后的下颈椎及内固定进行生物力学分析。 方法：采集1例30岁正常女性志愿者行全颈椎CT,得到Dicom数据集。应用Mimics 10.01、Geomagic Studio12.0、Solidworks2012、HyperMesh10.1、Abaqus 6.12软件建立下颈椎(C3-C7)完整模型、全椎板切除模型以及侧块螺钉内固定系统重建模型。分析重建模型在前屈、后伸、侧弯和旋转运动状态下的应力变化情况。 结果与结论：所建下颈椎有限元模型结构精细,外形逼真,共包含503 911个四面体单元,93 390个节点,并通过有效性验证。在软件中完成模拟手术过程,最终得到侧块螺钉内固定重建模型。侧块螺钉内固定系统对全椎板切除模型具有良好的稳定性,重建后颈椎的活动度远低于完整模型,且后伸时侧块螺钉内固定系统的应力最为集中。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;组织工程全文链接：     

保留C2棘突半棘肌附着的颈椎管扩大椎板成形术

目的观察完整保留C2棘突半棘肌附着的颈椎管扩大椎板成形术的手术疗效.方法A组27例行改良颈椎板成形术,即显露时保留半棘肌在C2棘突上的附着,切除C3椎板,C4～C7双开门术式.B组33例行常规颈椎板成形术,即分离切断C2棘突半棘肌附着,关闭时缝合重建,C3～C7双开门成形术式.比较两组手术时间、出血量、术后神经功能、并发症、颈椎曲度和屈伸活动度(ROM)、病人自我评价.JOA计分法评价神经功能、Cobb's法测量颈椎曲度和ROM.结果所有病例随访至少1年,A、B组术后JOA评分平均改善率分别为63.01%、60.83%(P＞0.05).手术时间A、B组分别123±17.4min、175±12.7min,出血量分别380±18.6ml、564±21.5ml;A组较B组手术时间短、出血量少(P＜0.05).术后1年A、B组ROM分别保留术前的81.6%和65.3%(P＜0.01);A组无后凸畸形、手术并发症少、局部症状轻微.结论改良颈椎管扩大椎板成形术脊髓减压满意,手术时间短、出血量少,无严重并发症;而且有助于早期颈椎功能锻炼、维持良好颈椎曲度和ROM.     

后路椎间融合对不同程度小关节切除腰椎稳定性的影响

目的:探讨后路椎问融合对不同程度小关节切除腰椎稳定性的影响.方法:采用6具无脊柱疾患的尸体脊柱标本(L1～S5),利用最大载荷为10Nm的力偶对其中L4～5节段的完整状态、腰椎不稳状态、双侧小关节切除1/3、1/2、全切除+Cage固定或全切除+Cage+TSRH等6种状态进行前屈、后伸,左、右侧弯和左、右轴向旋转运动试验,而后进行统计学处理.结果:对于L4～5节段,双侧小关节切除1/3、1/2或全切除后,加后路椎间融合器后前屈、左右侧弯运动范围较完整均显著降低,分别为4.50±2.43、2.61±0.82、3.21±1.41,4.70±1.47、3.43±0.75、4.13±0.81,5.98±2.67、3.89±0.70、4.53±1.33(P＜0.01);另外,加用TSRH内固定组后该节段的前屈、后伸、左右侧弯及右轴向旋转运动范围分别下降至1.49±0.58,1.60±0.98,1.21±0.34,1.29±0.41,1.60±0.87,1.53±0.98(P＜0.01).结论:单纯后路椎间融合器可增加不同程度小关节切除节段的稳定性,且小关节切除越少,脊柱稳定性越好.对于小关节切除太多者,可加用椎弓根内同定增加其稳定性.     

椎板不同切除范围对腰椎生物力学影响的有限元分析

建立全腰椎有限元模型,模拟三种后路手术方式,分析不同椎板切除范围对腰椎生物力学的影响。综合利用三维重建自编软件和Hyper Mesh软件,建立腰椎(L1-L5)有限元模型并与前人所作体外实验数据比较,验证本模型的有效性。在此基础上模拟全椎板切除、半椎板切除及椎板开窗减压术,比较减压节段的运动范围及相应椎间盘的应力改变。L3-4、L4-5节段后部结构切除后,腰椎运动范围与椎板切除大小成正比,纤维环应力最大变化发生在前屈、后伸和左右旋转运动时,而在侧屈运动时无明显的变化。腰椎运动范围的增加与腰椎后部结构的切除程度有关。在彻底减压的同时,最大程度的保留腰椎后部结构,可以减小术后椎间盘应力,减轻关节突等结构的进一步退变。     

关节突关节切除范围对下颈椎稳定性影响的生物力学研究

研究保留椎旁肌肉情况下,下颈椎单侧关节突关节分级切除对颈椎稳定性的影响,为临床手术提供理论依据.取5具新鲜山羊颈椎标本,先后分5组进行操作,即完整标本组,左侧C4-5关节突关节25%、50%、75%、100%切除组.先后测量每组每个颈椎标本在三维空间六个方位(前屈、后伸、左右侧屈、左右轴向旋转)随载荷增加而变化的活动度.最后将所得数据进行统计分析.结果表明:随关节突关节切除范围的增大,在相同载荷条件下的位移也增大,其中增长幅度最大发生在50%～75%切除组之间,增长幅度平均在46.7%(前驱、后伸、左右侧弯四个方向)和71.5%(左右轴向旋转).在保留椎旁肌肉情况下,单侧关节突关节切除范围大于50%时,颈脊柱稳定性丧失.     

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。     

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     

脊柱三维运动分析和颈椎稳定性的实验研究

本文研制了基于双平面立体测量和计算机图像处理的脊柱三维运动的分析系统，该系统可以确定椎体的空间位置和节段间的线位移和角位移。颈椎双侧小关节切除可导致颈椎不稳定，需植骨融合或内固定。本文对Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹和棘突钢丝固定进行了生物力学评价，作为恢复稳定性的一个指标，为临床上选择合适的固定形式提供依据。在９具新鲜成人颈椎标本（Ｃ３－Ｔ１）上、对双侧７５％小关节切除后失稳的Ｃ４－５节段，安放了Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹和棘突钢丝固定，通过脊柱三维运动稳定性评价方法，评价它们重建颈椎稳定性的即刻效果。本文研究表明：（１）Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹能够在前屈、后伸和侧弯运动方向上加强节段的稳定性，恢复节段的轴向旋转运动的稳定性；（２）棘突钢丝固定在前屈运动方向上可加强节段的稳定性，可恢复节段在后伸、侧弯和轴向旋转运动方向上的稳定性；（３）棘突钢丝固定后节段的前屈、后伸和侧弯运动范围均大于Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹固定后的运动范围，尤其是在限制前屈运动时，Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹的固定作用更为明显，但两者限制颈椎轴向旋转运动的能力相近。     

保留后部韧带复合体结构对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响

目的比较人体腰椎标本保留后部韧带复合体(posterior ligament complex,PLC)结构在位移及载荷两种不同加载模式下对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响。方法 6具急性脑死亡新鲜青年男性T12~S2尸体标本,每个标本在位移及载荷加载两种模式下依次完成以下状态的生物力学测试:完整状态、L4~5椎板间大开窗减压固定、L4~5全椎板切除减压固定。通过摄像系统非接触式测量融合相邻节段运动范围(range of motion,ROM),并进行对照研究。结果在位移加载模式下,全椎板切除组屈曲ROM较椎间大开窗组显著增加,而在后伸、侧弯及旋转方面两组无显著性的差别。结论位移和载荷加载模式对腰椎融合术后相邻节段的生物力学影响存在差异性。与保留PLC结构的椎间大开窗减压方式相比,破坏PLC结构的全椎板切除减压方式可以导致相邻节段屈曲ROM显著增加,并提高相邻节段在后伸、侧弯及旋转等运动状态下ROM,其远期出现融合相邻节段失稳的可能性大。     

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。     

单开门椎管扩大术对颈椎运动影响的生物力学研究

本文定量地研究了正常颈椎和单开门椎管扩大术（Ｅ０ＤＬ）后的颈椎（Ｃ２～６）各节段的运动。采用７例新鲜的青年颈椎标本（枕骨至Ｃ７），施加力偶最大为１．５Ｎｍ，使之产生前屈、后伸和左、右侧弯运动。从正、侧位的照片上分别测量颈椎的前屈、后伸和左、右侧弯运动。每种力偶都加载、卸载三次。计算中性区、弹性区和运动范围．在Ｃ２～５或Ｃ３～５行单开门椎管扩大术后，与正常颈椎运动相比较，Ｃ２～各节段的前屈、后伸和左、右侧弯均无显著性差别。可见单开门椎管扩大术不会造成颈椎的不稳。     

下颈椎前路内固定联合后路经关节金属螺钉置入固定的生物力学稳定性

背景：对退变性颈椎管狭窄单纯采用前路椎体次全切除或椎间盘切除或单纯后路单开门椎管扩大成行均不能彻底完成脊髓减压和脊柱三柱稳定。 目的：探讨下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定的生物力学稳定性。  方法：正常成人尸体颈椎标本,每具分别制作以下两种模型：①经后路C3~C7单开门和下颈椎前路C5椎体次全切除钛网支撑植骨、ORION内固定模型(对照组)。②经后路C3~C7单开门和经关节螺钉内固定及下颈椎前路C5椎体次全切除钛网内植骨、ORION内固定模型(实验组)。 结果与结论：实验组在前屈、后伸、左、右侧屈及左、右旋转移位角度均小于对照组(P < 0.001)。提示：①在生物力学实验中,下颈椎前路固定联合后路经关突节螺钉固定的生物力学性能优良,对抗前屈、后伸、左、右旋转的作用力更强,颈椎可获得更可靠的稳定性。②下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定在对抗颈椎前屈运动时力学稳定性更为强大。     

颈椎单开门OsteoMed M3钉板内固定椎管扩大成形术的疲劳实验

目的　评价在颈椎单开门椎管扩大成形术中使用OsteoMed M3钉板内固定重建颈椎稳定性的效果。 方法　在6具颈椎标本上,分别行后路单开门丝线结扎及OsteoMed M3钉板内固定,在脊柱三维运动试验机上行颈椎前屈后伸疲劳运动试验,观察有无丝线断裂或平板螺钉脱出、断裂现象,如有则停止试验并记录发生时的周期。 结果 丝线结扎组的试验显示所有标本均出现部分缝合的关节囊韧带撕裂、门轴侧易活动,甚至关节囊撕裂、丝线脱落及再关门;而在 OsteoMed M3钉板内固定组不损伤关节囊,试验显示未出现钢板螺钉松动、断裂,未出现再关门现象。 结论　在颈椎单开门椎管扩大成形术中应用OsteoMed M3钉板内固定具有良好的生物力学性能,能重建颈椎稳定性,可满足颈椎后路手术的要求。     

体外生物力学评价上胸椎前路钛板内固定装置的三维运动稳定性

背景：国内外少见颈前路带锁钢板重建上胸椎的体外生物力学报道。 目的：从生物力学角度评价自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置。 方法：15具成人尸体上胸椎标本分成3组,即上胸椎前路钛板内固定组(B),颈前路钛板预弯内固定组(C),颈前路钛板未预弯内固定组(D)。对完整标本进行三维活动度测量,分别安装好各组内固定再次进行标本在前屈、后伸和侧弯及旋转状态下的三维运动稳定性测量,并与完整状态(A)进行对比。 结果与结论：在完整状态下B、C、D 3组标本的三维运动稳定性差异无显著性意义(P > 0.05)。前屈稳定性排列：B>D>C>完整,B、A之间差异有显著性意义(P=0.012);后伸稳定性排列：B>C>A>D,B与A,C,D之间差异有显著性意义(P=0.001,0.021,0.01);旋转状态下的稳定性排列：B>C>A>D,各组差异无显著性意义;侧弯稳定性排列：A>B>C>D,A和C,D之间差异有显著性(P=0.005,0.002)。提示上胸椎前路钛板装置具有较好的三维稳定性,如果采用颈前路钛板内固定建议塑型。     

颈椎棘突骨折累及后方韧带复合体损伤对羊颈椎生物力学稳定性的影响

目的通过体外羊标本模拟颈椎棘突骨折累及后方韧带复合体(posterior ligamentous complex,PLC)损伤对颈椎生物力学稳定性的影响,探讨颈椎后方结构在维持颈椎稳定性中的作用。方法将新鲜羊颈椎C3~6标本24具随机平均分为3组:正常对照组(A组);单纯颈椎棘突骨折组(B组);颈椎棘突骨折合并PLC损伤组(C组)。在1.5 N·m力矩加载下,分别测量各组在前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转6种工况下颈椎活动度(range of motion,ROM),使用单因素方差分析比较3组之间的ROM差异。结果单纯颈椎棘突骨折对羊颈椎稳定性影响不大,各工况下ROM同正常对照组比较差异无统计学意义(P0.05);颈椎棘突骨折合并PLC损伤组在前屈、后伸及左右旋转工况下ROM显著增加,同正常对照组相比,差异具有统计学意义(P0.05),颈椎棘突骨折合并PLC损伤组在左右侧弯工况下同正常对照组比较ROM变化不显著,差异无统计学意义(P0.05)。结论单纯颈椎棘突骨折本身并不影响颈椎整体稳定性,但颈椎棘突骨折伴有PLC损伤时可造成颈椎不稳,需要手术干预。     

基于筋束骨理论建立慢性劳损型上颈椎失稳尸体模型及评价

文题释义：慢性劳损所致的上颈椎失稳：是由于长期累积性力引起颈部筋伤,筋不束骨,最终发生“筋出槽,骨错缝”,导致上颈椎活动度的异常改变。 “筋束骨”理论：“诸筋者,皆会于节”“宗筋主束骨而利机关也”等论述均表明筋能聚于关节附近维持关节的稳定性。当筋长期劳损后,出现“筋伤”,进而“束骨”能力下降,最终导致“骨错缝”的发生。 背景：对于上颈椎失稳机制的尸体标本研究多集中于急性暴力模型,尚缺乏慢性劳损型上颈椎失稳模型。 目的：根据“筋束骨”理论构建慢性劳损致上颈椎失稳尸体模型并进行模型评价。  方法：将9具新鲜尸体颈椎标本准备完毕后,先用Motion Analysis运动捕捉系统进行正常椎体活动度的检测,再使用BOSE动态疲劳试验机进行最大幅度的屈伸和旋转疲劳加载构建上颈椎失稳尸体模型,再次进行活动度的检测,比较造模前和造模后的上颈椎模型的枕寰关节、寰枢关节和整个上颈椎结构的前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋、右旋活动度。研究方案的实施符合南方医科大学的相关伦理要求,标本供者自愿捐赠。 结果与结论：①在前屈运动时,造模后标本的寰枢关节(C_1-2)、整个上颈椎(C_0-2)活动范围明显大于造模前的标本(P < 0.05);后伸时,造模后标本的寰枕关节(C_0-1)、整个上颈椎(C_0-2)活动范围明显大于造模前(P < 0.05);在屈伸复合运动时,造模后标本的寰枢关节(C_1-2)、整个上颈椎(C_0-2)活动范围显著大于造模前标本(P < 0.05);②在侧屈活动中,造模后标本寰枕关节(C_0-1)、寰枢关节(C_1-2)、整个上颈椎(C_0-2)的活动度均较造模前有所增大,但差异无显著性意义(P > 0.05);③在右旋活动时,造模后标本的整个上颈椎(C_0-2)的活动度较造模前明显增加(P < 0.05);④在左右旋复合运动时,造模后标本的寰枢关节(C_1-2)、整个上颈椎(C_0-2)活动范围明显大于造模前的标本(P < 0.05);⑤结果说明,采取该造模方法可以很好地反映慢性劳损型上颈椎失稳的状态。 ORCID: 0000-0001-7193-8547(梁龙) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程