不同入路椎间融合术中腰椎融合器的生物力学性能

目的 探讨不同入路椎间融合术中腰椎融合器的生物力学性能,为临床合理选择手术方式提供理论支持.方法 基于正常人L3～4节段的CT扫描数据,采用3D打印技术进行钛合金椎间融合器制作,设备为EOSINT M280(EOS GmbH公司,德国).建立完整的腰椎三维有限元模型,通过实验模型进行不同入路的生物力学性能测定并进行对比研究.手术入路包括前路腰椎间融合术(anterior lumbar interbody fusion,ALIF)、后路腰椎间融合术(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)、直接外侧腰椎间融合术(direct lateral lumbar interbody fusion,DLIF)和经椎间孔入路腰椎间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF).在L3椎体表面施加500 N的模拟重力和10 N·m力矩,模拟腰椎前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种生理活动,观察力学性能差异.结果 行不同入路腰椎融合术后,ALIF以及DLIF模型的预测活动度(range of motion,ROM)和椎间融合器应力显著低于PLIF和TLIF模型;ALIF、DLIF以及TLIF模型的终板应力较PLIF显著降低.结论 在4种不同入路的选择中,ALIF、DLIF术后模型的ROM、融合器应力、终板应力均有良好表现.结合临床ALIF的局限性在于前路手术操作相对复杂,容错率较低,而DLIF入路效果与ALIF相似,且具有更好的综合性优势,同时在临床操作过程中更适合于微创手术.     

三种单纯腰椎椎间融合术加用双侧椎弓根螺钉内固定后生物力学比较的实验研究

目的比较前路椎间融合术(ALIF)、后路椎间融合术(PLIF)、椎间孔入路椎间融合术(TLIF)加用双侧椎弓根螺钉内固定后腰椎即刻稳定性的差异。方法选用15具新鲜小牛腰椎标本,模拟临床建立三种椎间融合术模型,在脊柱三维运动测试机上测试三种模型加用双侧椎弓根螺钉固定前后生物力学特性的变化。结果(1)与正常标本组相比,单纯椎间融合术的ALIF(Ⅰ)组的平均应变和应力明显增加;ALIF(Ⅰ)、PLIF(Ⅰ)、TLIF(Ⅰ)组的平均轴向刚度和水平剪切刚度分别下降28.3%、18.4%、11.5%(P<0.05)和21.6%、17.5%、5.9%(P<0 05);扭矩强度分别依次下降38.6%、49.1%、27.2%(P<0.05)。(2)附加双侧椎弓根螺钉固定后,与单纯椎间融合组的相应术式比较,ALIF(Ⅱ)、PLIF(Ⅱ)、TLIF(Ⅱ)三组的平均应变和应力分别减小了21.4%、12.3%、24.5%(P<0.05)和21.4%,22.3%,24.5%(P<0.05);平均轴向刚度和水平剪切刚度分别增加了87.8%、77.9%、75.9%(P<0.05)和60.6%、68.1%、63.1%(P<0.05);平均扭转强度分别增加了95.1%、110.9%、87.6%(P<0 05)。结论行单纯椎间融合术后,腰椎的稳定性较正常对照组均有明显下降,在加用双侧椎弓根螺钉内固定后能有效地提高其稳定性能。在三种椎间融合术中,TLIF的腰椎即刻稳定性能最优。     

腰椎行椎间孔入路椎间融合术固定的有限元分析

目的 利用有限元方法分析经单侧椎间孔入路腰椎间融合术治疗腰椎退行性病变的临床可行性。方法 基于正常人L3~5节段的CT扫描数据,利用Mimics、Pro/E、ANSYS软件分别建立L3~5正常生理状态有限元模型、L4/5左单侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(单侧TLIF)、L4/5双侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(双侧TLIF)。在L3上表面施加500 N的人体重力和10 N?m力矩,模拟人体直立、前屈、后伸、左侧弯和右旋5种生理活动,观察不同工况时椎体、椎间盘、螺钉及融合器上变形及应力分布情况,比较两种固定方法力学性能上的差异。结果 各种工况下单侧TLIF、双侧TLIF的L3~5节段变形量均较生理状态模型减少,单侧TLIF、双侧TLIF模型均在后伸运动时融合器的应力达到最大值,且单侧TLIF模型椎弓根螺钉上的应力峰值在各种工况中均明显高于双侧TLIF,后伸工况时应力峰值达到463.39 MPa。结论 单侧TLIF可作为腰椎退变性疾病的一种固定方法,但应力峰值均明显高于双侧TLIF模型,故系统稳定性差于双侧TLIF模型,提示患者在康复过程中应减少后伸运动,以免发生手术失效或螺钉断裂。     

肾型n-HA/PA66腰椎间融合器在经椎间孔腰椎椎体间融合术中的有限元分析

目的　设计一种新型的“肾形”n-HA/PA66腰椎间融合器(cage),通过三维有限元分析,研究其在经椎间孔腰椎椎间融合术(TLIF)中的生物力学特性。 方法 建立正常人体L3-L5节段三维模型,模拟经椎间孔腰椎椎间融合术,采用有限元分析方法进行应力分析,比较肾型与子弹头型n-HA/PA66腰椎间融合器应力分布的差异。 结果　在前屈、后伸、左右旋转工况下两种不同cage的TLIF手术模型对比,子弹头型cage最大应力分别为32.8、32.8、31.4、31.3、32.8、34.2 MPa,肾型cage最大应力分别为13.2、11.4、10.9、10.1、11.7、11.1 MPa;而且肾型cage应力集中区域小于子弹头型cage。 结论　肾型n-HA/PA66腰椎间融合器固定的椎体应力分布小而均匀,理论上可有效降低cage沉降率。     

新型关节突钉板系统联合单侧椎弓根螺钉固定的生物力学研究

目的研究经椎间孔入路椎体间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)结合新型关节突钉板系统(articular process fixation system,APFS)的腰椎稳定性。方法在已验证的有限元模型L3～S1完整节段(模型A)上,模拟TLIF手术,建立双侧椎弓根螺钉固定TLIF模型(模型B)、右单侧椎弓根螺钉固定TLIF模型(模型C)、APFS联合右侧椎弓根螺钉固定TLIF模型(模型D)。观察不同工况下腰椎模型的活动度(range of motion,ROM)以及椎弓根螺钉、APFS、椎间融合器应力分布情况。结果不同工况下,模型B、C、D整体ROM相当,均小于生理状态模型。模型D与模型B、C相比,右侧椎弓根螺钉及椎间融合器最大压应力在不同工况下最小或介于模型B、C之间。模型D在前屈状态下APFS及右侧椎弓根螺钉应力峰值均最大。结论 APFS联合对侧椎弓根螺钉固定可作为腰椎TLIF手术的一种新型固定方式。     

单侧双通道内镜下经椎间孔腰椎椎间融合术的研究进展

单侧双通道内镜下腰椎椎间融合术是采用双通道在持续冲洗及内镜直视下行腰椎椎体间减压及融合的手术,具有手术器械简单、操作灵活性强、创伤小、学习曲线相对平缓等优势,常应用于腰椎间盘突出、椎管狭窄及腰椎滑脱等腰椎退行性疾病。随着该术式在脊柱疾病中的广泛应用,一些潜在的优势及不足也逐渐被发现。单侧双通道内镜下腰椎椎间融合术的手术入路有两种：后路腰椎椎体间融合术（PLIF）和经椎间孔腰椎椎体间融合术（TLIF）。目前研究较多的是TLIF,本文就单侧双通道内镜下经椎间孔腰椎椎间融合手术在腰椎退行性疾病中的临床疗效进行阐述。     

TLIF术中最优化单侧螺钉植入和融合器放置的有限元分析

目的比较经单侧腰椎间孔椎体间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)中不同轴向植入角度椎弓根螺钉和不同放置位置融合器的生物力学特性。方法建立正常L3~5有限元模型,在验证其有效性基础上,在L4~5节段模拟后路双侧TLIF和4种不同组合类型椎弓根螺钉植入和融合器放置的单侧TLIF有限元重构模型,即:小角度植入椎弓根螺钉+对侧放置融合器(模型A)、小角度植入椎弓根螺钉+同侧放置融合器(模型B)、大角度植入椎弓根螺钉+同侧放置融合器(模型C)、大角度植入椎弓根螺钉+对侧放置融合器(模型D),分别比较4种重构模型在各种生理应力下的活动范围(range of the motion,ROM)以及螺钉、融合器与L4下终板界面的最大Von Mises应力差异。结果 4种单侧TLIF重构模型在融合节段(L4~5)ROM均较正常模型显著下降,但仍高于双侧TLIF重构模型。4种单侧TLIF重构模型稳定性比较,模型C下降最多,其在屈伸、侧屈和扭转应力下ROM分别减少约为正常模型的50.7%、89.9%和90.3%。螺钉和融合器与L4下终板界面最大Von Mises应力比较,相对于其他3组模型,模型C除了在同侧侧屈和扭转外的大部分应力下承受较小的应力。结论在单侧TLIF重构模型中选择大角度植入椎弓根螺钉和同侧放置融合器能够获得最佳的生物力学稳定性,通过缩小与双侧TLIF模型稳定性差异以减少断钉或融合器下沉的风险,值得临床推广运用。     

椎间融合与双侧经椎弓根经椎间盘螺钉置入后腰椎生物力学的有限元分析

背景：腰椎经椎弓根经椎间盘螺钉是一种新的微创脊柱内固定技术，与传统双侧椎弓根螺钉固定相比，单侧只需1枚螺钉固定1个节段，具有经济微创、操作便捷等优点。但目前探讨应用双侧经椎弓根经椎间盘螺钉联合改良经椎间孔入路腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)术式的研究仍很少见。目的：通过建立改良TLIF无内固定(cage alone)、改良TLIF联合双侧椎弓根螺钉内固定(cage+BPS)和改良TLIF联合双侧经椎弓根经椎间盘螺钉内固定(cage+BTPTDS) 3种有限元模型，评估改良TILF联合不同内固定对椎间融合器(cage)、内固定、椎间盘、下终板的应力分布及腰椎活动度的影响。方法：采集成人腰椎薄层CT扫描图像，通过Mimics、Geomagic和SolidWorks软件建立3种有限元模型：cage alone模型、cage+BPS模型和cage+BTPTDS模型。采用ANSYS Workbench模拟施加人体前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转、右侧旋转6种不同运动载荷，计算3种模型cage及内固定、下终板、椎间盘应力分布...     

单枚Cage 行经椎间孔腰椎椎间融合术的有限元分析

探究单枚融合器行经椎间孔腰椎椎间融合术的植入位置对单侧椎弓根螺钉固定腰椎生物力学特性的影响。本研究建立人体腰椎L_4～5节段融合器不同植入位置的经椎间孔腰椎椎间融合术式模型,采用有限元方法比较分析各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转工况下,腰椎活动范围、椎间融合器和椎弓根螺钉系统的应力分布等生物力学特征。结果表明,各术式模型中融合节段的活动范围均较无损模型至少降低82%,融合节段稳定性显著提高。椎间融合器和椎弓根螺钉的应力分布随工况和融合器放置位置不同而存在差异,融合器距离椎弓根螺钉系统越远,融合器和椎弓根螺钉的等效应力值就越大。因此,从腰椎融合稳定性及内固定应力峰值来看,融合器入路侧植入时融合器和椎弓根螺钉两者结合达到相对较好的术式效果。     

支架-骨粒-可吸收骨水泥式腰椎间融合术的有限元分析

目的采用有限元分析方法研究镍钛记忆合金支架-自体骨粒-可吸收骨水泥式腰椎间融合术的生物力学性能。方法依次建立正常L3～5节段有限元模型(M0)、盒状融合器模拟植入的L4～5椎间融合术模型(M1)、镍钛记忆合金支架模拟植入的L4～5椎间融合术模型(M2)以及镍钛记忆合金支架模拟植入复合骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨的L4～5椎间融合术模型(M3)。对模型进行力学加载,分析各模型生物力学稳定性和L4椎体下终板的峰值应力。结果 M1、M2模型L4～5节段在前屈、后伸、侧屈、轴向旋转方向上的活动度较M0模型明显降低。在M3模型中,手术节段稳定性进一步提高,且L4下终板峰值应力远小于M1、M2模型。结论镍钛记忆合金支架与传统盒状融合器在单独用于腰椎间融合术时具有生物力学等效性,在复合应用骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨后能进一步提升稳定性及降低终板应力。     

腰椎椎体间镍钛记忆合金支架的生物力学分析

目的 测试镍钛记忆合金支架的力学性能及用于腰椎间融合术的体外生物力学性能。方法 通过力学测试机测试支架的力学性能,并在新鲜腰椎标本上模拟腰椎间融合术,对比分析镍钛记忆合金支架及其配套的骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨方法、传统盒状融合器用于腰椎间融合术的生物力学性能。结果 镍钛记忆合金支架最大抗压强度为(12 964±962) N,记忆特性有效范围内最大形变为(4.68±0.03) mm,形状恢复率为99.86%。相比于正常腰椎模型,单独使用镍钛记忆合金支架植入模拟腰椎间融合术后手术节段稳定性在前屈、后伸、侧屈、旋转方向上均有增加,与采用传统盒状融合器相当(P>0.05)。而在复合使用配套设计的自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨后,手术节段活动度进一步降低(P<0.05),节段稳定性与附加椎弓根螺钉内固定组相当(P>0.05)。镍钛记忆合金支架植入后的抗拔出强度弱于传统盒状融合器(P<0.05),在配合使用自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨时的抗拔出强度显著强于传统盒状融合器(P<0.05)。结论 本研究的镍钛记忆合金支架同时配套设计了相匹配的骨粒-骨水泥混凝...     

TLIF结合椎弓根钉内固定治疗峡部崩裂型腰椎滑脱症

目的：探讨经腰椎间孔入路腰椎体间植骨融合术治疗腰椎滑脱症的有效性及安全性。方法：手术治疗腰椎滑脱症12例。采用腰椎后正中切口,行相应节段椎弓根复位内固定,经单侧腰椎间孔入路腰椎体间植骨融合（TLIF）,并使用2枚钛网或单独进行自体髂骨植骨。术后随访观察椎体间植骨融合情况及临床效果,按JOA评分进行疗效评价。结果：全部患者切口一期愈合,无神经根损伤、椎间隙感染和脑积液漏等并发症。12例均获随访,随访时间7～17月,平均12个月。无1例发生内固定物松动移位或断裂,椎间隙高度无丢失。骨融合率为100%,疗效优良率91.6%。结论：TLIF结合椎弓根钉复位内固定治疗腰椎滑脱症是一种有效及安全的手术方式。     

Posterior lumbar interbody fusion via a unilateral approach

This study sought to determine the outcomes of posterior lumbar interbody fusion (PLIF), via a unilateral approach, in selected patients who presented with unilateral leg pain and segmental instability of the lumbar spine. Patients with a single level of a herniated disc disease in the lumbar spine, unilateral leg pain, chronic disabling lower back pain (LBP), and a failed conservative treatment, were considered for the procedure. A total of 41 patients underwent a single-level PLIF using two PEEK (Poly-Ether-Ether-Ketone) cages filled with iliac bone, via a unilateral approach. The patients comprised 21 women and 20 men with a mean age of 41 years (range: 22 to 63 years). Two cages were inserted using a unilateral medial facetectomy and a partial hemilaminectomy. At follow-up, the outcomes were assessed using the Prolo Scale. The success of the fusion was determined by dynamic lumbar radiography and/or computerized tomography scanning. All the patients safely underwent surgery without severe complications. During a mean follow-up period of 26 months, 1 patient underwent percutaneous pedicle screw fixation due to persistent LBP. A posterior displacement of the cage was found in one patient. At the last follow up, 90% of the patients demonstrated satisfactory results. An osseous fusion was present in 85% of the patients. A PLIF, via a unilateral approach, enables a solid union with satisfactory clinical results. This preserves part of the posterior elements of the lumbar spine in selected patients with single level instability and unilateral leg pain.     

TLIF后路不同的内固定方式生物力学特性的比较分析

目的　比较3种不同后路经腰椎间孔椎间融合（transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF）内固定方式的生物力学特性。 方法　建立正常L3~5有限元模型,在验证其有效性基础上模拟3种不同TLIF后路内固定方式即：单侧或双侧椎弓根螺钉内固定组（Model A和Model B）、单侧+对侧关节突螺钉固定组Model C。分别比较其在生理活动范围（Range of the motion, ROM）下模型的稳定性以及内植物的应力差异。 结果　对所有重构模型,在融合节段（L4~5）的ROM均显著下降,其中以Model B下降最多,屈伸活动减少达18.2%;内植物最大应力出现在Model C,左侧弯时达234.9 MPa;Model B的cage最大应力最小。 结论　后路双侧椎弓根螺钉固定能获得最佳稳定性,且能降低cage下沉及移位的风险;单侧+对侧关节突螺钉亦能提供较好良好的稳定。