颈椎后前向松动产生的椎间运动和生物力学分析

目的:通过影像学研究颈椎后前向松动产生的椎间运动,分析其生物力学作用。方法:选取正常受试者12例,均采用多功能颈椎康复治疗仪给予后前向颈椎关节松动,力量为10～30N;松动前后,采用静态颈椎侧位片,比较运动节段矢状面的角度旋转及前后椎间隙变化。结果:松动后,C3～C6节段矢状面旋转角度均大于松动前(P<0.05);C3、C5节段前椎间隙均显著大于松动前(P<0.05),C5节段后椎间隙显著小于松动前(P<0.05)。结论:后前向松动明显增加C3～C7脊柱的前凸,在伸展同时椎体产生旋转,前椎间隙增宽,后椎间隙减小。     

颈椎人工间盘置换与颈椎内固定置入对相邻节段退变的生物力学影响

背景:颈椎内固定融合术后远期可出现相邻节段退变的现象,颈椎人工间盘置换术可能避免这种退变.目的:对比颈椎人工间盘与颈椎内固定融合对颈椎相邻节段的生物力学影响.设计、时间及地点:随机对照实验,于2007-08/2008-02在北京创伤骨科研究所生物力学实验室完成.材料:新鲜羊颈椎标本18只,Bryan颈椎人工间盘由Medtronic公司生产.CSLP-VA颈椎内固定钛板由Synthes公司生产,珊瑚人工骨由意华健公司提供.方法:将18只新鲜羊颈椎随机分为3组:①对照组:不处理.②人工间盘组:使用Bryan人工间盘置换及融合C5/6节段.③内固定组:切除C5/6间隙节段,间盘,去除椎体上下方的终板,置入珊瑚人工骨,采用CSLP-VA颈椎内固定钛板进行内固定.主要观察指标:分别测量各组羊颈椎在一定负荷下屈曲,后伸,左右侧屈,左右旋转时的C5/6节段相邻间盘压力,对比各组之间相邻间盘的压力变化.结果:①在C4/5节段,前屈时人工间盘组与对照组间盘压力相比无显著差异(P>0.05),而内固定组的间盘压力高于对照组(P=0.035).②在C6/7节段,前屈时人工间盘组与对照组间盘压力相比无显著差异(P>0.05),而内固定组的间盘压力高于对照组(P=0.014).其余后伸,旋转及侧屈时各组间无显著差异.结论:与颈椎内固定术比较,颈椎人工间盘置换能在一定程度上降低颈椎相邻节段的间盘压力,起到避免相邻节段退变的作用.     

压敏片测量离体颈椎后路钢板固定术后关节突关节内压力的变化

目的:利用压敏片技术,测量颈椎后路钢板固定术后关节突关节内压力的变化,探讨颈椎后路手术后远期并发症的生物力学发病机制。方法:实验于2005-07/12在南方医科大学生物力学实验室完成。10具颈椎标本取自非颈椎外伤意外死亡的成年男性新鲜尸体。截取C1～T1节段,行后路C4全椎板切除、椎弓根螺钉固定术。将压敏片置于关节突关节内,在脊柱三维运动试验机上测C4,5量零载荷和2N·m载荷下,后伸、左/右侧弯、左/右旋转过程中关节突关节内压力的变化。结果:颈椎关节突关节内的压力值为中间大于两边,C3,,C5,大于C2,和C6,。在中立位时对关节突关节内压力变化不大;4637左/右侧弯时的压力将会增加,但差异无显著性意义(P>0.05);而左/右旋转和后伸运动时,各节段关节突关节内压力均明显增加,差异具有显著性(P<0.05),后伸位增加最为明显,差异具有非常显著性(P<0.01)。后伸位时关节突关节承受较大的负荷,脊柱内固定术后,压力值的大小依次为C3,>C5,>C2,>C6,,反映出后路手术后固定节段上位的压力变化大于下4637位节段。结论:颈椎后路钢板固定术后,邻近节段关节突关节内压力明显增加,可诱发邻近关节突关节的退变,从而引起相应的并发症。     

正常人体下颈椎有限元模型的建立及验证

目的建立解剖结构较为精确的下颈椎三维有限元模型并验证其有效性。方法采用正常成人颈椎CT图像建立C4-C5-C6有限元模型。在屈伸、侧弯、轴向旋转加载条件下绘制模型的力矩-位移曲线,计算曲线在实验生物力学模型所建立的力矩-位移标准差范围中所占的百分比。结果和结论建立了正常颈椎C4-C5-C6节段有限元模型,力矩-位移曲线在标准差范围中所占的百分比平均为90%。     

颈前路钢板置入内固定加椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学评价

背景:C2/3椎间盘切除,钢板置入内固定加椎问植骨是治疗Hangman骨折的常用术式.该术式在临床应用广泛,但目前尚缺乏相关实验评价钢板置入内固定治疗Hangman骨折的生物力学特点研究.目的:评价钢板置入内固定+椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学稳定性.方法:6具正常成人新鲜冷冻颈椎,每一标本依次制作成以下3种状态组:即正常对照组、Ⅱ型Hangman骨折模型组、椎间植骨+钢板内固定组.按以上顺序应用脊柱三维运动试验机和三维激光扫描仪测试每一状态C2/3节段的三维运动范围.结果与结论:与正常对照组比较,Ⅱ型Hangman骨折模型组C2/3节段前屈、后伸、旋转及侧弯关节活动度均显著增大(P<0.05),钢板内固定+椎间植骨组旋转方向关节活动度显著增大(P<0.05);与Ⅱ型Hangman骨折模型组相比,钢板内固定+椎间植骨组C2/3节段前屈、后伸及侧弯关节活动度均显著减小(P<0.05).结果提示钢板置入内固定能够在前屈、后伸及侧弯方向恢复Ⅱ型Hangman骨折的稳定性,然而在旋转方向缺乏稳定作用,术后需辅以外固定以确保融合.     

颈椎间盘假体稳定性生物力学评价

目的借鉴腰椎人工椎间盘置换成熟的经验,评价颈椎人工椎间盘置换对失稳颈段脊柱稳定性的重建作用。方法在6具新鲜尸体的颈椎标本上切除C5～6椎间盘,将人工颈椎间盘假体植入该间隙内。对该颈椎节段进行前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转运动稳定性评价,经颈椎三维运动测量系统测出该节段的运动范围(ROM)。随后施加2Nm,0.6Hz的疲劳载荷共2500次,评定其稳定性,并与标准的C5～6椎间盘破坏后稳定性值相比较。结果正常C5～6前屈、后伸运动范围平均值为17.03°;人工椎间盘植入后前屈、后伸运动范围7.80°,疲劳载荷后前屈、后伸运动范围9.98°;椎间盘破坏后前屈、后伸运动范围25.53°,人工椎间盘植入具有显著的稳定性。正常左右侧弯运动范围平均值为10.75°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左右侧弯运动范围分别为8.43°和9.43°,椎间盘破坏后左、右侧弯运动范围20.70°。正常左、右旋运动范围平均值为14.82°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左、右旋运动范围分别为13.38°和13.83°,椎间盘破坏后左右旋运动范围25.88°。结论颈椎间盘破坏后椎节稳定性显著性破坏。人工椎间盘植入后脊柱在前屈、后伸,左右侧弯方向上稳定性显著性改善,左右旋转接近正常值,并可提供59%正常屈伸活动,88%正常左右侧弯活动,93%正常左右旋     

C4～C6颈椎有限元模型的建立和多点力学加载方法

背景:人体颈椎运动是多节段之间相互力学及位移关系的变化,建立多节段有限元模型及多点力学加载方法可以为颈椎生物力学研究提供高精度的模型和科学的计算分析方法。目的:建立人体C4~C6颈椎三维有限元模型,并在此基础上提出多点力学加载方法。方法:以正常人C4~C6颈椎CT图像作为数据源,利用Mimics10.0、Ansys11.0有限元分析软件建立三维有限元模型,对其进行多点力学加载测试,模拟生理状态时颈椎的轴向、屈曲、后伸、侧弯、扭转运动,分析各运动状态下C4~C6颈椎关节突和椎间盘的应力和位移改变。结果与结论:建立的C4~C6颈椎有限元模型几何形态逼真,重现了C4~C6颈椎节段解剖结构外形,整体显示直观,表面无过多简化,建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性。应力Se、Sz在不同加载工况时,前屈/后伸>侧弯>轴向加载。轴向加载载荷明显小,导致应力位移水平低。提示应用正常人体原始资料构建的C4~C6颈椎有限元模型以及多点力学加载分析的方法科学有效,为颈椎的生物力学研究提供了高精度模型和科学的计算分析方法。     

C_4～C_6颈椎有限元模型的建立和多点力学加载方法

背景：人体颈椎运动是多节段之间相互力学及位移关系的变化,建立多节段有限元模型及多点力学加载方法可以为颈椎生物力学研究提供高精度的模型和科学的计算分析方法。目的：建立人体C4~C6颈椎三维有限元模型,并在此基础上提出多点力学加载方法。方法：以正常人C4~C6颈椎CT图像作为数据源,利用Mimics10.0、Ansys11.0有限元分析软件建立三维有限元模型,对其进行多点力学加载测试,模拟生理状态时颈椎的轴向、屈曲、后伸、侧弯、扭转运动,分析各运动状态下C4~C6颈椎关节突和椎间盘的应力和位移改变。结果与结论：建立的C4~C6颈椎有限元模型几何形态逼真,重现了C4~C6颈椎节段解剖结构外形,整体显示直观,表面无过多简化,建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性。应力Se、Sz在不同加载工况时,前屈/后伸〉侧弯〉轴向加载。轴向加载载荷明显小,导致应力位移水平低。提示应用正常人体原始资料构建的C4~C6颈椎有限元模型以及多点力学加载分析的方法科学有效,为颈椎的生物力学研究提供了高精度模型和科学的计算分析方法。     

生物活性颈椎椎间融合器的三维运动稳定性实验

背景：前期实验已证实，以自行合成的羟基磷灰石，左旋聚乳酸复合材料研制的生物活性颈椎椎间融合器有良好的生物相容性。、目的：进一步比较该生物活性颈椎椎间融合器和髂骨块的三维运动稳定性，以评价生物活性颈椎椎间融合器置入椎间后重建颈椎稳定性的效果。设计、时间及地点：体外生物力学实验，于2003—08／11在南方医科大学全军及广东省重点生物力学实验室完成。材料：生物活性颈椎椎间融合器是利用羟基磷灰石，左旋聚乳酸复合而成由南方医科大学珠江医院提供（专利号为：（03236843．7）。6具新鲜人尸体颈椎标本C1～T1节段，均分为3组：正常组、髂骨组及生物活性颈椎椎间融合器组。方法：在6具新鲜人尸体颈椎标本的C5与C6椎间盘处，行颈前路环锯减压后，髂骨组及生物活性颈椎椎间融合器组分别置入自体髂骨和生物活性颈椎椎间融合器，正常组为完整结构标本，不予进行任何处理。主要观察指标：利用测量系统测量3组颈椎节段间前屈、后伸、左／右侧弯和左／右轴向旋转等三维运动范围。结果：在椎间盘切除椎间置入生物活性颈椎椎间融合器后，在前屈、左右侧弯和左右轴向旋转的运动范围均较椎间置入髂骨组减少，较髂骨组稳定，差异有统计学意义（P（0．01）。在后伸状态下椎间置入生物活性颈椎椎间融合器和髂骨置入物与正常组比较运动范围增大，但差异无统计学意义。结论：生物活性颈椎椎间融合器置入椎间后颈椎稳定性良好，置入椎间后较椎间置入髂骨稳定。     

颈椎动态稳定器置入非融合颈椎的生物力学分析

背景：颈椎动态稳定器的解剖型设计与正常椎间盘应具有相似的生物力学特点,其动态性设计具有轴向顺应性以及震荡吸收功能,而前缘倒齿嵌入上下椎体可获得足够的轴向稳定性。目的：比较颈椎前路融合内固定和颈椎动态稳定器置入非融合后颈椎相关生物力学指标变化。方法：将6具新鲜人C2～ C7颈段脊柱标本随机分为3组,在完整颈椎测试后分别行C5、6前路减压颈椎动态稳定器DCI置入,C5、6前路减压单纯Cage融合内固定,C5、6前路减压颈椎前路一体化钢板椎间融合器融合内固定。检测各组标本前屈、后伸、左右侧屈不同生理运动工况并施加2.0N·m纯力偶矩,颈椎标本C5～ 6上下邻近节段手术前后活动度大小。结果与结论：3种内固定后C5～ 6上下邻近节段较正常颈椎标本前屈、后伸和左右侧屈关节活动度值均有所增加,且表现出良好的即时稳定性,但颈椎动态稳定器置入组最接近正常值;3组间C5～ 6上下邻近节段关节活动度差异无显著性意义。表明颈椎动态稳定器置入后对邻近节段椎体活动度无明显影响或影响甚小,在一定程度上减小假体与其邻近椎体轴向应力,有效地维持颈椎活动。     

人/山羊造血干细胞嵌合模型的分子检测

目的 使用分子生物学技术对人／山羊造血干细胞嵌合模型进行检测。方法 从11只胚胎期移植了人造血干细胞的山羊外周血中分别抽提DNA和总RNA，然后分别对11只山羊DNAF进行人CD34基因，GPS基因，SRY基因的PCR扩增，对其中5只山羊的人CD34基因及另6只山羊的GPA基因表达进行了RT－PCR检测，并用人α－微卫星序列片段作为探针对8个实验山羊DNA进行了Suthern blot杂交，同时还用人Y染色体探针进行荧光原位杂交（FISH）。结果 经PCR检测，所有11只实验山羊的DNA中均可扩增出人CD34基因和GPA基因，5只实验山羊的DNA中可扩增出人SRY基因。Suthern blot,RT-PCR和FISH的结果亦均显示阳性。结论 通过分子检测证实人造血干细胞已有山羊体内存活。用该方法对人／山羊造血干细胞嵌合模型进行检测是可行的。     

聚氨基酸/羟基磷灰石椎间融合器植入山羊颈椎

背景:聚氨基酸/纳米羟基磷灰石复合材料已被研究证实具有良好的生物安全性。目的:观察聚氨基酸/羟基磷灰石椎间融合器对山羊颈椎的融合效果。方法:取成年雄性山羊,切除C3、4椎间盘,清除软骨终板,随机分成实验组与对照组,分别植入聚氨基酸/羟基磷灰石颈椎间融合器与自体髂骨。术后2,4,8,12周行X射线检查;术后4,12周行CT扫描和组织学检查。结果与结论:术后2周,实验组平均椎间高度高于对照组(P<0.05),术后4~12周,两组平均椎间高度差异无显著性意义。术后4周,实验组融合度评分差于对照组(P<0.05),术后12周两组融合度评分差异无显著性意义。术后4,12周,两组均可观察到从成骨细胞集聚、胶原增生到新骨形成的过程。表明聚氨基酸/羟基磷灰石椎间融合器具有良好的初始稳定性和融合效果,是一种理想的椎间融合装置。     

适合MRI研究的羊颈髓压迫损伤模型的制作

目的 探讨建立一种新的适合MRI研究的羊颈髓压迫损伤模型.方法 健康山羊10只,体重20～25 kg,随机分为实验组和对照组.手术显露左侧颈2-3椎间孔,将自制的导管球囊通过椎间孔插入硬膜外腔,达颈2-3椎间盘水平.实验组术后第10天经导管缓慢注射生理盐水0.2 ml使球囊膨胀.持续压迫40天.对照组不注水.利用MR、运动功能评分和病理学检查对模型进行评价.结果 置入的球囊位于脊髓的左前方.球囊未注水时,球囊所在部位蛛网膜下腔变窄,脊髓没有明显受压.注水0.2 ml后,球囊呈椭圆形,脊髓受压变扁.所有MR图像显示清楚,没有明显伪影.实验组运动功能评分下降,病理学检查示神经细胞和神经纤维肿胀、变性、坏死.结论 采用经颈椎椎间孔置入导管球囊制作羊颈髓压迫损伤模型,压迫程度、压迫速度和持续时间可控,保留了椎管的完整性,能获得较满意的MR图像.     

Influence of age on cervicothoracic spinal curvature: an ex vivo radiographic survey

OBJECTIVE: To define the post-mortem cervicothoracic spinal curvature relative to age. DESIGN: Spinal curvature assessment of lateral cervicothoracic radiographs. BACKGROUND: A late consequence of age is the progressive accentuation of spinal curvatures, particularly the thoracic kyphosis. Little is known about the influence of the kyphosis on the alignment of the cervical spine. METHOD: One hundred and seventy two lateral spinal radiographs (113 males, 59 females) were analysed using two procedures: (1) sagittal curve deformation angles were derived, according to the method of Cobb, for thoracic (T1-T12), cervical (C2-C7) and cervicothoracic junctional regions (C6-T4); and (2) the cervicothoracic curvatures were digitised (C2-T12), to derive the apex of both curves and the inflexion point. RESULTS: A significantly increasing thoracic spinal curvature was determined for both genders, with the mean apex of the kyphosis close to T6. The cervical lordosis tended to flatten with increasing age, particularly in males, with the cervical apex location shifting cranially. This association was significant in older males and females. The mean location of the cervicothoracic curve inflexion point moved from T3 towards C7-T1 with increasing age. CONCLUSION: The cervicothoracic spinal curvature undergoes progressive change through the lifespan with a subsequent cranial migration of the inflexion point between the thoracic kyphosis and cervical lordosis, accompanied by a similar shift in the cervical apex. RELEVANCE: Sensitive measures of spinal curvature have utility in determining changes attributed to age, deformity or trauma on cervicothoracic spinal alignment. The value of assessing the location of curve inflexion lies in the ability to quantify changes in the relationship between different regions of the human spine without problems associated with identifying specific vertebral landmarks.     

适合磁共振成像的羊颈脊髓压迫性损伤模型的建立与病理学观察

目的 探讨建立一种新的适合MRI研究的羊颈髓压迫损伤模型,并对其进行影像学和神经功能评价.方法 12只20～25 kg山羊随机分为实验组和对照组,每组6只,通过椎间孔把导管球囊插入羊颈髓的硬膜外腔.手术10天后,实验组注入0.2 ml生理盐水,持续压迫40天,对照组不注生理盐水.利用MRI、运动功能评分和病理学检查对模型进行评价.结果 实验组MR影像表现为脊髓受压变扁,运动功能评分下降.病理学显示神经元变性,胶质细胞增生,炎性细胞浸润,有髓神经髓鞘部分板层状结构紊乱,部分明显分层.对照组各项检查未见明显异常.结论 经颈椎间孔置入导管球囊制作的羊颈髓压迫性损伤的动物模型适合进行急性和慢性脊髓压迫性损伤的研究,为利用MR深入研究颈髓压迫症的病理生理变化奠定了基础.     

高分子聚乙烯颈椎融合器在山羊体内的应用

背景颈椎病手术中常用钛合金颈椎融合器,但其出现下沉等情况常影响疗效.目的观察自制高分子聚乙烯颈椎融合器在动物体内应用后的生物相容性和稳定性.设计随机分组,观察对比实验.单位郑州大学动物实验中心.材料雌性未孕山羊20只,年龄在1.1～1.6岁.方法实验于2001-06/11在郑州大学动物实验中心完成.①将山羊随机分为实验组10只,对照组10只.②实验组植入自制颈椎融合器,内填塞自体松质骨,对照组植入自体髂骨块.③6周后两组山羊分别摄X射线片观察椎间隙高度改变;并在麻醉状态下处死动物,将部分颈椎标本置于YJ-14生物力学试验机上测试抗压缩力、椎间隙高度及做病理学观察.主要观察指标①两组抗压缩力测试及颈椎椎间隙的高度变化.②两组椎间融合处组织病理学观察结果.结果①两组抗压缩力测试及颈椎椎间隙的高度变化实验组压缩载荷显著大于对照组[(358.64±15.63),(268.82±11.36)N,P＜0.05];两组相比椎间隙高度差异无统计学意义(P＞0.05).②两组椎间融合处组织病理学观察结果实验组融合器周围组织切片有大量骨母细胞生长,与对照组无明显差别.结论自制颈椎融合器具有很强的支撑力和良好的稳定性,可起到稳定颈椎间隙高度的作用.     

去势雌性山羊骨质疏松模型的特点

背景：加强骨质疏松模型的研究,对骨质疏松性骨折的防治非常必要。目的：综述现有的山羊骨质疏松模型的特点,为骨质疏松和骨质疏松性骨折的防治提供帮助。方法：应用计算机检索中国知网和PubMed数据库中2005-06/2011-02关于去势雌性山羊骨质疏松模型的文章,在标题和摘要中以＂骨质疏松症、动物模型、山羊、卵巢切除＂或＂osteoporosis,animal model,goats,ovariectomy＂为检索词进行检索。选择文章内容与建立骨质疏松模型的方法、评价标准,骨质变化等有关的研究,排除重复研究及建立雄性动物骨质疏松模型的研究。结果与结论：初检得到48篇文献,根据纳入标准选择21篇文章进行综述。山羊来源方便,容易处置,具有自动排卵和与成年妇女相似的排卵周期,是理想的实验动物材料;能获取大量血、尿和骨骼标本,是理想的制备骨质疏松模型的实验动物。去势法是建立骨质疏松模型常用的方法,山羊骨质疏松模型的建立将为骨质疏松和骨质疏松性骨折防治药物的开发、改进内置物设计等提供研究的基础。     

下颌骨牵张成骨和牵张器拆除时机的评价

目的:牵张成骨是治疗颌骨畸形和骨缺损的新方法,但力学研究及由此而确立的牵张器拆除时机的研究甚少。通过建立了山羊下颌骨牵张模型,观察下颌骨牵张后的物理、机械特性,探索牵引器拆除的时间。方法:8只山羊单侧下颌骨2次/d,1mm/d,共8d,后以牵开器继续固定至4周,行放射学、组织学、骨密度及力学测试。结果:牵拉术后下颌骨成骨明显,牵拉后2周,X线示骨间隙内新骨已基本连接骨缺损,4周时骨化明显。其骨密度与正常松质骨无明显差别,极限载荷为正常侧的61%。结论:生长期山羊为一良好的下颌骨牵张模型动物,牵拉后4周可以考虑去除牵开器。     

经剑突结扎羊左冠状动脉致急性心肌梗死动物模型血流动力学的变化

目的 观察羊急性心肌梗死动物模型建立中血流动力学的变化.方法 用剑突结扎法制备羊急性心肌梗死动物模型.观察心肌梗死前及梗死后即刻、30 min、1 h和2 h心电图（ECG）ST段、平均动脉压（MAP）、中心静脉压（CVP）以及心率的变化.结果 术前描记ECG均正常.心肌梗死后即刻有8只、30 min有10只、2 h有18只羊可见ST段抬高;2只羊术中死亡.术后4周18只羊ECG描记均可见胸导联有病理性Q波;MAP、CVP和心率变化较心肌梗死前差异均无显著性（P均〉0.05）;有6只羊出现频发室性期前收缩,均经静脉注射利多卡因后消除.结论 羊小范围心肌梗死动物模型建立对循环功能影响轻微,形成梗死可靠,术后动物可长期存活,为临床冠心病的实验研究提供了一个有价值的动物模型.     

诱导型一氧化氮合酶在动物颞下颌关节软骨组织中的定位表达

目的 探讨颞下颌关节骨关节病（TMJOA）病变发展的不同阶段,诱导型一氧化氮合酶（iNOS）在软骨组织中的表达强度及在组织中的定位。方法 8只山羊分为4组。首先采用1%胶原酶注射山羊关节腔,建立TMJOA动物模型。注射胶原酶后第2、4、12、24周,分别处死2只动物。免疫组化法检测iNOS在TMJOA关节软骨组织中的表达情况。结果 对照组无iNOS表达,各实验组在软骨组织中均有iNOS表达。病变中期iNOS表达强烈,提示NO与软骨的破坏有关。在病变后期,iNOS的表达逐渐变弱。结论 iNOS在TMJOA发生发展的过程中起着重要的作用。