伤椎传统短节段椎弓根螺钉固定与附加椎弓根螺钉固定后椎体生物力学稳定性的比较

背景：目前通常采用在骨折椎相邻的上下椎弓根置入螺钉复位、固定的方法治疗胸腰椎骨折,但固定后容易出现伤椎高度恢复不够,融合节段后突畸形及内固定失败等并发症。一般认为固定螺钉少是内固定失败的重要原因。目的：比较在治疗胸腰椎骨折时,增加骨折椎椎弓根螺钉固定是否较传统后路短节段椎弓根螺钉固定有生物力学优势。设计、时间及地点：对比观察实验,于2007-10/2008-02在南方医科大学解剖实验室完成。材料：6具新鲜冰冻家猪胸腰椎标本T14-L3节段。方法：测量完整标本前屈-后伸、侧屈及旋转的稳定性后,通过重物撞击技术制造伤椎骨折模型,然后对每个标本行传统短节段椎弓根螺钉固定（4枚螺钉固定）及增加骨折椎椎弓根螺钉固定（6螺钉固定）。主要观察指标：①完整标本、4螺钉固定标本、6螺钉固定标本中前屈-后伸、侧屈、旋转的运动范围。②4螺钉固定及6螺钉固定在3个轴向运动范围与完整标本运动范围的比值。结果：6枚螺钉固定在前屈、后伸、侧屈状态下的运动范围均小于对照组和4枚螺钉固定组（P〈0.01）,6枚螺钉固定组和4枚螺钉固定组旋转运动范围均高于对照组（P〈0.01）。6枚螺钉固定在3个轴向运动范围与完整标本运动范围的比值均高于4枚螺钉固定。结论：附加伤椎置钉较传统的4枚螺钉固定可增加生物力稳定性,有助于椎体高度恢复的保持和复位。     

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。     

脊柱胸腰段钉棒系统后外侧前后一体内固定的有限元分析

背景：目前脊柱胸腰段内固定方法均有优缺点,希望探索一种新的内固定方案,使脊柱有效固定的同时,可更安全、方便的进行其他操作。 目的：建立脊柱胸腰段（T12-L2）三维有限元模型,观察钉棒系统后外侧前后一体内固定对胸腰段稳定性的影响。方法：基于人正常T12-L2节段的 CT 扫描数据,利用 Geomagic 11.0、Ug 7.0、Hypermesh 10.0、Abaqus 6.9.1软件建立T12-L2节段三维有限元模型,并在此基础上分别建立钉棒系统后路固定、前路固定、后外侧前后一体内固定模型,在T12上表面施加500 N预载荷,再施加7.5 N·m的力矩,模拟胸腰段前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转等生理活动,观察不同工况下内固定节段的平均刚度。 结果与结论：3种内固定模型在不同工况下的平均刚度均较正常模型的平均刚度高。在前屈、左右侧屈、左右扭转等不同工况下,后外侧钉棒系统前后一体固定的平均刚度均高于单纯后路固定,平均刚度分别较后路固定高13%,28%,11%,17%和9%,后伸时平均刚度低于后路固定,比后路固定低6%。但与前路相比,后外侧钉棒系统前后一体内固定在前屈、左右侧弯3种工况下的平均刚度低于前路固定,平均刚度分别比固定低15%,10%和14%,而在后伸、左右扭转情况下平均刚度高于前路固定,分别比前路固定高5%,12%和2%。提示后外侧钉棒系统前后一体内固定能够明显提高固定节段的稳定性,在抗后伸及左右扭转方面的稳定性略好于前路固定,而在抗前屈、左右侧弯、左右扭转方面略好于后路固定,因此可作为一种可选的内固定方法。     

脊柱疲劳试验装置的研制与初步应用

目的：通过疲劳试验模型初步观察脊柱内固定器经疲劳试验后刚度变化。方法：园柱状钢质夹具，固定脊柱标本，两侧焊有平衡杆，用于加载的上端夹具底部制做偏心状轴承，在平衡杆上固定弹簧装置模仿脊柱后方骶脊肌。选取10具新鲜脊柱标本截取L1～S2节段，制备L3椎体损伤模型。按临床手术方法分别安装复位固定系统(Reduction Fixation，RF)和改良爱德华系统(Modified Edwards System，MES)。在SANS材料实验机上，以频率0．5Hz载荷(440&;#177;165)N对标本进行10000次循环加载。观察初始状态、1500次和10000次循环后2组刚度变化；固定节段下位椎间盘位移变化。结果：疲劳前RF和MES组刚度增加，经1500次和10000次循环后RF组仍保持着良好的刚度，MES组刚度减弱，RF组刚度明显高于MES组(t=2．702，P&;lt;0．05)；疲劳后2组固定节段下位椎间盘位移与完整状态相比无明显变化。结论：疲劳模型适用于脊柱内固定器的生物力学测试。     

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。     

椎弓根内固定置钉方法改进的生物力学特征

目的：探讨椎弓根内固定置钉方法改进后的生物力学性能。方法：实验于2001—12／2002—12在上海科技大学生物力学实验室完成。采集成人湿润固定的胸腰椎标本6具，12个功能节段，采用咬除进针点周围5mm的骨皮质和保留骨皮质，由开路器准备钉道两种方法。拔出试验中，实验组去皮质范围为约5mm，对照组为保留骨皮质。采用Magerl定位法，进针方向与矢状面呈5&;#176;～15&;#176;。然后，进行Steffee椎弓根器械内固定，采用直径为6mm的螺钉。用实验应力分析法比较其脊柱的强度和刚度等生物力学性能。测试仪器采用WD-5万能试验机和NT-100B扭转试验机。结果：对两类标本进行应变—强度分析，位移—刚度分析脊柱在轴向中心压缩、前屈、后伸、侧屈及扭转状态下系统分析结果表明：咬除进针点部分骨皮质，探明骨道，置钉准确，坚强有效的固定与未咬除骨皮质标本的强度和刚度差异无显著性意义(P&;gt;0．05)。试验中也看到，如果去皮质的范围过大，将会降低拔出力(P&;lt;0．05)。结论：进钉点咬除部分骨皮质行椎弓根内固定，对脊柱的强度和刚度无明显影响，手术方法安全，简单，实用，但应注意咬除皮质的范围不应超过螺钉的直径，否则会降低拔出力。     

三种后路脊柱内固定器的生物力学疲劳特性分析

目的 探讨3种脊柱后路内固定器的疲劳特性。方法 制备L3椎体损伤模型。按临床手术方法分别安装RF、改良Edwards装置（ED）和NSPF内固定器。在SANS材料实验机上，以频率2Hz加载变化（440&;#177;165）N对标本进行10万次疲劳试验。观察：3种内固定器失败时的平均循环次数；初始状态和10000次疲劳后各组刚度变化及固定节段下位椎间盘位移变化。结果 3种内固定器失败时的平均循环次数为：ED（52700次），RF（73300次），NSPF（70000次）；疲劳前ED、RF和NSPF3组间无明显差异；10000次疲劳后RF和NSPF组位移变化明显高于ED组（P＜0．05）；疲劳前后各组固定节段下位椎间盘位移与完整标本相比无明显变化（P＞0．05）。结论 RF和NSPF内固定器具有较好的抗疲劳特性；短节段内固定器对固定节段下位椎间盘未见明显影响。     

后纵韧带生物力学测试评价胸腰段脊柱前路减压后的稳定性

背景：到目前为止,对于后纵韧带在胸腰段脊柱前路减压术式中所发挥的生物力学稳定作用的研究未见文献报道。目的：通过生物力学测试,评价胸腰段脊柱后纵韧带在椎管前方减压自体髂骨植骨＋Kaneda内固定过程中的作用。方法：采用7具新鲜小牛胸腰段脊柱（T11～L3）标本,采用前后对照方法,按操作过程标记为：正常组→后纵韧带完整组（椎管前方减压植骨内固定,保留后纵韧带组）→后纵韧带切除组,应用实验应力方法测试各组的生物力学特性。模拟临床手术行L1椎体切除椎管前方减压自体髂骨植骨＋Kaneda内固定,在脊柱WE-10A万能材料实验机上进行非破坏性生物力学测试,并计算应变、刚度、轴向压缩强度、扭转强刚度等数据,通过F检验分析数据。结果与结论：胸腰椎椎管前方减压植骨＋Kaneda内固定,局部切除后纵韧带使胸腰椎的稳定性在旋转、轴压、前屈、后伸、侧弯各运动状态下降,其中以前屈时最为明显,差异具有显著性意义（P〈0.05）。提示在胸腰段脊柱椎管前方减压过程中,局部切除后纵韧带将使术后脊柱稳定性在前屈状态时下降,不利于提高脊柱的融合率。因此应尽可能保留正常的后纵韧带。     

滑槽钉生长棒内固定系统的极限加载实验研究

【目的】采用极限加载实验对滑槽钉生长棒内固定系统与通用脊柱内固定系统的进行比较，为该系统的进一步改进及将来的临床应用提供理论依据。【方法】将新鲜猪脊柱标本12具，共3个胸椎功能单位，随机分成两组，滑槽组（固定螺钉固定标本第3椎体，滑槽螺钉固定标本第1椎体），固定组（固定螺钉固定标本1、3椎体），分别应用通用脊柱内固定系统和滑槽钉生长棒内固定系统测试标本在前屈状态及旋转状态的极限加载。所得数据采用SPSS 18．0软件进行统计学分析。【结果】前屈状态时滑槽组在400 N左右出现钉道松动，固定组在1800 N左右出现钉道松动，两组相比较差异有显著性（ P＜0．05）；旋转状态时滑槽组在5度左右出现钉道松动，固定组在10度左右出现钉道松动，两组相比较差异有显著性（P＜0．05）。【结论】滑槽钉生长棒内固定系统的极限加载要小于通用脊柱内固定系统，说明滑槽钉生长棒内固定系统的研究存在一定不足，需进一步优化，增加固定强度。     

齿轮撑开式脊柱复位固定板装置的研制

背景:目前临床应用的脊柱后路复位固定的钉棒系统存在一定程度的生物力学的缺陷,钉板系统更适合在患者中广泛使用.目的:依据中国人脊柱的椎弓根间距、弧度、椎体及椎间隙高度的影像学测量结果,研制一种新型的脊柱后路复位内固定板装置.方法:测量129例门诊查体的正常者的胸腰椎数据.依据影像学测量的结果,并在复习文献的基础上,对新型脊柱复位内固定器进行图纸设计及形状设计.取18具新鲜小牛腰椎标本随机分为实验组给予行齿轮撑开式脊柱复位内固定板装置固定,CD及Steffee组分别用CD及Steffee钢板固定,测量标本在受到轴向压缩、前屈、后伸及侧屈载荷状态下的位移、应变、刚度和破坏性能等测试,结果进行统计学处理.结果与结论:齿轮撑开式脊柱复位内固定装置(GDP)能较好地满足人体强、刚度的要求.GDP组测得椎体固定的强度和刚度均比对照组CD和Steffee钢板系统优越(P＜0.05),腰椎的扭转力学性能比CD,Steffee钢板内固定分别高出13%和14%,腰椎的极限力学性能测试结果显示GDP能承载载荷,比CD,Steffee钢板更大(P＜0.05).说明齿轮撑开式脊柱复位固定板装置的设计符合中国人脊柱的解剖规格,生物力学稳定性良好,可以显著促进椎骨骨折的愈合,防止脊椎后凸的复发和高度的丧失.     

两种固定器固定脊柱骨折脱位的生物力学分析

背景:胸腰椎脊柱骨折脱位的治疗方法主要是通过手术以内、外固定器械进行复位固定.脊柱骨折脱位固定治疗是国内外学者们研究的重要课题.目的:从生物力学角度对临床应用治疗脊柱骨折脱位的椎弓根钉和钢板固定器进行定量分析,为临床提供力学参数.方法:在日本岛津电子万能试验机上对模拟L_1椎体骨折脱位以钢板固定和以椎弓根钉固定标本进行前屈、后伸、压缩、扭转实验,实验速度为5 mm/min,在扭转试验机上进行扭转实验,实验速度为0.05(°)/s.以统计分析和配对t检验方法处理实验数据.结果与结论:实验结果表明各组压缩实验结果差异无显著性意义(P>0.05).椎弓根钉固定组左、右扭转角度小于钢板固定组(P<0.05).椎弓根钉固定组前屈、后伸位移小于钢板固定组(P<0.05).提示骨折脱位后钢板内固定效果不如椎弓根固定,而锥弓根钉内固定有利于促进骨折愈合和复位,所以椎弓根钉固定是一种较好的内固定方法.     

Three-dimensional stiffness in a thoracolumbar en-bloc spondylectomy model: a biomechanical in vitro study

BACKGROUND: In selected cases, en-bloc spondylectomy is the only option to reach wide resection margins for patients with malignant tumours of the thoracolumbar spine. These patients must be also provided a secure initial stabilization of the spine and this is the role of vertebral body replacements employed with posterior fixation systems. The aim of this study was to determine the postimplantation stiffness of a connected vertebral body replacement pedicle screw system in different implantation scenarios following an en-bloc spondylectomy. Reconstruction was varied by posterior fixation lengths and axial compression forces during implantation. METHODS: Three-dimensional stiffness was assessed in 6 fresh frozen human spinal specimens (Th11-L3) using a six degree of freedom spine simulator. Following en-bloc spondylectomy reconstruction was performed using a carbon composite fibre vertebral body replacement connected to a posterior fixation system by two artificial pedicles. The spines were loaded with pure moments (7.5Nm) in the three main motion planes. The intersegmental rotations were measured between Th12 and L2. FINDINGS: Reconstructions using long posterior fixation modes demonstrated significant (P<0.05) higher stiffness compared to short posterior fixations in all motion planes. In axial rotation short posterior fixation modes failed to reach the values of the intact state. Neither high nor low axial compression force during implantation showed a significant impact on postfusional stiffness. INTERPRETATION: In this biomechanical model, the employed system should be implanted with a posterior fixation of two adjacent segments to the lesion in order to achieve a secure stabilization of the treated segment.     

髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的生物力学评价

背景:腰骶骨盆间的固定技术临床应用较多,但作者尚未查到一种既安全又牢固且较成熟的理想的内固定方法.目的:探讨骼骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的稳定性.设计、时间、地点:对照实验,于2006-0112007-12在中山大学生物力学研究室完成.材料:因创伤致死男性成人尸体6具,采用新鲜冷藏的腰骶椎、骨盆标本;髂骨钉为8.5mm×100mm、L5椎弓根钉为6.5mm×45mm、S1椎弓根钉为6.5mm×35mm,均由美国枢法模公司提供;测试用美国MTS855型微型生物力学测试机.方法:实验分为4组:无固定组和3种固定组,即髂骨翼拉力螺钉、L5～S1椎弓根钉棒系统、髂骨钉与L5椎弓根钉连接系统.对固定组试件分别与无固定组进行生物力学稳定性比较.主要观察指标:各组旋转、侧弯、前屈、后伸的三维运动数据.结果:在3个固定组中,采用髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统固定在腰骶骨盆固定中的稳定性最好,各种运动状态下的活动度均明显减少,在6.4Nm力矩下的三维运动度为:旋转(1.07±0.86)°、侧弯(0.95±0.47)°、前屈(1.22±0.67)°、后伸(1.80±0.73)°;髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统组腰骶骨盆间稳定性明显强于无固定组,差异有显著性(P<0.01).结论:髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术具有维持腰骶骨盆间稳定的生物力学优势.     

后纵韧带生物力学测试评价胸腰段脊柱前路减压后的稳定性

背景:到目前为止,对于后纵韧带在胸腰段脊柱前路减压术式中所发挥的生物力学稳定作用的研究未见文献报道。目的:通过生物力学测试,评价胸腰段脊柱后纵韧带在椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定过程中的作用。方法:采用7具新鲜小牛胸腰段脊柱(T11～L3)标本,采用前后对照方法,按操作过程标记为:正常组→后纵韧带完整组(椎管前方减压植骨内固定,保留后纵韧带组)→后纵韧带切除组,应用实验应力方法测试各组的生物力学特性。模拟临床手术行L1椎体切除椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定,在脊柱WE-10A万能材料实验机上进行非破坏性生物力学测试,并计算应变、刚度、轴向压缩强度、扭转强刚度等数据,通过F检验分析数据。结果与结论:胸腰椎椎管前方减压植骨+Kaneda内固定,局部切除后纵韧带使胸腰椎的稳定性在旋转、轴压、前屈、后伸、侧弯各运动状态下降,其中以前屈时最为明显,差异具有显著性意义(P<0.05)。提示在胸腰段脊柱椎管前方减压过程中,局部切除后纵韧带将使术后脊柱稳定性在前屈状态时下降,不利于提高脊柱的融合率。因此应尽可能保留正常的后纵韧带。     

Mechanical properties of a thoracic spine mannequin with variable stiffness control*

ObjectiveTo test the posterior-to-anterior stiffness (PAS) of a new thoracic spine training simulator under different conditions of “fixation.”MethodsWe constructed a thoracic spine model using plastic bones and ribs mounted in a wooden box, with skin and soft tissue simulated by layers of silicone and foam. The spine segment could be stiffened with tension applied to cords running through the vertebrae and ribs. We tested PAS at 2 tension levels using a custom-built device to apply repetitive loads at the T6 spinous process (SP) and over adjacent soft tissue (TP) while measuring load and displacement. Stiffness was the slope of the force-displacement curve from 55 to 75 N.ResultsStiffness in the unconstrained (zero tension) condition over the SP averaged 11.98 N/mm and 6.72 N/mm over the TP. With tension applied, SP stiffness increased to 14.56 N/mm, and TP decreased to 6.15 N/mm.ConclusionThoracic model compliance was similar to that reported for humans. The tension control system increased stiffness by 21.3% only over the SP. Stiffness over the TP was dominated by the lower stiffness of the thicker foam layer and did not change. The mannequin with these properties may be suitable for use in manual training of adjusting or PAS testing skills.     

颈椎前路一体化钢板椎间融合器置入后与颈椎生物力学环境的匹配

背景：研究表明,颈椎一体化前路钢板融合器比现行钢板和融合器具有更多理论上的优势。但是目前有关其生物力学方面的研究国内尚无文献报道。目的：观察与评价颈椎前路一体化钢板椎间融合器内固定置入后的生物力学特征。方法：采集6具成人尸体颈椎标本,分为5组进行测试,即正常组、椎间盘摘除组、颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定组、CBK融合器固定组及CBK融合器＋Secuplate钢板联合固定组,以C5～6椎间隙为观察对象,进行生物力学实验。结果与结论：颈椎间盘摘除后,颈椎在各个方向运动加大,刚度及强度等生物力学数值减小,脊柱失稳。与椎间盘摘除组相比,颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定后其强度增加24%,椎体应变减小31%,刚度增加14.3%,位移减小15%（P〈0.05）,颈椎前路一体化钢板椎间融合器对颈椎的力学性能影响较小,说明它能较好地与颈椎的力学环境相匹配。CBK融合器固定后抗后伸及旋转作用相对较小,同椎间盘摘除组相比差异有显著性意义（P〈0.05）。CBK融合器＋Secuplate钢板联合固定组载荷强度和应变过大,与椎间盘摘除组相比其强度增加27%,椎体应变减小38%,刚度增加17%,位移减小17%（P〈0.05）,颈椎刚度增大且邻近椎节的运动有增大趋势,将引起力学性能的改变。提示颈椎前路一体化钢板椎间融合器结合了颈椎前路钢板和融合器生物力学方面的优点,能较好地与颈椎的力学环境相匹配。     

双侧钉棒及同侧单钉棒置入内固定的生物力学比较

背景：腰椎失稳、腰椎滑脱等腰椎退行性疾病常常需要实施腰椎融合,其目标是稳定脊柱,但究竟采取何种内固定方式仍存在争论。目的：比较单侧与双侧经椎间孔减压椎体间融合治疗腰椎退行性病变的生物力学差异。方法：人新鲜尸体腰椎标本6具,L4～5模拟微创经椎间孔减压椎体间融合,根据不同的内固定组合方式分为2组,即双侧钉棒组及同侧单钉棒组。在生物力学试验机上测量各种固定方式不同工况下的运动范围（ROM值）,并进行比较。结果与结论：以完整的腰椎运动单元为参照,两固定组的ROM值均低于对照组（P〈0.05）。其中双侧钉棒组在各工况下ROM值均显著低于同侧单钉棒组（P〈0.05）。提示在生物力学实验中,单侧椎弓根螺钉固定椎间融合生物力学性能优良,刚度适中,腰椎可获得可靠的稳定性。但与双侧钉棒固定比较,单钉棒方式仍然存在差距。     

寰枢椎后路悬臂樑支撑线缆牵拉复位固定的生物力学稳定性评价

背景:目前治疗齿状突骨折致寰枢椎脱位的内固定方式多种多样,但均强调固定前复位,尚无一种既有满意的生物力学稳定性,又有较好的术中复位能力的内固定方式。目的:分析后路悬臂樑支撑线缆牵拉复位固定技术这一新的内固定方式的生物力学性能。方法:取12具新鲜尸体寰枢椎骨韧带标本,制成齿状突Anderson2型骨折试验模型,对每一标本先后行Brooks钛缆固定、Magerl螺钉固定、双侧寰枢椎侧块螺钉+枢椎椎弓根螺钉固定和悬臂樑支撑线缆牵拉复位固定,在1.5Nm载荷下模拟人体的寰枢椎三维运动,并用三维扫描仪对寰枢椎的三维运动范围进行测量。结果与结论:在1.5Nm载荷作用下,经后路悬臂樑支撑线缆牵拉复位内固定的寰枢椎前屈、左右侧弯范围均小于其他各组(P<0.05);后伸范围大于Magerl螺钉固定组(P<0.05),小于Brooks钢丝固定和钉棒固定组(P<0.05);左右旋转范围与Magerl螺钉固定组无差异(P>0.05),但小于Brooks钢丝固定组和钉棒固定组(P<0.05)。结果可见后路悬臂樑支撑线缆牵拉复位固定的三维稳定性优于双侧寰枢椎侧块螺钉+枢椎椎弓根螺钉固定和Brooks钛缆固定;仅在后伸方面稳定性不及Magerl螺钉。     

Mechanical comparison of biodegradable femoral fixation devices for hamstring tendon graft – A biomechanical study in a porcine model

Background

Initial fixation strength is critical for the early post-operative rehabilitation of patients with anterior cruciate ligament reconstructions. However, even the best femoral fixation devices remain controversial. We compared the biomechanical characteristics of tendon grafts fixed by different biodegradable femoral fixation devices following anterior cruciate ligament reconstruction.

Methods

The Bio-TransFix, Rigidfix, Bioscrew with EndoPearl augmentation and Bioscrew devices were used to fix porcine flexor digitorum profundus tendon grafts in 32 porcine femora. Displacement of each tendon graft was evaluated after cyclic loading testing. Stiffness, ultimate failure load and failure mode of these fixation devices were measured with load-to-failure testing.

Findings

The displacement of the femur–graft–cement complex in response to cyclic loading was lower (P < 0.05) for the Bio-TransFix than the Rigidfix, Bioscrew with EndoPearl augmentation, and Bioscrew groups. The fixation stiffness values of the Rigidfix and the Bioscrew were significantly greater (P < 0.05) than that of the Bio-TransFix. The ultimate failure load was significantly greater for the Bio-TransFix and the Rigidfix than the Bioscrew with EndoPearl augmentation or the Bioscrew (P < 0.05).

Interpretation

The Bio-TransFix provided the least graft displacement under cyclic loading. However, this device gave less stability. The Rigidfix device provided better stability and stiffness of the tendon graft among those fixation devices that showed no significant differences in graft displacement under cyclic loading. However, no single fixation device provided less displacement along with a larger failure load and stiffness in this study.