PEEK椎弓根螺钉内固定系统对椎间盘内压力变化影响的生物力学研究

[目的]通过体外生物力学实验分析PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统对相邻节段椎间盘内压力(Intradiscal pressure,IDP)的影响。[方法]取10具适当长度新鲜的羊脊柱标本(L_3~L_6),对每具标本依次行不同方式内固定处理,依据处理方式分为以下5个实验组:未处理组(Intact组)、钛棒单节段融合组(TS组)、PEEK棒单节段融合组(PS组)、PEEK棒双节段杂交组(PD组)和钛棒双节段融合组(TD组)。每个标本通过MTS多自由度脊柱运动模拟测试系统完成前屈、后伸、左/右侧弯、左/右扭转6个方向的完整动作。轴向压力为50 N,扭矩大小为:3 N.m。运用针孔式压力传感器测试每个方向运动状态下的椎间盘压力值。[结果]TS组及PS组的上位邻近节段IDP值高于Intact组(P0.05);PS组上位相邻节段椎间盘压力值明显低于TS组(P005);PD组过渡阶段椎间盘压力值明显低于TS组上位相邻节段椎间盘压力值(P0.05);PD组上位相邻节段椎间盘压力值明显低于TD组(P0.05)。[结论]与坚强固定相比,应用PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统可显著降低相邻节段椎间盘内压力,这可能是降低相邻节段退变发生的理论基础。     

单开门椎管扩大成形术后保留颈后韧带复合体加微型钛板固定的生物力学

目的:探讨保留颈后韧带复合体单开门椎管扩大成形术联合微型钛板固定的生物力学特性。方法:制备新鲜羊颈椎标本10具,分成两组,每组5具。A组,保留颈后方韧带复合体单开门椎管扩大成形术组;B组,保留颈后韧带复合体联合微型钛板固定单开门椎管扩大成形术组。两组先分别测完整标本状况下弯曲、左右侧屈及轴性旋转的生物力学数据。A组、B组制成手术模型标本后再分别测上述生物力学数据,与完整标本对比。结果:A组术后在抵抗前屈载荷时与完整标本时无明显差异(P>0.05),但在抵抗左右侧屈(P<0.05)及对抗轴向旋转载荷时稳定性较完整标本下降(P<0.05)。B组术后在抵抗前屈载荷及左右侧屈载荷时与完整标本比较无明显差异(P>0.05),在对抗轴向旋转载荷时稳定性较完整标本下降(P<0.05),但较A组差异小(P<0.05)。结论:保留颈后方韧带复合体结合微型钛板固定的单开门椎管成形术,其颈椎标本在对抗侧屈及轴性旋转载荷方面的生物力学稳定性优于单纯保留颈后方韧带复合体的单开门椎管成形术。     

新型PEEK棒半刚性固定系统应用于腰椎退变性疾病手术治疗的临床疗效

目的 :观察聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)棒半刚性固定系统应用于腰椎退变性疾病后路减压、椎体间融合手术治疗的临床效果。方法:回顾性分析2010年1月~2012年1月收治的51例行后路椎间植骨融合术(PLIF)的腰椎退变性疾病患者,PEEK棒内固定组24例,钛合金棒固定组27例;均行标准腰椎后路减压、椎间融合、内固定术。通过腰痛VAS评分及下肢痛VAS评分、ODI评分等指标评价临床疗效;采用改良Brantigan椎间融合标准评价植骨融合情况。结果:所有患者均获得完整的术后随访资料。两组术后不同时间点腰痛及下肢痛VAS评分、ODI评分较术前比较差异有统计学意义(P0.01);末次随访时,PEEK棒组患者腰痛VAS评分(1.9±0.4)明显优于钛棒组(2.1±0.4),差异有统计学意义(P0.05),两组间下肢痛VAS评分及ODI评分差异无显著性(P0.05)。根据改良Brantigan椎间融合标准,术后3个月PEEK棒组(83.3%,20例)融合率显著高于钛棒组(55.6%,15例),两组间差异有显著性(P0.05);术后6个月,PEEK棒组融合率为91.7%,而钛棒组融合率为81.5%(22例),两组间差异无显著性(P0.05);术后12个月两组植骨融合率差异无显著性(P0.05)。结论 :PEEK棒-椎弓根螺钉半刚性内固定系统应用于腰椎退变性疾病临床治疗中可获得满意的临床疗效,与传统钛棒内固定系统比较术后腰痛持续缓解明显,其长期疗效仍需要进一步观察。     

单节段后路内固定对于胸腰段单椎体压缩骨折的生物力学分析

[目的]对于单节段后路钉棒系统内固定器治疗胸腰段单椎体压缩骨折进行生物力学测试,为此种手术方法在临床上的应用提供生物力学支持.[方法]取36具冰冻家猪胸腰段椎体标本,采用Panjabi法制作预损伤模型,分为3组,每组12个样本,分别为单节段固定组,跨阶段固定组以及失稳组.分别对每组进行椎体强度、载荷-应变、稳定性与刚度、扭转强度、位移的生物力学测试.[结果]经过生物力学测试,椎体强度:单节段内固定组与跨节段内固定组相比,A点应力减少7.2％,B点应力减少16.8％ (P ＜0.05).单节段组与失稳组相比,A点应力减少13.9％,B点应力减少26.7％ (P ＜0.05).载荷-应变:单节段内固定组小于跨节段内固定组和失稳组,A点应力分别减少6.9％、13.8％.B点应力分别减少15.3％、30％ (P ＜0.05).水平位移:单节段内固定组比跨节段固定组和失稳组分别减少6.8％和40％ (P ＜0.05).纵向位移:单节段内固定组比跨节段固定组和失稳组分别减少13％和37％ (P ＜0.05).[结论]单节段后路内固定在生物力学上予以支持,临床可以应用.     

齿轮撑开式脊柱复位固定板装置的研制及生物力学评价

[目的] 研制一种新型的齿轮撑开式脊柱复位固定板装置(GDP),进行生物力学测试并评价其生物力学性能.[方法] 采用医用钛合金制成GDP植入物,用不锈钢制成专用工具.18具新鲜小牛腰椎标本随机分为3组,对GDP组内固定进行载荷-应变、载荷-位移、强度、刚度、扭转强度及极限承载能力测试,并与对照组(CD、Steffee)对比分析.[结果] 齿轮撑开式脊柱复位固定板(GDP)组在载荷-应变、载荷-位移、强度、刚度、扭转强度及极限承载能力方面均优于对照组,统计学分析有显著性差异(P<0.05).[结论] GDP具有良好的生物力学稳定性,对促进骨折愈合、防止后突畸形复发和椎体高度丢失具有重要意义.     

新型寰枢椎固定组合的生物力学测试

[目的]采用尸体标本测试枢椎椎板螺钉联合新型寰椎椎板钩内固定系统的生物力学稳定性。[方法]采用6具新鲜尸体颈椎标本(C_(0～3)),分别测试完整标本模型(完整组)、寰枢椎不稳标本模型(失稳组)、双侧寰枢椎经关节螺钉联合Gallie固定植骨模型(bTFS+G组)、双侧寰枢椎经关节螺钉联合新型寰椎椎板钩固定植骨模型(bTFS+H组)、一侧寰枢椎经关节螺钉与对侧枢椎椎板螺钉联合新型寰椎椎板钩非对称固定植骨模型(非对称组),在1.5 Nm载荷下,C_(1/2)节段的前后屈伸、左右侧(P0.05)。三种内固定组中:bTFS+G固定组在前后屈伸和左右侧屈方向上具有最小的ROM,bTFS+H内固定组在轴向旋转运动方向上有最小的ROM。非对称内固定组ROM在前后屈伸、左右侧屈、轴向旋转方向上均较另外两组大,但差异均无统计学意义(P0.05)。[结论]寰枢椎经关节螺钉与对侧枢椎椎板螺钉联合新型寰椎椎板钩非对称固定植骨可提供良好的生物力学稳定性。     

腰椎前路可调式一体化钢板融合器的研制及生物力学测试

目的:研制腰椎前路可调式一体化钢板融合器(ALCP),并对其进行生物力学测试。方法:根据国人腰椎结构特点设计,应用医用钛合金材料制成ALCP。取15具6月龄猪腰椎标本,随机分成3组,每组5具,一组不行任何处理(对照组);两组行L3/4、L4/5椎间盘切除,并在L4椎体上开槽,一组用ALCP固定(ALCP组),另一组用前路钢板人工椎体固定(AVB组),测量每组标本在受到轴向压缩、前屈、后伸、侧屈及扭转状态下的载荷-位移、载荷-应变关系及强度和刚度的变化。结果:三组在轴向压缩、前屈、后伸和侧屈时腰椎的应变随载荷增大而增大,相同载荷下三组间应变无显著性差异(P0.05);在500N以内载荷作用下,腰椎纵向压缩位移随载荷的增加而增加,三组间位移无显著性差异(P0.05)。500N载荷轴向压缩时,ALCP组的应力强度最大(P0.05),而在前屈、后伸及侧屈时三组间应力强度无统计学差异(P0.05);三组间轴向刚度和弯曲刚度均无显著性差异(P0.05)。ALCP组的最大扭矩为4.12N·m,AVB组为3.87N·m,对照组为4.18N·m,三组间无显著性差异(P0.05)。ALCP组的扭转刚度与AVB组和对照组比较亦无显著性显差异(P0.05)。结论:腰椎经ALCP固定后的生物力学性能接近人工椎体加前路钢板固定和正常腰椎。     

脊柱改良横突钩棒系统的生物力学研究

[目的]验证横突钩棒系统的有效性,为其临床应用提供理论基础。[方法]收集5具新鲜冰冻尸体腰椎标本(L1～L5),每个标本分别进行三种状态,也就是自然状态(完整组)、横突钩棒固定状态(钩棒组)、椎弓钉棒固定状态(钉棒组),通过脊柱三维运动系统施加8 N·m力矩使标本产生6个方向的运动,包括前屈、后伸(矢状面)、左右侧弯(冠状面)、左右轴向旋转(水平而),记录活动度(ROM)。[结果] L2/3和L3/4的前屈、后伸、侧弯和旋转各向ROM,完整组最大,钩棒组次之,钉棒组最小。在矢状面ROM,钩棒组与完整组的差异无统计学意义(P0.05),而钉棒组的ROM显著少于前两组(P0.05)。左右侧弯ROM,钩棒组与钉棒组明显小于完整组,差异有统计学意义(P0.05),而钩棒组与钉棒组间差异无统计学意义(P0.05)。左右轴向旋转ROM,钩棒组与钉棒组明显小于完整组,差异有统计学意义(P0.05),而钩棒组与钉棒组间差异无统计学意义(P0.05)。[结论]相比于椎弓根钉棒系统,改良的横突钩棒系统能提供脊柱在冠状面和水平面上类似的稳定性,但保留矢状面部分活动。     

胸腰椎爆裂骨折三种后路内固定方法的稳定性生物力学研究

[目的]比较长节段固定术、短节段固定术和短节段结合椎体成形固定术治疗胸腰椎爆裂骨折的稳定性。[方法]收集6具新鲜尸体的脊柱(T9～L5)标本,对每一具标本依次按完整状态、骨折状态、长节段固定、短节段固定和短节段结合椎体成形的顺序进行测试,计算其在屈曲、背伸、左右侧弯和左右旋转6个方向的运动范围,比较各组间差异。[结果]骨折后脊柱在6个方向上的运动范围均增加(P<0.05);各内固定组的运动范围均小于完整组(P<0.05);长节段固定和短节段结合椎体成形固定的运动范围小于单纯短节段固定组(P<0.05);短节段结合椎体成形固定在屈曲和左右侧屈方向上的运动范围与长节段固定无差别(P>0.05),而在背伸和左右旋转方向上的运动范围短节段结合椎体成形固定则大于长节段固定(P<0.05)。[结论]通过延长固定节段与联合椎体成形均能够增加短节段固定的稳定性,在屈曲和左右侧屈方向上短节段联合椎体成形已经能够达到长节段固定所能够达到的稳定性。     

计算骨丧失量经椎弓根打压植骨治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学研究

[目的]探讨用计算骨丧失量的方法经椎弓根打压植骨(transpedicular impacted grafting,TPIG)治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能。[方法]将6具成人新鲜尸体胸腰椎标本,模拟正常组、压缩性骨折损伤组、单纯计算骨丧失量TPIG和单纯经椎弓根植骨组(transpedicular grafting,TPG)、计算骨丧失量TPIG+椎弓根固定和TPG+椎弓根固定组,行生物力学实验应力分析,比较各组的椎体和椎间盘的强度、刚度和稳定性以及扭转生物力学性能。[结果](1)计算骨丧失量TPIG+椎弓根固定组的椎体和椎间盘的强度、刚度和稳定性高于TPG+椎弓根固定组,具有显著性差异(P0.05);(2)单纯计算骨丧失量TPIG组的强度和刚度高于单纯TPG组,并具有显著性差异(P0.05);(3)从扭转生物力学试验中也同样得到了相似的结论。[结论]计算骨丧失量TPIG+椎弓根固定治疗胸腰椎压缩性骨折具有优越的生物力学性能,适合于临床应用。