膨胀式椎弓根螺钉与骨水泥强化方法增强螺钉稳定性的比较研究

[目的]比较膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS)与骨水泥(polymethylmethacrylate,PM-MA)强化方法在体外增强螺钉稳定性的效果,并观察各方法中的钉道界面情况.[方法]45个新鲜成年绵羊腰椎随机分为3组.CPS组:直接拧入普通椎弓根螺钉;PMMA-PS组:向钉道内注入PMMA后拧入普通椎弓根螺钉;EPS组:直接拧入EPS.24 h后,对所有标本进行轴向拔出实验、X线和micro-CT检查.[结果]EPS组和PMMA-PS组中螺钉的稳定性均显著强于CPS组(P<0.05),而EPS组和PMMA-PS组之间的差异无统计学意义(P>0.05).X线检查示各组中螺钉位置良好.CPS组中骨组织包裹螺钉,形成"螺钉-骨质"界面;PMMA-PS组中,PMMA包裹螺钉,阻碍了螺钉与骨质的接触,形成了"螺钉-PMMA-骨质"界面;EPS组中,骨小梁直接包裹螺钉,形成"螺钉-骨质"界面.螺钉的前端明显膨胀,形成一个"爪状"结构.螺钉前端胀开的两翼挤压周围骨质,使膨胀部分周围的骨质较非膨胀部分更加致密.[结论]EPS可以显著提高螺钉的稳定性,其效果与目前临床上常用的PMMA强化方法接近.同时,EPS可以有效的避免因增加螺钉直径和使用PMMA可能带来的椎弓根骨折和渗漏、压迫等风险.另外,EPS的置入并不增加手术时间和手术创伤.作为一种有效、安全和操作简便的方法,EPS在临床上的广泛应用具有巨大的潜力.     

骨质疏松绵羊腰椎内不同椎弓根螺钉界面的组织学研究

目的通过硬组织切片及染色技术观察骨质疏松绵羊腰椎内膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS)与骨水泥强化螺钉(polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw,PMMA-PS)的钉道界面。方法建立骨质疏松绵羊后将每只绵羊的腰椎(L1~6)随机分入三个不同的置钉组。使用相同的方法制备钉道后,普通椎弓根螺钉(CPS)组:经椎弓根向椎体内拧入CPS;PMMA-PS组:向制备好的钉道内注入1.0 m L的PMMA后拧入CPS;EPS组:直接经椎弓根向椎体内拧入EPS。术后6周和12周处死绵羊,经硬组织切片及染色后行组织学观察。结果组织学观察表明,在术后6周和12周,CPS组和EPS组中骨小梁直接与螺钉接触,形成了"螺钉-骨质"界面。PMMA-PS组中PMMA包裹螺钉,阻碍了螺钉与骨小梁的直接接触,形成了"螺钉-PMMA-骨质"界面,EPS组螺钉的前端明显膨胀形成了一个"爪状"结构,挤压并显著改善了局部的骨质条件。从术后6周到12周,CPS组和PMMA-PS组中螺钉周围的骨质条件无明显变化,PMMA无明显降解吸收,PMMA组中形成了二次界面,然而,术后12周EPS前端周围的骨质情况和钉道界面均明显优于术后6周。结论在骨质疏松绵羊腰椎内,术后早期EPS通过螺钉前段的膨胀挤压刺激周围骨小梁生长,显著改善了周围的骨质基础,随着螺钉膨胀部分持续挤压的刺激,螺钉前段周围的骨质条件在远期有进一步的显著改善,形成了良好的生物性界面,为螺钉的远期稳定提供了良好的骨质条件。     

骨质疏松尸体腰椎中膨胀式椎弓根螺钉与骨水泥强化椎弓根螺钉固定稳定性的比较研究

【摘要】 目的：比较骨质疏松尸体腰椎膨胀式椎弓根螺钉（expansive pedicle screw,EPS）固定与骨水泥强化椎弓根螺钉（polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw,PMMA-PS）固定的稳定性。方法：16个腰椎标本取自4具新鲜尸体的脊柱（L1~L4）。年龄51~78岁,平均63岁,其中女性3具,男性1具。所有标本经X线检查排除畸形、骨折等病变,其中1个腰椎因严重畸形被剔除。测量各椎体的骨密度值（bone mineral density,BMD）后,将15个椎体随机分为3组。采用相同方法制备钉道,普通椎弓根螺钉（CPS）组直接置入CPS;PMMA-PS组先向钉道内注入PMMA,再置入CPS;EPS组直接置入EPS。置钉后24h,对标本进行X线检查和CT扫描,观察螺钉位置及骨水泥分布情况;然后将椎体固定于MTS 858上,沿椎弓根螺钉的长轴方向以10mm/min的加载速度进行拔出实验,测量螺钉的最大轴向拔出力（the maximum pullout strength,Fmax）和能量吸收值（energy absorbed value,EAV）。结果：所有腰椎的BMD均小于0.8g/cm2,T值为-3.5~-2.5,均为骨质疏松椎体,3组之间BMD的差异无统计学意义（P>0.05）。X线检查和CT重建显示各组螺钉位置均良好,PMMA-PS组中未见PMMA渗漏现象;CPS组螺钉被周围的骨质直接包绕;PMMA-PS组螺钉被PMMA所包裹,PMMA存在于螺钉周围的骨质中,在椎体内形成了“纺锤样”结构;EPS组螺钉的前端在椎体内明显膨胀,形成了“爪状”结构。CPS组、PMMA-PS组和EPS组的Fmax分别为751.50±251.37N、1521.70±513.27N和1175.20±396.51N,PMMA-PS组和EPS组均显著高于CPS组（P<0.001,P=0.026）,而PMMA-PS组和EPS组之间的差异无统计学意义（P=0.064）。CPS组、PMMA-PS组和EPS组的EAV分别为1.47±0.51J、3.09±0.93J和2.46±0.69J,PMMA-PS组和EPS组均显著高于CPS组（P<0.001,P=0.005）,而PMMA-PS组和EPS组之间的差异无统计学意义（P=0.067）。结论：EPS可显著提高骨质疏松腰椎内椎弓根螺钉的稳定性,达到了与传统PMMA强化椎弓根螺钉接近的固定强度,具有良好的临床应用前景。     

骨质疏松绵羊腰椎膨胀式椎弓根螺钉与骨水泥强化椎弓根螺钉固定稳定性的动态比较研究

【摘要】 目的：比较骨质疏松绵羊腰椎膨胀式椎弓根螺钉（expansive pedicle screw,EPS）与骨水泥强化椎弓根螺钉（polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw,PMMA-PS）固定的动态稳定性。方法：8只健康成年雌性绵羊,体重55.7±5.6kg,年龄5.5±0.7岁。行双侧卵巢切除术（去势手术）后1个月开始连续肌肉注射甲基强的松龙（0.45mg/kg/d）10个月,在建模前、激素注射结束后1个月（建模后）测量绵羊腰椎的骨密度（bone mineral density,BMD）,BMD显著下降（>25%）时为骨质疏松动物模型成功建立。建模后将每只骨质疏松绵羊腰椎（L1~L6）随机分为3组,每组2个腰椎。普通椎弓根螺钉（conventional pedicle screw,CPS）组,直接拧入CPS;PMMA-PS组,向钉道内注入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA,1.0ml）后拧入CPS;EPS组,直接拧入EPS。螺钉置入术后6周和12周各处死4只绵羊,取出腰椎,剔除标本周围软组织,自各椎间盘处离断,游离成单个椎体。每个腰椎随机选择一侧的螺钉行轴向拔出实验,将椎体固定于MTS 858生物材料实验机上,沿椎弓根螺钉长轴方向以5mm/min的加载速度进行轴向拔出实验,测量螺钉的最大轴向拔出力（the maximum pullout strength,Fmax）和能量吸收值（energy absorbed value,EAV）。结果：建模前、后绵羊腰椎的BMD分别为1.14±0.10g/cm2和0.83±0.07g/cm2,建模后BMD显著下降（P<0.05）,平均为27.2%（25.4%~28.9%）,骨质疏松绵羊模型成功建立。置钉术后6周EPS组和PMMA-PS组的Fmax分别为1252.13±203.51N和1426.38±235.75N,EAV分别为2.48±0.45J和2.84±0.55J,均显著高于CPS组（827.88±139.22N和1.66±0.30J）（P<0.05）;置钉术后12周EPS组和PMMA-PS组的Fmax分别为1518.88±256.81N和1472.75±248.65N,EAV分别为3.09±0.59J和2.95±0.60J,均显著高于CPS组（906.63±152.50N和1.80±0.35J）（P<0.05）;置钉术后6周、12周EPS组的Fmax和EAV与PMMA-PS组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。置钉术后12周CPS组和PMMA-PS组的Fmax和EAV与同组置钉术后6周比较无显著性变化（P>0.05）,置钉术后12周EPS组的Fmax和EAV较同组置钉术后6周均有显著性提高（P<0.05）。结论：与CPS相比,EPS可显著提高螺钉在骨质疏松绵羊腰椎中的稳定性,并达到了与临床常用的PMMA-PS近似的固定效果。     

膨胀式椎弓根螺钉在骨质疏松患者腰椎短节段固定融合手术中的临床应用

目的:分析膨胀式椎弓根螺钉在骨质疏松患者腰椎短节段固定融合手术中应用的中期疗效。方法:回顾性分析2007年1月~2013年7月行腰椎后路固定融合术且获得3年以上随访资料的患者406例,其中男147例,女259例,年龄50~79岁(63.4±4.2岁),术前腰椎骨密度T值为-3.3±0.6(-2.5~-4.6)。根据术中使用椎弓根螺钉种类的不同,分为膨胀式椎弓根螺钉(EPS)组(n=173)和普通椎弓根螺钉(CPS)组(n=233)。两组患者的性别构成、术前骨密度T值、疾病类型、随访时间均无统计学差异(P0.05)。术前、术后3个月、术后6个月及末次随访时采用VAS和Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)进行评价。根据术后每次随访时拍摄的X线片或CT情况,比较两组患者的脊柱融合率、螺钉松动率及断钉情况。结果:所有患者随访时间为3~8年(3.7±1.0年)。两组患者术前VAS评分和ODI评分均无统计学差异(P0.05);两组术后3个月、6个月和末次随访时的VAS评分和ODI评分均较术前显著改善(P0.05);术后3个月、6个月和末次随访时,EPS组患者VAS评分及ODI评分均明显低于CPS组(P0.05)。EPS组中,1例(0.6%,1/173)患者的2枚(0.3%,2/796)螺钉出现松动,5例(2.9%,5/173)患者的7枚(0.9%,7/796)螺钉出现断裂;CPS组中,13例(5.6%,13/233)患者的17枚(1.8%,17/960)螺钉出现松动,2例(0.9%,2/233)患者的4枚(0.4%,4/960)螺钉出现断裂。EPS组螺钉松动率显著低于CPS组(P0.05),螺钉断裂率与CPS组比较无统计学差异(P0.05)。EPS组融合成功率(99.4%,172/173)显著高于CPS组(93.6%,218/233)(P0.05)。结论:在骨质疏松患者腰椎短节段固定融合手术中,使用膨胀式椎弓根螺钉相比普通椎弓根螺钉具有更低的螺钉松动率和更高的脊柱融合率,是一种安全可靠的手术方案。     

骨密度对膨胀式椎弓根螺钉固定强度影响的力学研究北大核心CSCD

目的评价不同骨质疏松条件下膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS)的稳定性,为其应用于合并有骨质疏松症的患者脊柱手术提供力学理论基础。方法取新鲜尸体脊柱(T12～L5)标本,根据骨密度检测结果,按临床骨质疏松程度诊断标准分成骨质正常、骨量减少、骨质疏松和重度骨质疏松4个水平,每个水平各2具标本12个椎体。于每个椎体两侧椎弓根分别植入普通椎弓根螺钉(conventional pedicle screw,CPS;CPS组)和EPS(EPS组)。采用AG-IS万能材料试验机,以5 mm/min匀速加载进行螺钉轴向拔出试验,测定最大拔出力、刚度和能量吸收值。结果两组随骨密度水平下降,最大拔出力及刚度均逐渐下降(P<0.05);CPS组能量吸收值逐渐下降(P<0.05),EPS组能量吸收值除正常骨质与骨量减少间比较、骨质疏松与重度疏松间比较差异无统计学意义(P>0.05)外,其余各密度水平间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。同一骨密度水平EPS组最大拔出力均显著高于CPS组(P<0.05);除正常骨质水平外,同一骨密度水平EPS组刚度均显著高于CPS组(P<0.05);除骨量减少水平外,同一骨密度水平两组能量吸收值比较差异均无统计学意义(P>0.05)。骨质疏松水平EPS组最大拔出力、刚度、能量吸收值与骨量减少水平CPS组比较,差异均无统计学意义(P>0.05);但重度骨质疏松水平EPS组以上指标均显著低于骨量减少水平CPS组(P<0.05)。结论与CPS相比,EPS能明显提高固定强度,尤其对于骨量减少或骨质疏松患者。     

单螺纹和双螺纹椎弓根螺钉抗拔出力比较的临床研究

背景:椎弓根螺钉技术是目前脊柱固定融合最常用的方法。为减少螺钉松动和拔出等并发症,研究人员在螺钉设计等方面进行了不断探索。目的目的:比较单螺纹和双螺纹椎弓根螺钉应用于腰椎内固定术时的螺钉抗拔出力。方法方法:78例行腰椎椎弓根螺钉固定术的患者随机分为两组,所有患者术前均测量髋部骨密度和腰椎骨密度。一组在术中植入单螺纹椎弓根螺钉,另一组则植入双螺纹椎弓根螺钉,测量拧入每枚螺钉时的最大扭矩(以下简称"螺钉扭矩"),比较两组患者的骨密度和螺钉扭矩。结果结果:单螺纹螺钉组患者40例,术前髋部骨密度T值-1.82±0.57,腰椎骨密度T值-2.17±0.77,术中共植入单螺纹椎弓根螺钉150枚,螺钉扭矩(1.03±0.39)Nm。双螺纹螺钉组患者38例,术前髋部骨密度T值-1.90±0.62,腰椎骨密度T值-2.34±0.81,共植入双螺纹椎弓根螺钉150枚,螺钉扭矩(1.45±0.39)Nm。两组患者术前骨密度无明显差异(P>0.05),双螺纹螺钉组的螺钉扭矩显著高于单螺纹螺钉组(P<0.001)。结论结论:相较于单螺纹椎弓根螺钉,双螺纹椎弓根螺钉应用于腰椎内固定术可增加螺钉的抗拔出力。     

骨水泥强化椎弓根螺钉固定治疗老年退行性腰椎不稳的临床疗效分析

目的:探讨用聚甲基丙烯酸甲(polymethylmethacrylate,PMMA)骨水泥强化椎弓根螺钉内固定治疗老年退行性腰椎不稳的临床疗效.方法:回顾性分析2002年3月～2009年6月收治的23例老年腰椎退行性不稳患者的临床资料,其中:男6例,女17例;年龄62～77岁,平均71岁;均采用PMMA骨水泥强化椎弓根螺钉内固定、椎体间植骨融合治疗,术前测量待置人螺钉之椎体的骨密度,术中测量螺钉的最大旋入力偶矩;取出螺钉后经钉道注入3ml粘稠的PMMA,再拧入螺钉,10min后拧紧螺钉并测量螺钉的最大旋入力偶矩;减压后行植骨融合内固定.结果:所有患者随访7～24个月,平均17个月,腰腿痛治愈好转率达87%,无手术并发症发生.PMMA强化椎弓根螺钉后,螺钉的最大旋入力偶矩由0.591±0.213N·m增至1.332±0.377N·m,差异有显著性(P<0.01):影像学表现为骨水泥分布于钉道周嗣松质骨中,未出现椎体外渗漏.结论:骨水泥强化椎弓根螺钉内固定治疗老年退行性腰椎不稳能明显增强螺钉的稳定性;正确掌握进钉技术及螺钉强化技术是手术成功的关键.     

强化膨胀式椎弓根螺钉翻修作用的生物力学评价

目的测试骨水泥强化膨胀式椎弓根螺钉(augmentation expansive pedicle screwfixa-tion with polymethyl methacrylate,AEPS),未强化的膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS),CDH椎弓根螺钉翻修后的最大轴向拔出力,评价AEPS螺钉的翻修效应。方法24个新鲜小牛腰椎随机分成三组,AEPS组、EPS组、CDH组,每组8个椎体,三组椎体的椎弓根处均预先植入直径6.5mm CDH螺钉,拔出螺钉造成螺钉松动脱出的脊柱模型,然后分别植入AEPS、EPS、CDH螺钉,再次拔出螺钉,记录翻修后最大轴向拔出力。结果AEPS、EPS、CDH螺钉翻修后的最大拔出力分别为(2723.3±565.4)、(2216.3±475.6)和(1321.4±346.7)N,AEPS和EPS螺钉最大拔出力均显著高于CDH螺钉(P<0.05),AEPS轴向拔出力高于EPS螺钉,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论AEPS与EPS螺钉具有相当的翻修作用。     

硫酸钙骨水泥强化去势绵羊体内椎弓根螺钉稳定性的动态生物力学研究

目的评价硫酸钙骨水泥(calciumsulfate cement,CSC)在去势绵羊体内强化椎弓根螺钉稳定性的动态效果。方法12只成年雌性绵羊行去势手术1年后,并测量去势前后腰椎骨密度。取去势绵羊的L2～L5双侧椎弓根为实验对象,其中一侧直接拧入椎弓根螺钉(空白组),另一侧向钉道内注入CSC(0.5ml)后,再拧入椎弓根螺钉(CSC组),两种方法左右完全随机。于术后1天,6周,12周,24周四个时间点各随机处死3只绵羊,分别测定各组中螺钉的轴向拔出力和拔出能量吸收值,对比分析同一时间点不同方法之间和同一方法的不同时间点之间的力学指标。结果去势1年后绵羊腰椎骨密度显著下降,差异具有统计学意义(P0.05),骨质疏松绵羊模型建立成功。空白组中各时间点之间的最大轴向拔出力(Fmax)和拔出能量吸收值(E)无显著性差异(P0.05),而CSC组中24周螺钉的Fmax和E显著高于同组的1天,6周和12周;同一时间点,CSC组螺钉的Fmax和E均显著高于对照组(P0.05)。结论CSC可以显著提高骨质疏松椎体内椎弓根螺钉的稳定性,强化螺钉的作用在体内是动态稳定的,并能进一步提高螺钉在体内的远期稳定性。在椎弓根螺钉强化方面,CSC可以作为PMMA的替代材料。     

Biomechanical comparison of different techniques in primary spinal surgery in osteoporotic cadaveric lumbar vertebrae: expansive pedicle screw versus polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw

Introduction  

Transpedicular fixation can be challenging in the osteoporotic spine. Expansive pedicle screw (EPS) and polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw (PMMA-PS) were both used to increase screw stability. However, there are a little or no biomechanical comparisons of EPS and PMMA-PS, especially in primary spinal surgery in osteoporotic vertebrae. The purpose of this study was to compare the stability of EPS and PMMA-PS in primary spinal surgery.     

硫酸钙骨水泥强化“钉-骨”界面的三维CT和组织学研究

目的评价硫酸钙骨水泥在绵羊体内强化椎弓根螺钉的“钉骨”界面的效果。方法4只健康成年绵羊L2～4,每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉（空白组）,另一侧填充硫酸钙骨水泥后拧入螺钉（硫酸钙骨水泥组）。6个月后处死绵羊,对一部分螺钉及钉道进行显微CT扫描和骨计量学分析,对剩余螺钉进行组织学观察。结果三维重建及骨计量学分析显示：硫酸钙骨水泥组中钉道周围骨小梁数量及分布密度明显高于空白组,差异有统计学意义（P〈0．05）;组织学观察示：硫酸钙骨水泥组中钉道周围的硫酸钙骨水泥已经完全降解,螺钉周围骨小梁明显较空白组致密;大量新生骨组织紧密包裹螺钉,形成良好的钉骨结合,界面明显优于空白组。结论硫酸钙骨水泥在钉道周围可以完全降解吸收,周围大量、致密的新生骨紧密包绕螺钉,形成良好的钉骨结合,强化了“钉-骨”界面,为螺钉在体内的远期稳定性提供了良好的骨质条件。     

Pullout strength of misplaced pedicle screws in the thoracic and lumbar vertebrae - A cadaveric study

Background:

The objective of this cadaveric study was to analyze the effects of iatrogenic pedicle perforations from screw misplacement on the mean pullout strength of lower thoracic and lumbar pedicle screws. We also investigated the effect of bone mineral density (BMD), diameter of pedicle screws, and the region of spine on the pullout strength of pedicle screws.

Materials and Methods:

Sixty fresh human cadaveric vertebrae (D10–L2) were harvested. Dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA) scan of vertebrae was done for BMD. Titanium pedicle screws of different diameters (5.2 and 6.2 mm) were inserted in the thoracic and lumbar segments after dividing the specimens into three groups: a) standard pedicle screw (no cortical perforation); b) screw with medial cortical perforation; and c) screw with lateral cortical perforation. Finally, pullout load of pedicle screws was recorded using INSTRON Universal Testing Machine.

Results:

Compared with standard placement, medially misplaced screws had 9.4% greater mean pullout strength and laterally misplaced screws had 47.3% lesser mean pullout strength. The pullout strength of the 6.2 mm pedicle screws was 33% greater than that of the 5.2 mm pedicle screws. The pullout load of pedicle screws in lumbar vertebra was 13.9% greater than that in the thoracic vertebra (P = 0.105), but it was not statistically significant. There was no significant difference between pullout loads of vertebra with different BMD (P = 0.901).

Conclusion:

The mean pullout strength was less with lateral misplaced pedicle screws while medial misplaced pedicle screw had more pullout strength. The pullout load of 6.2 mm screws was greater than that of 5.2 mm pedicle screws. No significant correlation was found between bone mineral densities and the pullout strength of vertebra. Similarly, the pullout load of screw placed in thoracic and lumbar vertebrae was not significantly different.     

Biomechanical comparative study of the stability of injectable pedicle screws with different lateral holes augmented with different volumes of polymethylmethacrylate in osteoporotic lumbar vertebrae

Background Context

Polymethylmethacrylate (PMMA) is widely used for pedicle screw augmentation in osteoporosis. Until now, there had been no studies of the relationship between screw stability and the distribution and volume of PMMA.

椎弓根劈裂对内固定稳定性影响的生物力学研究

目的探讨椎弓根螺钉内固定时椎弓根皮质劈裂对骨折椎体稳定性的影响。方法取新鲜成年羊胸腰椎脊柱标本(T14~L2)20具,随机分为A、B两组。在A组和B组标本的L1椎体上分别制作单椎体压缩骨折模型,再单独对B组标本T14胸椎任意一侧的椎弓根行外侧(1/4~1/2)切除,作为椎弓根劈裂椎体骨折模型。然后对A、B两组分别置钉,进钉深度为钉道全长。标本模型固定后,在HY-3080微机控制电子万能材料试验机上,以频率为1.5 Hz的载荷对两组标本模型行10 000次疲劳实验,分别测量疲劳实验后两组标本前屈、后伸、左侧弯、右侧弯4个方向运动范围的大小和疲劳实验后两组标本模型螺钉拔出力大小,并比较两组差异。结果疲劳实验后A组各个方向活动范围:前屈(1.81±0.14)mm,后伸(1.68±0.37)mm,左侧弯(4.08±0.41)mm,右侧弯(4.18±0.12)mm;B组各个方向活动范围大小:前屈(4.49±0.40)mm,后伸(3.72±0.51)mm,左侧弯(6.67±0.64)mm,右侧弯(6.73±0.58)mm;A组各个方向活动范围均小于B组(P0.01)。疲劳实验后A组螺钉最大拔出力为(252.34±51.27)N,B组螺钉最大拔出力为(115.50±36.74)N,最大拔出力A组大于B组(P0.01)。结论椎弓根皮质劈裂将严重影响骨折椎体内固定的稳定性。     

Biomechanical and histological evaluation of an expandable pedicle screw in osteoporotic spine in sheep

Transpedicular fixation can be challenging in the osteoporotic spine as reduced bone mineral density compromises the mechanical stability of the pedicle screw. Here, we sought to investigate the biomechanical and histological properties of stabilization of expandable pedicle screw (EPS) in the osteoporotic spine in sheep. EPSs and standard pedicle screws, SINO screws, were inserted on the vertebral bodies in four female ovariectomized sheep. Pull-out and cyclic bending resistance test were performed to compare the holding strength of these pedicle screws. High-resolution micro-computed tomography (CT) was performed for three-dimensional image reconstruction. We found that the EPSs provided a 59.6% increase in the pull-out strength over the SINO screws. Moreover, the EPSs withstood a greater number of cycles or load with less displacement before loosening. Micro-CT image reconstruction showed that the tissue mineral density, bone volume fraction, bone surface/bone volume ratio, trabecular thickness, and trabecular separation were significantly better in the expandable portion of the EPSs than those in the anterior portion of the SINO screws (P < 0.05). Furthermore, the trabecular architecture in the screw–bone interface was denser in the expandable portion of the EPS than that in the anterior portion of the SINO screw. Histologically, newly formed bone tissues grew into the center of EPS and were in close contact with the EPS. Our results show that the EPS demonstrates improved biomechanical and histological properties over the standard screw in the osteoporotic spine. The EPS may be of value in treating patients with osteoporosis and warrants further clinical studies.     

O-arm计算机导航辅助脊柱椎弓根螺钉置入的准确性

[目的]分析O-arm计算机辅助导航技术在脊柱椎弓根螺钉置入的准确性。[方法]回顾性分析2017年1月~2018年9月本院椎弓根螺钉置入患者575例,根据椎弓根螺钉置入方式不同,分为两组。导航组采用O-arm计算机辅助导航技术系统置入椎弓根螺钉233例,传统组采用传统徒手法置入椎弓根螺钉342例。行CT检查,依据Neo分型评估置钉准确性。[结果]导航组共置入1459枚椎弓根螺钉,其中C1~7置入222枚,T1~12置入535枚,L1~5置入652枚,S1置入50枚。每名患者置钉数量1~24枚,平均(6.26±3.77)枚。传统组共置入1724枚椎弓根螺钉,其中C1~7置入269枚,T1~12置入601枚,L1~5置入785枚,S1置入87枚。每名患者置钉数量1~20枚,平均(5.67±4.11)枚。导航组全部病例顺利完成手术,术中无血管、神经损伤等并发症,置钉安全率为100%,传统组有4例发生血管、神经损伤等并发症。所有患者术后进行12~24个月随访,随访过程均未发生不良事件。依据CT影像Neo分级标准,导航0型及1型椎弓根螺钉的成功置入率达98.01%,而传统组0型及1型椎弓根螺钉的成功置入率91.85%;两组间置入螺钉准确性的差异具有统计学意义(P<0.05)。[结论]与传统C臂X线机等徒手置钉方式相比,O-arm计算机辅助导航技术可提高脊柱椎弓根螺钉置入准确性,同时降低神经、血管等并发症的发生。     

幼猪胸腰椎椎弓根参数的CT测量对置钉的指导意义

[目的]采用CT扫描测量约克夏幼猪的胸腰椎椎弓根螺钉置入的相关参数,提供动物实验的解剖学参考数据。[方法]10只6周龄的雌性约克夏幼猪进行CT平扫三维重建后测量T1～L5的椎体高度、椎体横径、椎体纵径、椎管横径、椎弓根骨性通道全长、椎弓根宽度等参数,按照测量数据置入椎弓根螺钉,术后再次行CT扫描检查,评估螺钉置入准确性。[结果]根据CT影像学测量结果,椎弓根宽度平均为5.3～7.4 mm,椎弓根骨性通道全长平均为18.8～22.6 mm,椎弓根水平面置入角度平均为32.1°～44.4°之间。根据测量数据,选取直径为4.5 mm,长度为25 mm的椎弓根螺钉,并在幼猪脊柱成功置入,固定效果可靠。[结论]尽管幼猪的脊椎较小,通过术前CT测量的指导,可以有效地指导椎弓根螺钉的置入。     

单边和双边椎弓根钉棒内固定联合椎间融合术治疗腰椎间盘突出症疗效比较

目的比较单边和双边椎弓根钉棒内固定联合椎间融合术治疗腰椎间盘突出症的临床疗效。方法将28例腰椎间盘突出症患者按手术方法分为两组:观察组(14例)采用单边椎弓根钉棒内固定联合椎间融合术治疗;对照组(14例)采用双边椎弓根钉棒内固定联合椎间融合术治疗。比较两组的住院费用、术中出血量、手术时间和术后下地时间;定期采用JOA评分评价脊柱功能,复查X线片判断融合效果;复查MRI明确上下邻近节段椎体高度。结果观察组住院费用、术中出血量、手术时间低于对照组,术后下地活动时间长于对照组,差异均有统计学意义(P0.05);术后3个月和1年融合率和JOA评分两组差异均无统计学意义(P0.05);末次随访腰椎前凸角、矢状面平衡和颌眉角观察组高于对照组,差异均有统计学意义(P0.05);胸椎后凸角两组差异无统计学意义(P0.05)。观察组上、下邻近节段椎体高度明显高于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。结论单边椎弓根钉棒内固定联合椎间融合术治疗腰椎间盘突出症可获得较好的近期脊柱稳定性。