生物材料强化椎弓根螺钉稳定性研究进展

目前预防和解决骨质疏松患者术后椎弓根螺钉松动的主要对策是使用生物材料来强化钉道周围骨质.传统的方法是将聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸钙骨水泥等生物材料直接填充至钉道内(操作简便,效果明显),但填充的生物材料剂量小,强化螺钉稳定性的效果有限,因此临床上对严重骨质疏松,尤其是伴有腰椎骨折的患者多使用椎体整体强化方法--球囊扩张椎体后凸成形术,可在恢复椎体高度、纠正后凸畸形的同时显著提高螺钉的固定强度.因骨水泥严密包裹螺钉而使其取出困难,有学者设计出钉道局部固化方法,在提高螺钉强度的同时也保持了部分骨质-螺钉界面.也有学者把强化措施与特殊设计的螺钉结合使用,取得了明显效果.临床上应根据不同患者具体情况,选用疗效肯定、并发症少的生物材料及其方法来强化椎弓根螺钉.     

模拟失重对雄性大鼠背根神经节尼氏小体形态和胶质细胞源性神经营养因子的影响

目的：探讨模拟失重对背根神经节(dorsal root ganglia,DRG)及胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)的影响。方法健康雄性SD大鼠80只,随机分为尾部悬吊(HU)组(n=40)和正常对照(NC)组(n=40),4周后处死各组大鼠,取腰5背根神经节,甲苯氨兰染色观察背根神经节内尼氏小体变化,免疫组化观察GDNF的变化, Western-blot方法检测GDNF的蛋白表达,实时PCR检测GDNF mRNA表达情况。结果与NC组相比,HU组尼氏体染色浅,尼氏体变小,弥散分布。免疫组化结果显示,与NC组比较,HU组GDNF量及积分光密度(integral optical density,IOD)值减少(P＜0.05)。Western-blot结果显示,HU组较NC组GDNF蛋白表达减少(P＜0.05)。实时PCR结果显示,与NC组相比,HU组GDNF mRNA表达降低(P＜0.05)。结论4周模拟失重可导致DRG内尼氏小体形态发生变化,GDNF数量减少, GDNF蛋白表达及mRNA表达降低,推测失重状态下可引起大鼠背根神经节发生损伤。     

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.     

骨质疏松条件下强化椎弓根螺钉稳定的研究进展

骨质疏松条件下,强化椎弓根内固定稳定的传统的方法有增大螺钉的长度、直径和改变椎弓根螺钉植入的角度等.有学者在钉道内添加生物骨水泥等方面进行了研究,认为强化效果明显.也有学者在改进螺钉的结构设计方面进行了相关的研究,相继出现了包括膨胀式椎弓根螺钉等各种设计的螺钉,并取得明显效果.临床上应根据患者的具体情况,选择操作简单、并发症少、强化效果持久的强化方案.     

不同骨密度绵羊腰椎模型的椎弓根钉道空间结构及其力学性能

目的:应用MicroCT研究在不同骨密度(BMD)情况下椎弓根钉道骨小梁及钉道外口皮质骨空间结构与椎弓根螺钉轴向拔出力的关系。方法:对40个绵羊腰椎标本应用微量注射泵椎体内外盐酸脱钙方法分别建立4组不同BMD水平的生物力学模型,即A组(正常骨质),B组(骨量减少),C组(骨质疏松),D组(严重骨质疏松),生物力学测试各组椎体椎弓根螺钉的最大轴向拔出力(Fmax)。应用MicroCT研究各组椎体椎弓根钉道周围骨小梁参数,包括骨小梁厚度(Tb.th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁间隙(Tb.sp)、骨体积分数(BV/TV)及钉道外口皮质骨的厚度(Cor.th),统计分析其与椎弓根螺钉轴向拔出力的关系。结果:成功建立不同BMD下降程度的生物力学模型,B、C、D组BMD下降分别为19%、28%及37%。生物力学测试示B、C、D组椎体的Fmax较A组显著下降,且有统计学意义(P0.05);B、C、D组组间椎体Fmax随BMD下降而下降,各组间具有统计学差异(P0.05)。MicroCT显示各组椎弓根螺钉钉道空间结构参数随BMD下降而变化,且各组组间参数随脱钙时间的延长而变化,各组间有统计学意义(P0.05)。相关性分析发现钉道骨质空间结构参数(Tb.th、Tb.N、Tb.sp、BV/TV、Cor.th)、BMD、脱钙时间与Fmax均存在直线相关关系;多元回归方程(y=1185.658×BMD+153.535×Tb.N-247.037×Tb.sp)可预测椎体椎弓根螺钉的Fmax。结论:椎弓根螺钉的最大轴向拔出力(Fmax)不仅与椎体BMD的变化密切相关,亦与椎弓根钉道松质骨及皮质骨空间结构参数密切相关。     

膨胀式松质骨螺钉用于股骨颈骨折内固定的生物力学测试

目的　测试并比较自行设计的膨胀式松质骨螺钉(expansion cancellous screws, ECS)与空心加压螺钉(cannu-lated compression screws, CCS)用于股骨颈骨折固定后的最大抗压强度及等量扭矩下的旋转角度,评价ECS螺钉的股骨颈固定作用。方法　将18对（36个）福尔马林浸泡人尸体股骨标本随机分为3组,每组6对（12个）。在离体模拟单足站立情况下,分别比较以2枚ECS与2枚CCS,2枚ECS与3枚CCS,3枚ECS与3枚CCS固定股骨颈后的最大抗压强度及等量扭矩下的旋转角度,测试并记录数值。结果　相同数目螺钉固定ECS的最大抗压强度及抗旋转角度明显优于CCS(P<0.05);而2枚ECS与3枚CCS的固定效果无明显差别。结论　ECS较目前普遍使用的CCS具有更好的固定效果,在特定情况下运用2枚ECS进行固定可以达到与传统3枚CCS螺钉固定基本相同的固定效果。     

老年股骨上段标本几何参数及骨密度与生物力学性能的相关性分析

目的 探讨股骨颈部几何因素及骨密度对髋部骨折的影响,通过生物力学试验研究髋部生物力学性能与二者的关系.方法 随机选取16例甲醛浸泡国人成年男性尸体股骨上段标本,测量其几何参数(包括股骨颈长、股骨颈直径、股骨头直径及颈干角)和骨密度,再通过生物力学试验,比较各因素对股骨颈生物力学特性的影响.结果 转子间骨密度、股骨颈骨密度及股骨头直径与股骨的生物力学特性有明显的相性(r=0.792,r2=0.628,P0.001;r=0.749,r2=0.560,P=0.001;r=0.706,r2=0.499,P=0.002);逐步线性回归分析结果显示转子间骨密度、股骨头直径和股骨颈直径相结合是预测髋部骨折的最好方法(r2=0.844,P＜0.001).结论 骨密度值结合股骨近端几何参数能提高对骨质疏松性髋部骨折的预测.     

硫酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉稳定性的体内实验研究

目的:评价硫酸钙骨水泥(calcium sulfate cement,CSC)在动物体内强化椎弓根螺钉稳定性的效果,观察钉道界面及材料吸收的情况.方法:4只健康成年山羊,L2～L5每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉(空白组),另一侧填充CSC后拧人螺钉(实验组).3个月后处死山羊,随机选择6个椎体(12个螺钉),对其两侧钉道进行显微CT扫描、骨计量学分析和组织学观察;其余10个椎体(20个螺钉)进行轴向拔出试验.结果:显微CT三维重建及骨计量学分析显示实验组钉道周围骨小梁数量及密度明显优于空白组,差异有统计学意义(P<0.05);组织学观察示实验组钉道周围CSC绝大部分已经降解吸收,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,螺钉周围骨小梁明显较空白组致密,仅有少量骨髓腔内仍可见残留的未降解材料;实验组的最大轴向拔出力为914.80±162.88N,能量吸收值1.752±0.214J,空白组为682.50±112.15N和1.437±0.173J,两组间差异均有统计学意义(P<0.05).结论:CSC可以显著增强动物体内椎弓根螺钉的固定强度;随着CSC的降解吸收,大量新骨生成并紧密包绕螺钉,形成良好的钉骨结合,为螺钉在体内的远期稳定性提供了良好的骨质条件.     

钉道局部固化与整体固化增强椎弓根螺钉稳定性的体内比较研究

目的 比较钉道局部固化与整体固化在体内增强椎弓根螺钉固定的效果,及观察钉道界面情况.方法 对山羊腰椎一侧行钉道整体同化(对照组);另一侧行钉道局部固化(实验组).6个月后处死山羊,对部分螺钉的钉道界面进行Micro-CT分析及组织学观察;其余进行轴向拔出实验.结果 两组中钉道周围骨小梁数量和稀疏程度未见明显差异;实验组中硫酸钙骨水泥完伞降解,形成良好的骨性愈合,对照组中一些骨髓腔内仍可见残留的未降解材料;最大轴向拔出力(Fmax):对照组(943.70±157.32)N,实验组(925.60±141.46)N,两组间差异无统计学意义(P>0.05).结论 钉道局部固化在体内可以提供与整体固化相似的固定强度,同时形成了良好的骨性愈合,更好地保证了螺钉在体内的远期稳定性.     

膨胀式椎弓根螺钉结合骨水泥强化钉道在严重骨质疏松脊柱手术中的应用

目的 探讨膨胀式椎弓根螺钉结合骨水泥强化钉道在治疗严骨质疏松性脊柱内固定手术中的早期疗效。方法 自2006年10月至2008年10月对20例需行内固定治疗同时合并严重骨质疏松的腰椎疾病患者采用膨胀式椎弓根螺钉结合骨水泥强化钉道进行脊柱后路稳定手术,其中男9例,女11例;年龄43～73岁,平均59岁。分别于术后1周、3个月、6个月、12个月及24个月摄动力位X线片及CT扫描,了解螺钉稳定性、骨水泥分布及脊柱融合情况。术前及术后3个月时应用日本矫形外科协会(JOA)不腰痛评分及视觉模拟评分(VAS)评价疗效。结果 本组共置人膨胀式椎弓根螺钉168枚。所有患者术后获12～ 38个月（平均26个月）随访。术前及术后3个月JOA评分平均分别为(11.4±2.6)分和(24.9±1.6)分,差异有统计学意义(t= 19.776,P=0.000);术前及术后3个月VAS评分分别为(7.0±1.4)分和(2.1±1.3)分,差异有统计学意义(t=11.470,P=0.000)。螺钉及骨水泥在椎体内位置稳定,周围骨小梁致密,未见明显透光带,无内固定松动移位迹象;后外侧融合节段植骨愈合良好,椎体间或椎板、关节突及棘突旁有连续性骨小梁形成,连接上下椎体。临床症状明显缓解,无早期及晚期感染等并发症发生,无临床复发。结论 对于合并严重骨质疏松的脊柱后路内固定手术,膨胀式椎弓根螺钉结合骨水泥强化钉道的方法能够极大地提高螺钉固定的稳定性。