寰枢椎后方结构解剖学研究及临床意义

目的 测量寰枢椎后方结构相关数据,为设计寰枢椎后路内固定系统提供解剖学依据。 方法 测量30例寰椎和枢椎骨标本、50例男性和50例女性CT寰枢椎后方结构相关数据,分别比较骨标本、CT图像测量指标的侧别及性别统计学差异,比较骨标本数据和CT数据统计学差异。 结果 骨标本测得后中线处高（10.75±1.38）mm、厚（8.55±1.77）mm,内、外侧后中线到两侧椎动脉沟内侧缘距离分别为（13.45±0.73）mm、（20.28±2.20）mm,内、外侧缘后弓夹角分别为（141.00±3.43）°、（134.67±2.87）°。CT测量后中线处高（10.45±1.61）mm、厚（8.12±1.57）mm,内、外侧后中线到两侧椎动脉沟内侧缘距离分别为（13.60±1.26）mm、（20.48±2.05）mm,内、外侧缘后弓夹角分别为（141.23±9.64）°、（135.47±9.02）°,后弓外侧缘半径（26.77±2.14）mm,枢椎板斜率（58.34±7.60）°,寰椎后弓下缘至枢椎棘突上缘高（19.07±2.73）mm,寰枢椎后间隙高（6.83±2.01）mm。CT数据大部分性别差异有统计学意义（P<0.05）。骨标本和CT数据左右侧差异均无统计学意义（P>0.05）。骨标本与CT数据差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 寰枢椎后方骨性结构解剖特征较为固定;CT能较好地反映该特征;本研究可为寰枢椎后路内固定系统设计提供解剖学依据。     

一种新型后路寰枢椎固定系统的设计及有限元分析

目的:基于影像学参数设计一种新型后路寰枢椎固定系统,运用有限元方法评价该系统固定的生物力学稳定性。方法:运用医学影像存档与通信系统测量工具对后弓发育正常且结构完整的成人寰椎CT进行解剖学参数测量,依据寰椎影像学测量参数设计出一种符合寰椎解剖结构的新型后路寰枢椎固定系统。对1例健康志愿者上颈椎进行薄层CT扫描,对其CT图片数字图像处理,进行网格划分、设置材料属性及载荷与边界条件,建立正常上颈椎有限元模型(正常模型),并与已发表文献对比验证其有效性;在正常模型基础上通过修改材料属性及去除横韧带构建寰枢椎失稳有限元模型(失稳模型),加载新型后路寰枢椎内固定系统至失稳模型上建立新型后路寰枢椎固定系统固定有限元模型(新型模型);运用Abaqus 2019对新型模型施加扭矩为1.5N·m,对该模型C0-C3节段屈伸、侧屈、旋转活动度进行计算分析,并与寰枢椎椎弓根螺钉固定有限元模型(椎弓根螺钉模型)对比。结果:设计出的新型后路寰枢椎固定系统符合寰椎的解剖结构,此系统由新型寰椎后弓钢板、连接棒及枢椎椎弓根螺钉组成。与以往文献对比,建立的正常模型验证有效。新型模型与正常模型相比减少了屈伸95.3%、侧屈92.6%、旋转99.0%的活动度,在各状态明显减少置入节段(C1-2)的活动度。有限元分析得出新型模型在屈伸、侧屈、旋转状态下C1-2节段活动度分别为1.10°、0.49°、0.59°,与椎弓根螺钉模型活动度相近;新型模型C2/3椎间盘最大应力在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转状态下分别为3.71MPa、5.84MPa、3.09MPa、3.43MPa、2.65MPa、3.59MPa,与正常模型最大应力一致;新型后路寰枢椎固定系统固定的应力主要集中于枢椎椎弓根螺钉根部及连接棒。结论:新型后路寰枢椎固定系统固定具有良好的生物力学稳定性,可作为寰枢椎失稳内固定的补充方式。     

寰椎后弓影像学的测量与新型寰椎后弓内固定器的设计

目的测量寰椎后弓CT影像学资料相关数据,并设计新型寰椎后弓内固定器。方法根据CT影像学资料测量,矢状面测量寰椎后弓高度,水平面测量寰椎后弓厚度、后弓弦长及后结节处至弦长的距离、后结节处到左右两侧椎动脉沟距离(内侧、外侧)、左右后弓夹角(内侧、外侧),分析寰椎后弓的解剖学特点并根据数据设计新型寰椎后弓内固定器。结果寰椎后弓外侧缘半径平均26.77(22.03~31.53)mm,后结节处高度平均10.45(7.13~14.83)mm,后结节处厚度平均8.12(4.80~12.57)mm,内侧后结节处至椎动脉沟距离平均13.60(10.86~19.38)mm,外侧后结节处至椎动脉沟距离平均20.48(15.81~25.90)mm,寰椎后弓内侧夹角平均141.23(116.15~157.49)°,寰椎后弓外侧夹角平均135.47(103.58~155.51)°。左侧与右侧距后结节5 mm、10 mm、15 mm处寰椎后弓高度、厚度,以及内外侧后结节处到两侧椎动脉沟距离差异无统计学意义(P>0.05)。结论经寰椎后弓CT测量数据设计的新型寰椎后弓内固定器适合寰椎后弓的解剖特点,置钉点安全,操作简单,固定坚强,提供了新的寰椎后路内固定方式。