髂骨垫片对髂骨螺钉疲劳载荷后下沉位移的影响

目的:评价自主设计的髂骨垫片对髂骨螺钉疲劳载荷后下沉位移的影响。方法:6具成人新鲜尸体腰椎-骨盆标本用于实验。经双能X线吸收法测定L1~L4平均骨密度后,随机将髂骨垫片放置在一侧髂骨进钉点处(A组),另一侧无垫片作为对照(B组)。将直径7.5mm、长度70mm的髂骨螺钉分别置入左右侧髂骨,在MTS材料实验机上,向螺钉尾部施加100~400N垂直循环载荷20000次,记录每5000次载荷后两侧髂骨螺钉的下沉位移并比较。结果:6具标本的腰椎骨密度为0.78~1.06g/cm2,平均0.89±0.06g/cm2。所有螺钉顺利承受20000次的垂直载荷。在第5000、10000、15000和20000次轴向压缩载荷点上,A组髂骨螺钉的下沉位移分别为0.28mm、0.36mm、0.48mm和0.66mm;B组髂骨螺钉的下沉位移分别为0.34mm、0.69mm、0.88mm和1.07mm。在第5000次载荷点上,A组和B组螺钉下沉位移的差异无显著性(P>0.05);在第10000、15000和20000次载荷点上,A组与B组螺钉下沉位移的差异均有显著性(P<0.05)。20000次载荷后X线片发现A组无螺钉松动,B组5枚螺钉松动。结论:髂骨垫片可有效减少髂骨螺钉疲劳载荷后的下沉位移,防止髂骨螺钉松动。     

不同椎弓根螺钉固定及骨水泥强化方法在骨质疏松骶骨上锚定强度的比较

目的:通过比较不同椎弓根螺钉固定及骨水泥强化方法在骨质疏松骶骨上的锚定强度,探讨骶骨椎弓根螺钉松动后的理想补救技术.方法:应用11具成人新鲜骶骨标本,经骨密度测试确认为骨质疏松后,在同一骶骨标本上,依次建立5种骶骨螺钉固定模型,A组,单皮质椎弓根螺钉固定(左侧):B组,双皮质椎弓根螺钉固定(右侧);C组,PMMA钉道强化后单皮质椎弓根螺钉固定(建立于A组螺钉拔出后);D组,PMMA钉道强化后侧翼钉固定(右侧);E组,后凸成形技术支持下的PMMA强化后侧翼钉固定(左侧).应用MTS材料测试机进行轴向拔出测试,记录各种骶骨螺钉固定技术的最大拔出力并进行比较.结果:11具标本的骨密度为0.55～0.79g,cm~2,平均0.71±0.08g/cm~2.A～E组最大拔出力分别为508±128N、685±126N、846±230N、543±121N和702±144N.A组与D组间无显著性差异(P>0.05),且均显著低于B、C和E组(P<0.05);B组与E组间无显著性差异(P>0.05),但两组的拔出力均显著低于C组(P<0.05).结论:在骨质疏松患者的骶骨固定中,双皮质骶骨椎弓根钉较单皮质具有更高的锚定强度.骶骨椎弓根钉一旦发生松动,PMMA钉道强化和后凸成形技术支持下的PMMA强化后的侧翼钉固定均可成为理想的补救手段.     

L5/S1和骶髂关节对腰-髂固定稳定性影响的生物力学分析

目的:探讨L5/S1和骶髂关节对腰-髂固定稳定性的影响,为腰-髂稳定性理想重建提供生物力学依据.方法:7具成年新鲜尸体L2-骨盆标本,先行L3～L5椎弓根螺钉固定,并将此结构定义为腰-髂部稳定初始状态.初始状态测试后,在同一标本上实施连续性操作如下:使用髂骨钉的L3-髂骨固定(A组)、L5/S1双侧关节突关节切除(B组)、L5/S1椎间盘切除(C组)、左侧骶髂关节切除(D组).在MTS材料实验机上,给标本头侧分别施加600N轴向压缩和7Nm轴向扭转载荷,计算并比较各组结构压缩和扭转刚度.结果:初始状态组的压缩刚度值为(332±103)N/mm,A～D组腰-髂固定结构的压缩刚度分别为初始状态组的(122±15.5)％、(118.3±10.5)％、(81.1±7.7)％和(59.2±8.6)％.A和B组间无显著性差异(P＞0.05),两组的压缩刚度均显著高于初始状态组(P＜0.05);C组和D组的压缩刚度均显著低于A、B组及初始状态组(P＜0.05),C组和D组间的差异也具有显著性(P＜0.05).初始状态组的扭转刚度值为(2.47±0.88)Nm/deg,A～D组固定结构的扭转刚度分别为初始状态组的(128±14.3)％、(120±12.6)％、(78.4±13.2)％和(62.9±11.3)％,A组和B组获得同等的扭转刚度(P＞0.05),而且此两组的扭转刚度均显著高于初始状态、C组和D组(P＜0.05),C、D组和初始状态三组彼此间的差异均具有显著性(P＜0.05).结论:L5/S1椎间盘切除和单侧骶髂关节切除均显著降低腰-髂固定结构的稳定性,在腰-髂稳定性重建中,获得脊柱前方支撑和恢复骨盆环完整性是提高腰-髂固定结构稳定性的关键.     

髂骨螺钉松动四种翻修技术的生物力学比较

目的:比较松质骨填塞钉道、增加螺钉长度、传统聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)强化钉道和外板开窗PMMA强化钉道四种方法翻修松动髂骨螺钉后的固定强度,探讨髂骨螺钉松动的理想补救手段。方法:8具成人防腐尸体骨盆标本,经双能X光吸收法测定骨密度后,将直径7.5mm髂骨短钉(长度为70mm)分别置入左右髂骨(A组),通过MTS材料实验机向螺钉尾部施加100～300N垂直循环载荷2000次后,测试髂骨螺钉的轴向拔出力。用松质骨紧密填塞两侧钉道后,在左侧钉道内置入短钉(B组),右侧钉道置入长度为100mm的髂骨长钉(C组),重复上述测试。将左侧钉道内注满PMMA后,再次置入髂骨短钉(D组);将另1枚髂骨短钉置入右侧钉道,以螺钉中点为中心沿螺钉轴线的髂骨外板处开窗,高度20mm、长度40mm、深度至内板皮质,灌注PMMA(E组);D组和E组重复上述测试。记录各组髂骨螺钉的轴向最大拔出力并进行比较。结果:8具标本的骨密度为0.75～0.91g/cm2,平均为0.85±0.05g/cm2。A～E组的最大拔出力分别为1174±542N、261±89N、769±317N、1954±623N和1820±659N,D组与E组比较无显著性差异(P0.05),D组与E组显著高于A、B和C组(P0.05),C组显著高于B组(P0.05),B组和C组显著低于A组(P0.05)。结论:松质骨填塞钉道和增加螺钉长度不能恢复髂骨螺钉的锚定强度;外板开窗PMMA强化和传统PMMA强化后置钉可使髂骨螺钉获得更高的锚定强度;从微创角度,外板开窗PMMA强化可能成为髂骨螺钉松动的理想补救手段。     

骨质疏松程度对骶骨椎弓根螺钉固定的生物力学影响

目的:评价骨质疏松程度对骶骨椎弓根螺钉固定强度的影响.方法:25具骨质疏松成人新鲜尸体骶骨标本,按尸体腰椎骨密度(BMD)值分为A组(n=9,BMD 0.70～0.79g/cm2)、B组(n=8,BMD 0.60～0.69异/cm2)和C组(n=8,BMD＜0.60g,cm2).在同一标本的S1左侧置入双皮质椎弓根螺钉,右侧置入单皮质椎弓根螺钉时用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥强化.4h后使用MTS实验机对螺钉尾部进行30～250N的头尾方向循环加载2000次后,测定椎弓根螺钉的下沉位移和轴向拔出力.2000次载荷中螺钉下沉超过2mm定义为锚定失败.结果:A组和B组螺钉均未出现锚定失败;C组双皮质椎弓根螺钉锚定失败6例(75%),PMMA强化单皮质椎弓根螺钉锚定失败5例(63%).A组双皮质螺钉固定的下沉位移和轴向最大拔出力与PMMA强化螺钉固定比较无显著性差异(P＞0.05);B组.PMMA强化螺钉固定的下沉位移显著低于双皮质螺钉固定,轴向最大拔出力显著高于双皮质固定(P＜0.05).A组双皮质螺钉固定和PMMA强化螺钉固定的下沉位移均显著低于B组(P＜0.05),A组双皮质螺钉同定的轴向最大拔出力显著高于B组(P＜0.05).A组PMMA强化螺钉固定的轴向最大拔出力与B组比较无显著性差异(P＞0.05).C组内同定失败病例中,PMMA强化螺钉固定的承载次数显著高于双皮质螺钉固定(P＜0.05).结论:BMD≥0.70g/cm2时双皮质骶骨椎弓根螺钉同定和PMMA强化单皮质骶骨椎弓根螺钉固定可获得同等的锚定强度,BMD值为0.60～0.69g/cm2时PMMA强化单皮质骶骨椎弓根螺钉同定的锚定强度显著高于双皮质螺钉固定,BMD值＜0.60g/cm2时两种锚定方式均容易导致早期松动.术前行腰椎BMD检查可指导选择骶骨螺钉同定方式.