颈椎椎间盘人工髓核置换术的生物力学评价

目的 :对颈椎椎间盘实施人工髓核置换术并进行生物力学评价 ,为临床应用提供理论依据。方法 :取 6具新鲜人尸体颈椎标本 (C2 ～T1 ) ,制成四种脊柱功能单位 (FSU)的试验模型 :正常颈椎 ,椎间盘髓核全切 ,人工髓核植入及椎间植骨。分别对其进行生物力学测试 ,记录不同运动状态下脊柱节段运动范围 (ROM)的改变情况。并摄片了解人工髓核植入前后脊柱试件影像学的变化。结果 :与髓核切除组比较 ,人工髓核植入或椎间植骨后 ,颈椎节段活动明显减少 (P <0 .0 1)。人工髓核植入组与椎间植骨组相比较 ,节段活动差异无显著性 (P <0 .0 5 )。动态影像学资料显示 ,人工髓核置入后 ,椎间隙高度和脊柱生理曲度都得以恢复。结论 :颈椎椎间盘人工髓核的植入能较好地恢复椎间盘的解剖结构 ,有助于脊椎生理曲线的恢复 ,从而在一定程度上增加失稳脊柱节段的稳定性。     

新型人工髓核植入对腰椎稳定性影响的生物力学研究

目的: 评价一种新型果胶/聚乙烯醇复合水凝胶人工髓核的生物力学性能, 为其临床应用提供科学依据。方法: 采用6具新鲜人体标本的 L4/5脊柱功能单元进行生物力学实验, 在轴向压缩、前屈后伸和左右侧弯等运动工况下, 观察正常椎间盘、髓核摘除以及新型人工髓核CoPP植入三种状态下活动度(ROM)、中性区(NZ)的变化以及在中立位轴向加载下椎间隙高度变化。结果: 髓核摘除后, L4/5椎间屈伸、旋转、侧弯的ROM和 NZ较正常组显著增加(P<0.05), 植入CoPP人工髓核后, L4/5椎间屈伸、侧弯、旋转的 ROM和 NZ与完整椎间盘无明显差异, 除右侧弯外其他方向的ROM和 NZ较髓核摘除组明显下降　(P<0.05)。髓核摘除组在 0和500N的负荷下椎间隙高度较相同情况下正常组平均下降1.08 mm和 1.77 　mm; CoPP人工髓核植入组较相同情况下髓核摘除组分别增加1.23 mm和1.95 mm。结论: 新型果胶/聚乙烯醇复合水凝胶人工髓核植入椎间隙可维持腰椎节段正常的三维运动稳定性,恢复椎间隙高度,可望进入临床应用。     

人工珊瑚椎间融合器对椎间盘切除术后的生物力学影响

目的通过动物实验观察髓核切除前后腰椎间盘承受轴向载荷的形变与植入人工珊瑚椎间融合器后对形变的影响。方法采用20个猪的L3,4、L4,5椎体及所属的椎间盘作为力学实验模型,轴向加压分别测试不同载荷下椎间隙高度的变化,椎间盘髓核摘除前、后及植入人工珊瑚椎间融合器后分别测试3组数据,资料采用Paired-Samplesttest统计分析。结果椎间盘切除术后椎体前柱的稳定性破坏,较小的压力引起较大的椎间隙高度变化(P<0.001),将椎间融合器植入椎间隙后,脊柱前柱的稳定性获得恢复,由轴向压力引起的前柱不稳定现象消失,椎体间隙的高度变化小(P>0.1)。结论初步结果表明,人工珊瑚椎间融合器植入摘除髓核的椎间隙,将有效地防止术后椎间隙狭窄,改善脊柱的生物力学特性。但仍需做更大规模实验进一步研究。     

一种新型人工颈椎间盘置换的生物力学研究

目的研究新型人工颈椎间盘(Pretic-I)置换和颈椎前路椎间固定对颈椎活动范围(Range of motion,ROM)及邻近节段椎间盘髓核内压力(Intradiscal Pressures,IDPs)的影响。方法新鲜尸体颈椎标本6具,先后依次作为完整组(A组)、C_(5/6)人工椎间盘置换组(B组)和C5/6前路椎间固定组(C组)进行生物力学测试。给予75N跟随载荷,前屈/后伸、左/右侧弯及左/右轴向旋转均施加2.0Nm的纯力矩载荷,在0.2Nm/S的变化条件下测量手术节段及邻近节段ROM,以及邻近节段IDPs。结果 B组与A组在手术节段及邻近节段的ROM相比均无显著性差异(0.05)。在C_(5/6)节段,C组的ROM明显小于A组和B组(0.05)。在C_(4/5)、C_(6/7)节段,C组的ROM则明显大于其他两组(0.05)。B组和A组的C_(4/5)及C_(6/7)节段IDPs相比均无显著性差异(0.05),而C组的C_(4/5)和C_(6/7)节段IDPs均较其他两组显著增加(0.05)。结论 Pretic-I人工颈椎间盘置换术较好的维持了手术节段及邻近节段的活动范围,并保持了邻近节段椎间盘髓核内压力。     

人工腰椎间盘置换术后上位关节突关节内应力变化的研究

目的　研究人工腰椎间盘置换术对上位相邻节段关节突关节内应力（FS）的影响,并与腰椎融合术进行比较,为人工腰椎间盘的临床应用提供理论依据。 方法　选取6具新鲜成人尸体的腰骶段（L2~S1）标本,将每具标本依次制作成L4/5椎间盘完整（对照组）、L4/5椎间盘置换和L4/5椎间融合模型,并依次进行生物力学实验,将压力传感器置入L3/4关节突关节,以400 N的恒定轴向载荷,±7.5 Nm的力矩模拟生理状态下轴向、后伸和左右侧弯4种运动,分别测量3种模型在各种运动下L3/4关节突关节内压力。 结果　在模拟生理载荷的各种运动下,人工椎间盘置换组与椎间盘完整组相比较,上位关节突关节内压力差异无统计学意义（P＞0.05）,而腰椎间融合组相对于椎间盘完整组和人工椎间盘置换组,上位关节突关节内压力均显著增加,差异具有统计学意义（P＜0.05）。 结论 人工腰椎间盘置换术后,上位相邻节段关节突关节内压力与正常腰椎相比无明显改变,而腰椎间融合术后,上位相邻节段关节突关节内压力则显著增加。     

人工椎间盘植入术后颈椎邻近节段生物力学变化的有限元分析

目的研究人工椎间盘植入术后邻近节段的运动范围及椎间盘应力改变。方法将接触问题引入生物建模,建立正常全颈椎有限元模型,模拟C5/6椎间植骨融合和C5/6人工间盘植入,分析两种状态下其相邻节段的运动范围及椎间盘的应力改变。结果(1)所建立模型包含了韧带、关节囊及其他软组织结构,而且真实细腻,准确度高;(2)椎间植骨融合术后邻近椎间隙运动范围增加,相应椎间盘应力明显增大,上位节段髓核与纤维环的应力约增加70%,而下位节段髓核与纤维环应力约增加40%;(3)人工间盘植入后颈椎运动范围除仅后伸受限(P(0.05)外,邻近节段椎间盘应力增加不超过10%。结论植入的颈椎人工间盘可在一定程度上降低相邻椎体节段的应力,且有利于改善颈椎的活动度。     

Prestige人工颈椎间盘置换术后异位骨化对颈椎活动度的影响

目的 分析Prestige人工颈椎间盘置换术后异位骨化（HO）对颈椎置换节段活动度（ROM）的影响,探讨导致人工颈椎间盘置换术后异位骨化形成的相关因素。方法 回顾性分析重庆医科大学附属第一医院骨科2014年1月～2018年1月受Prestige人工颈椎间盘置换术的 66例患者。在颈椎X线片上分析评估,测量置换节段活动度,并使用McAfee分级对异位骨化进行分级,采用 Wilcoxon 符号秩和检验分析异位骨化形成和与置换节段活动度间的关系,采用 t 检验分析异位骨化分级和对置换节段活动度间的影响。使用 Logistic 回归分析评估年龄、性别、身体质量指数（BMI）,置换节段数量,术前项韧带骨化情况,病变椎间隙高度与相邻椎间隙高度比值、置换节段术前及术后活动度及围手术期非甾体类抗炎药（NSAIDs）的使用情况等因素与颈椎间盘置换术后异位骨化形成的关系。结果 66例患者中23例患者末次随访时出现异位骨化,发生率为34.8％。异位骨化组置换节段活动度明显小于无异位骨化组,两者比较差异有统计学意义（P＜0.05),McAfee Ⅲ~Ⅳ级置换节段活动度明显小于McAfee Ⅰ~Ⅱ级组,两者比较差异有统计学意义（P<0.01）。相关性分析结果显示,置换节段术前活动度及术后活动度与术后异位骨化具有相关性（P＜0.05)。进一步选择置换节段术后活动度因素进行ROC曲线分析,置换节段术后活动度≤8°更容易发生异位骨化。结论 Prestige人工颈椎间盘置换术后,异位骨化会导致置换节段活动度的减少,异位骨化分级越高置换节段活动度减少越明显。人工颈椎间盘置换术后异位骨化形成的发生与置换节段术前及术后活动度有关,术后置换节段活动度≤8°更容易发生异位骨化。     

基于有限元方法的不同球-窝设计参数的人工颈椎间盘生物力学分析

本文采用三维有限元方法评价不同球-窝曲率半径的ProDisc人工颈椎间盘在植入颈椎后的生物力学差异,为人工椎间盘的设计改进和临床应用提供生物力学参考依据。首先建立C5-C6节段的三维有限元模型并验证,同时建立曲率半径分别为4、5和6mm的人工颈椎间盘有限元模型并分别植入C5-C6节段,对所有置换模型都施加74N的轴向压缩预载荷和1.8Nm的前屈/后伸、左右侧弯和轴向旋转力矩,进行有限元计算。计算结果显示球窝结构的曲率半径会改变植入节段的屈伸关节活动度,而在其他载荷下差异不明显。增大曲率半径可改善聚乙烯内衬应力集中现象,但同时也会伴随小关节力、韧带张力增大的不良结果。因此,人工椎间盘的设计应综合考虑保留运动节段的关节活动度同时又不致小关节、韧带、聚乙烯等的应力过大,以免影响长期临床效果。     

单节段颈椎人工椎间盘置换术早中期临床疗效探讨

目的探讨单节段颈椎人工椎间盘置换术早、中期临床疗效。方法对我院28例颈椎病患者分别经单节段颈椎人工椎间盘置换术、颈椎前路减压钛网植入内固定融合术治疗,13例患者行单节段颈椎人工椎间盘假体置换（B ryan置换组）,15例行传统颈前路单节段椎间盘切除减压钛网植骨融合内固定（钛网植入内固定融合组）。术后6周、3个月、6个月、12个月、18个月、24个月进行随访,平均随访21个月。并适时复查拍摄颈椎前屈后伸动力位X线片,观察置换组假体稳定性及融合组融合节段骨性融合情况。同时进行术后系列调查评分,统计并发症发生率,对治疗结果进行回顾性统计分析。结果单节段钛网植入内固定融合手术组术后早期吞咽困难、颈痛、上肢疼痛等发生率比单节段B ryan人工颈椎间盘置换手术组明显要高（P〈0.05）,单节段钛网植入内固定融合组术后邻近节段的活动度较术前明显增大（P〈0.05）;而单节段B ryan人工颈椎间盘置换组置换前后邻近节段活动范围无显著性差异（P〉0.05）。结论单节段颈椎人工椎间盘置换术后早期并发症减少,中期能保护相邻节段退变,与传统减压钛网植入内固定融合术相比治疗效果有一定提高。     

颈椎椎间盘髓核内压力测试分析研究

颈椎椎间盘是维持颈段脊柱的重要组成部分,它在维持颈椎稳定性方面起着非常重要的作用,但各种原因导致颈椎椎间盘退变或突发引起一系列的临床病症。本文通过人体全段颈椎标本模拟人体中立位生理载荷运动,建立力学模型,并用直接和间接的方法测定颈椎椎间盘髓核内压力的数据子以验证,为颈椎椎间盘研究提供相应的生物力学评价和理论依据。     

金属橡胶角度人工颈椎间盘植入后颈椎的稳定性变化

背景：前期实验设计和制作了钛合金金属橡胶角度人工颈椎间盘假体,于试图复制椎间盘在运动及应力分布这两方面的作用上进行了可行性研究。 目的：进一步观察金属橡胶角度人工颈椎间盘植入后山羊颈椎的稳定性变化。 方法：将9只山羊随机分为手术组(n=6)和正常对照组(n=3),手术组在C4/5节段植入金属橡胶角度人工颈椎间盘,正常对照组不予任何处理。分别于术前,术后即刻、4周、8周、12周行X射线正侧位、过伸过屈位,测量C4/5节段椎间隙高度、活动度及椎间角度,并进行手术节段硬组织切片包埋,苦味酸品红骨染色和扫描电镜观察。 结果与结论：手术组术后不同时间点C4/5节段椎间隙高度、脊柱活动度与术前及正常对照组比较差异无显著性意义;手术组术后即刻、4周、8周C4/5节段椎间角度高于术前(P < 0.05);手术组术后4,8,12周C4/5节段椎间角度与正常对照组比较差异无显著意义(P > 0.05)。术后4周时,手术组骨尚未与假体边缘接触;8周时骨与假体边缘间隙缩小,假体边缘有少量新生骨附着;12周时,假体表面有少量骨细胞存在,假体内部已有新生骨组织长入。表明金属橡胶角度人工椎间盘植入椎间隙后短期可维持椎间隙高度和活动度,与椎体结合牢固。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

半限制型人工颈椎间盘置换与植骨融合术后下颈椎生物力学的有限元分析

目的 研究Discover、Prodisc-C人工椎间盘置换术与植骨融合术后下颈椎活动度（range of motion, ROM）、椎间盘应力、韧带张力的生物力学特性以及植入假体力学性能的改变。方法 建立C5~6椎间盘退变3种手术方案：Discover、Prodisc-C人工椎间盘置换和自体髂骨植骨融合有限元模型,同时建立C4~7节段下颈椎原始模型。分析术后下颈椎C4~7节段在矢状面、冠状面及横断面上椎体的生物力学特性变化。结果 术后手术节段关节ROM变化：Discover模型增加12.7%~73.1%,Prodisc-C模型增加74%~98%,植骨融合模型下降55.8%~71.8%。Discover置换后上邻近椎间盘应力无明显增加,下邻近椎间盘应力在前屈、后伸、轴向旋转工况下减少33.2%~54.2%,囊韧带张力增幅比Prodisc-C置换后减少30%~40%。Discover假体最大应力（36.72 MPa）出现在前屈工况下,小于Prodisc-C假体的最大应力（42.66 MPa）。结论 人工椎间盘置换术可以保留手术节段的运动性能,Discover作为新一代人工椎间盘假体,在减少韧带负担和维持脊柱稳定性方面有所进步。研究结果可为颈椎前路融合手术和人工颈椎间盘置换术的临床研究提供理论依据。     

青少年颈椎椎间盘MRI测量的应用解剖学研究

目的　通过MRI对青少年颈椎椎间盘的测量,为人工间盘设计、置换及椎间盘相关疾病诊治提供理论依据。 方法　用SIGNA MR/1.5T磁共振对40例正常青少年(14~17岁)颈椎间盘矢状位多层面的高度及前后径测量：以颈椎正矢状面为中心,分别向两侧以3 mm为间隔,扫描5组矢状位图像,选择正中层面测量椎间盘中心高度与前后径,由两名MRI副主任医师测量后取平均值。 结果　（1）颈椎间盘前后径为(14.036±1.812) mm,中心高(4.111±0.813) mm;（2）从C2～3到C6～7各组椎间盘前后径和中心高组间比较均无统计学差异（均P＞0.05）。（3）按性别各组椎间盘前后径和中心高组间比较均无统计学差异（均P＞0.05）。 结论　（1）14~17岁青少年颈椎椎间盘高度、前后径各值从C2～7呈渐增趋势,各测量值间无统计学差异。（2）MRI可直观显示青少年颈椎间盘形态,测量数据能够满足人工椎间盘选择需要。     

葛根素对大鼠退变颈椎间盘中MMP-3和TGF-β_1的影响

目的探讨葛根素对大鼠退变颈椎间盘中MMP-3和TGF-β1的影响。结论将SD雄性大鼠随机分成假手术组（A组）、模型组（B组）、葛根素高（C组）、中（D组）、低组（E组）、颈复康颗粒组（F组）,每组各28只（4周组14只,8周组14只）。建立动静力失衡性大鼠颈椎间盘退变模型,分别在给药4周、8周后每组取6只标本HE组织学染色观察椎间盘的退变特征,其余8只取标本检测各组退变椎间盘中基质金属蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3,MMP-3）、转化生长因子-β1（transforming growth factorβ1,TGF-β1）含量。结果与A组比较,B组大鼠颈椎间盘出现明显退行性改变,大鼠颈椎间盘中TGF-β1含量减少（P〈0.05）、MMP-3含量增多（P〈0.05）。与B比较,C、D、E、F组大鼠颈椎间盘退变不明显,大鼠颈椎间盘中TGF-β1含量增多（P〈0.05）、MMP-3含量减少（P〈0.05）。结论葛根素可能通过调节细胞因子TGF-β1和MMP-3的含量,从而影响椎间盘细胞外基质合成和降解,延缓椎间盘退变。     

C 5/6 椎间隙不同撑开高度对临近椎间盘压力的研究分析

目的　研究C5/6椎间隙不同撑开高度对临近椎间盘压力的影响,以期能对临床工作中选择合适的椎间撑开高度提供依据。 方法　选取6具新鲜成人尸体上的颈椎制作标本,将制作好的标本放在BOSE动/静态材料试验机上加载中立、屈伸、侧弯、旋转的多维运动,分别测试在不同运动载荷下C5/6椎间隙撑开前,C5/6椎间隙撑开基准高度100%、120%、140%、160%时C4/5及C6/7椎间盘压力变化,对测得的压力值进行多重统计学比较分析。 结果　所有撑开器位置安装满意,统计分析显示：6例标本C5/6的平均高度值为6.8 mm;在不同椎间撑开高度下,颈椎后伸30°位时椎间盘压力最小(P<0.05),有统计学意义;在120%的基准高度时,颈椎后伸30°位、左右侧弯30°位时C4/5与C6/7椎间盘压力值分别比其它基准高度测得压力值小(P<0.05),有统计学意义;颈椎中立位时C4/5与C6/7椎间盘压力均小于100%、140%、160%时基准高度测得压力值,而大于未撑开前测得的椎间盘压力值;左右侧屈时,120%平均高度时C4/5,C6/7椎间盘压力值小于140%平均高度(P<0.05),且两者与其他3种高度两两比较均有显著性差异(P<0.05);左右旋转：各状态两两比较无显著差异(P>0.05);1例标本在撑开160%的基准高度行前屈30°位时,出现关节突的关节囊韧带轻微撕裂。 结论　C5/6椎间盘摘除行椎间植骨时,选取基准高度的120%作为椎间隙撑开高度,对临近椎间盘压力变化影响较小,为合适的椎间隙撑开高度。     

Evaluation of the role of ligaments, facets and disc nucleus in lower cervical spine under compression and sagittal moments using finite element method.

Cervical spinal instability due to ligamentous injury, degenerated disc and facetectomy is a subject of great controversy. There is no analytical investigation reported on the biomechanical response of cervical spine in these respects. Parametric study on the roles of ligaments, facets, and disc nucleus of human lower cervical spine (C4-C6) was conducted for the very first time using noninvasive finite element method.A three-dimensional (3D) finite element (FE) model of the human lower cervical spine, consisted of 11,187 nodes and 7730 elements modeling the bony vertebrae, articulating facets, intervertebral disc, and associated ligaments, was developed and validated against the published data under three load configurations: axial compression; flexion; and extension. The FE model was further modified accordingly to investigate the role of disc, facets and ligaments in preserving cervical spine motion segment stability in these load configurations. The passive FE model predicted the nonlinear force displacement response of the human cervical spine, with increasing stiffness at higher loads. It also predicted that ligaments, facets or disc nucleus are crucial to maintain the cervical spine stability, in terms of sagittal rotational movement or redistribution of load. FE method of analysis is an invaluable application that can supplement experimental research in understanding the clinical biomechanics of the human cervical spine.     

正常成人腰椎间盘相关参数的测量和意义

目的　测量正常成人腰椎间盘相关参数,为设计符合国人腰椎结构特征的人工腰椎间盘和人工髓核提供参数值,同时提供正常人腰椎间隙高度数据,为临床诊断腰椎疾病提供依据。 方法　随机抽取自2010.1~2013.1间,腰背痛患者的MRI阴性图像资料300例（男136例,女164例）。分别测量L1/2~L5/S1 5个节段椎间隙的前高、中高、后高、角度以及L2/3~L5/S1 4个节段的椎间盘矢径、横径和髓核矢径、横径。 结果　各测量值年龄差异不显著（P>0.05）。性别差异显著,且测量值多为男性大于女性。节段差异显著（P<0.05）,椎间盘前高和角度的测量值随着节段增加而递增,中高、后高、椎间盘矢径和横径、髓核矢径和横径的测量值除L5/S1节段外都随着节段的增高而递增。各节段椎间盘的矢径和横径,髓核的矢径和横径间存在线性关系。 结论 腰椎间隙高度测量对腰椎疾病的诊断具有参考价值;在设计人工腰椎间盘和人工髓核时应考虑性别和节段差异,并且应符合矢径和横径间的线性规律。     

新型国产颈椎间盘实验山羊模型的建立及初步研究

目的观察新型国产人工颈椎间盘系统植入山羊体内的效果,为其进一步改进和临床应用提供基础。方法12只实验山羊随机分为2组,手术组摘除颈3/4间盘,行国产人工颈椎间盘植入术,对照组不手术。分不同时间点行颈椎正侧位X线检查,测量椎间隙高度、椎间角、前凸角,并进行统计学分析。结果动物实验中所有山羊均成活,无切口感染及瘫痪,统计学比较显示,不同时间点的椎间隙高度、椎间角、前凸角无显著性差异。结论新型国产人工颈椎间盘系统操作简便,手术中出血量少,手术时间短,术后动物并发症少,恢复活动早,术后较好的保持了椎间隙高度和生理曲度。     

颈椎人工椎间盘置换有限元分析

目的　建立C4~5节段PrestigeTM-LP颈椎人工椎间盘植入后的三维有限元模型,进行手术节段的运动分析。 方法 采用对成年男性的新鲜尸体的颈椎标本进行CT三维扫描方法建立C4~5节段和PrestigeTM-LP人工间盘有限元,模拟完成C4~5人工椎间盘置换手术。测量生理加载下手术节段前屈/后伸、侧弯及轴向旋转运动角度。结果 有限元模型对颈椎的结构,包括椎体间韧带、颈椎关节突关节、钩椎关节等均进行了精确的重建,并较好地模拟手术操作进行PrestigeTM-LP人工间盘植入。运动加载后运动角度,前屈5.7°,后伸3.5°,侧弯5.0°,旋转11.3°,与文献报道结果较为接近。 结论　有限元模型具有精确度高,手术模拟真实的特点,可作为颈椎人工椎间盘生物力学研究的一种较好途径。PrestigeTM-LP颈椎人工椎间盘置换可较好地保留手术节段的运动功能。