脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎骨折的生物力学测试

背景：胸腰椎骨折固定后相邻节段退变发生的一个重要因素是相邻运动节段出现过度活动,导致该节段应力集中,并且相邻节段的头侧较尾侧更容易发生退变,固定节段数量越多,相邻节段的应力越集中,退变概率越大。 目的：通过对相邻双节段腰椎爆裂性骨折经皮椎弓根螺钉外固定进行生物力学测试,评价脊柱外固定器的即刻生物力学稳定性以及上位相邻椎体的运动范围退变情况。 方法：选取6具新鲜成年猪脊柱标本(T₁₄-S₁,猪胸椎共有14个椎体)。每具标本均按以下顺序进行生物力学测试：正常组、骨折组(L₃,_L4椎体制作成爆裂性骨折模型)、外固定组(L₂,L₅椎体行脊柱外固定器固定)、内固定组(取出脊柱外固定器后行_L2,L₅椎体传统开放后路内固定)。测试标本的固定节段(L₂-L₅)和上位相邻节段(L₁)应用跨相邻2伤椎4钉外固定与内固定后的前屈、后伸、侧屈、轴向旋转角位移运动变化。 结果与结论：骨折组各方位角位移运动范围均大于正常组,差异有显著性意义(P < 0.05);两种固定状态下固定节段(L2-L5)各方位角位移运动范围均显著小于正常状态和骨折状态,差异有显著性意义(P < 0.01),且两种固定状态下各方位的即刻稳定指数比较,差异均无显著性意义(P > 0.05);与正常组比较,两种固定状态上位椎体(L₁)的各方位角位移运动范围均增加;外固定组与正常组上位椎体(L₁)三维运动范围比较：前屈、后伸时差异无显著性意义(P > 0.05),侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01);内固定组与正常组比较：前屈、后伸、侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01)。结果可见应用脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎爆裂性骨折,其即刻生物力学稳定性与传统开放后路内固定系统相当;两种固定方式均能引起上位正常相邻椎体侧屈、旋转的角位移增加,但脊柱外固定器较传统内固定在前屈、后伸时不会引起上位相邻椎体的运动范围显著增加。     

下腰椎L4/5棘突间撑开器的生物力学研究

应用有限元分析方法研究在L4/5植入X STOP类型产品时该节段的稳定性,以及对相邻节段的生物力学影响。依据一名正常志愿者中立位下螺旋CT扫描资料,利用Mimics14、Geomagic Studio2012、Hypermesh12和Abaqus612 1等软件,构建L2～L5健康腰椎有限元模型和植入撑开器X STOP的动态固定模型,并模拟前屈、后伸、侧弯和轴向旋转,验证健康腰椎有限元模型的有效性和动态固定对照模型的生物力学特性。根据两组模型在椎间活动度、椎间盘应力等生物力学指标,证明X STOP可减少该节段7483%的后伸活动度,而相邻节段活动度基本不受影响。植入物和腰椎的最大应力出现在后伸时两者的接触面上,最大应力分别为333和1356 MPa。X STOP可以显著降低椎间盘压力和后伸活动度,对相邻阶段无明显影响。植入物和腰椎的最大von Mises应力出现在接触面上。对X STOP的改进提供理论支持,为下腰椎L4/5棘突间撑开器X STOP临床手术提供生物力学依据。     

骨质疏松椎体经皮骨移植增强的有限元研究

目的:利用骨质疏松腰椎三维有限元模型,探讨松质骨粒和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)增强后对治疗节段和相邻非治疗节段椎体生物力学影响.方法:选取青壮年男性正常人体脊柱标本一具,范围为L1-L2建立L1-L2的三维脊柱功能单位的骨质疏松有限元模型.模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)过程在L2椎体中分别置入松质骨粒和PMMA,分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下手术前后治疗节段和相邻非治疗节段椎体应力和应变的变化.结果:松质骨粒和PMMA均对邻近椎体生物力学的影响极小,但治疗节段椎体增强区域的应力增加和应力分布变化明显.结论:三维有限元力学分析表明两种材料均增强治疗节段的总体强度和刚度水平,有利于椎体功能的重建.但松质骨粒的增强对恢复治疗节段内部的应力水平要优于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).     

不同运动状态下模拟人体腰椎结构特征变化的有限元分析

目的比较不同运动状态下正常与退变腰椎节段三维有限元模型的应力变化特点及量效关系,分析中医推拿手法对退变腰椎节段力学调衡作用机制。方法建立完整、真实人体脊柱退变腰椎节段(L4~5)三维有限元模型,模拟腰椎节段前屈与后伸的生理活动。在加载外力即中医推拿手法作用下,分析退变腰椎节段的应力变化特点以及外加载荷逐渐递增过程中退变腰椎节段的应力变化,并与正常腰椎节段在不同运动状态下的应力、应变改变趋势进行对比。结果在不同运动状态下,人体腰椎节段椎间盘内应力分布、髓核、纤维环等结构的弹性模量随着腰椎退变程度的增加呈逐渐增大的趋势。中医推拿手法作用后能改变椎间盘内的应力分布,一定程度地增大椎管内的空间,使神经根所受的应力减小,椎体、小关节应力、椎弓根应力后伸位大于前屈位;椎间盘内部应力前屈位大于后伸位;且均由上至下呈逐渐增大的趋势。结论中医推拿手法对人体退变腰椎节段力学环境的调衡起到改善和治疗腰椎间盘病变的目的。同时,与人体正常腰椎节段三维有限元模型对比,从生物力学环境与特性改变角度研究腰椎退变的过程,能够为中医推拿手法在临床中预防和治疗脊柱退行性疾病的推广应用提供科学依据,也为中医推拿手法有效地预防和治疗脊柱腰椎节段病损的生物力学机制的研究提供新研究思路。     

经椎弓根截骨螺钉固定修复胸腰椎后凸畸形:脊柱-骨盆参数的相关性分析

背景:退变性胸腰椎后凸畸形患者因矢状面失平衡导致腰痛,进而严重影响其生活质量,截骨矫形重建此类患者的矢状面尤为重要。目的:探讨经椎弓根椎体截骨矫形螺钉置入内固定修复退变性胸腰椎后凸畸形患者术后生活质量与脊柱-骨盆参数变化的关系及临床意义。方法:回顾性分析2010年5月至2014年10月在河北省沧州中西医结合医院行L2经椎弓根椎体截骨矫形螺钉置入内固定的59例退变性胸腰椎后凸畸形患者的临床资料。所有患者手术前后均摄站立位全脊柱正侧位X射线片。统计测量所有患者术前、术后X射线平片的胸椎后凸角、腰椎前凸角、T1骨盆角、矢状面平衡、骨盆投射角、骶骨倾斜角和骨盆倾斜角;术前术后运用SF-36量表评估患者的生活质量并进行对比。结果与结论:(1)脊柱-骨盆相关参数中,除骨盆投射角外,其余参数手术前后相比差异均有显著性意义(P0.01);就SF-36量表各维度而言,术后评分均高于术前(P0.01);(2)腰椎前凸角的变化与骨盆倾斜角、骶骨倾斜角、矢状面平衡存在线性相关,骨盆倾斜角的变化与骶骨倾斜角、身体疼痛维度及总体健康状况维度存在线性相关,矢状面平衡的变化与腰椎前凸角、身体疼痛、总体健康状况存在相关性,T1骨盆角的变化与腰椎前凸角、矢状面平衡、身体疼痛及总体健康状况也存在相关性;(3)结果表明,经椎弓根椎体截骨螺钉置入内固定能够有效重建退变性胸腰椎后凸畸形患者的脊柱-骨盆矢状面形态,缓解疼痛,显著改善患者的生活质量。     

腰椎棘突间Coflex动态固定的三维有限元分析

目的比较腰椎棘突间Coflex动态固定、单纯减压及坚强固定术后各节段活动度及椎间盘应力,分析Coflex系统的生物力学特点。方法运用三维有限元方法建立正常成人腰骶椎模型,及开窗减压、棘突间Coflex动态固定、椎弓根钉棒坚强固定模型,约束骶骨及髂腰韧带,施加500N预载荷和7.5Nm运动附加力,测量腰椎节段各方向的活动度及椎间盘应力。结果 Coflex固定模型活动度和椎间盘应力分别为,植入节段(L4/5):前屈3.15°,2.571MPa,后伸1.21°,2.109MPa;上位邻近节段(L3/)4:前屈3.46°,2.001MPa,后伸2.75°,3.149Mpa;下位邻近节段(L5S1):前屈3.22°,2.681MPa,后伸2.46°,3.812MP。结论 Coflex动态固定可保留植入节段部分活动度并减低其椎间盘应力,而对相邻节段活动度及椎间盘应力无明显影响。     

下腰椎L4/5与L5/S1节段Coflex动态固定的有限元模型试验设计

目的 模拟临床手术,探讨Coflex动态稳定装置在下腰椎L5/S1退变性疾病中应用的可行性。方法 在第2代中国数字化人体“男性23号”数据集平台上,选取下腰椎骶骨数字模型,运用CAX相关软件建立下腰椎及Coflex应用于下腰椎的3组有限元模型(健康者下腰椎模型、Coflex固定L4/5节段模型及Coflex固定L5/S1节段模型);根据脊柱三柱加载理论和下腰椎生理运动,采用直立、前屈和后伸3种生理载荷分别进行计算、验证和对照分析。结果 建立了健康者下腰椎骶骨有限元模型、Coflex固定L4/5节段有限元对照模型、以及Coflex固定L5/S1节段有限元试验模型。根据3组有限元模型对照试验的稳定性和相容性等各种生物力学指标,发现两种动态内固定方式的下腰椎具有相近的生物力学效果。结论 本有限元模型对照试验的设计为研究下腰椎L5/S1节段Coflex动态固定手术提供了生物力学循证依据,对Coflex植入L5/S1节段这一新手术的临床应用具有指导意义。     

DIAM植入对腰椎屈伸状态下椎管和椎间孔形态变化影响的应用解剖研究

目的:探讨棘突间植入物DIAM对腰椎屈伸状态下椎管、椎间孔形态变化的影响.方法:对9具新鲜成人L1～5脊柱标本在屈曲和后伸15°位进行CT扫描,所得图像用多平面重建法行三维重建,在ADW4.2工作站上对重建图像进行处理后获得椎管水平面和旁矢状面图像,在该图像上分别测量L2～3、L3～4和L4～5椎管前后径及椎间孔宽度、高度和面积(对照组);在L3～4棘突间安装DIAM棘突间植入物后再次进行CT扫描、重建和测量(DIAM组).对两组测量结果行单样本正态性检验和双侧自身配对t检验.结果:腰椎椎管和椎间孔在屈曲时增大,后伸时变狭窄.椎管前后径、椎间孔宽度及面积等指标变化组间比较差异有统计学意义(P＜0.05);DIAM植入对椎间孔高度变化的影响无统计学意义(P＞0.05).结论:DIAM能够降低脊柱后伸时安装节段椎管和椎间孔变狭窄的程度,对相邻节段椎管和椎间孔形态无影响.     

椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松邻近腰椎生物力学的作用

背景：术后邻近椎体继发性骨折是经皮椎体后凸成形骨水泥注入最常见的并发症,研究经皮椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松邻近腰椎生物力学功能的影响对临床应用具有一定的指导意义。 目的：分析经皮椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松兔模型邻近腰椎生物力学功能的影响。 方法：切除36只雌性新西兰大白兔双侧卵巢,建立L3椎体骨质疏松骨折模型,造模成功后随机均分为2组,实验组行椎体后凸成形骨水泥注入,对照组行开放复位内固定手术。术后5,10,15个月,检测L2、L4椎体骨密度及最大弯曲与压缩载荷,L3椎体前缘、后缘高度与L2及L4椎体平均高度的比值,L2与L4椎体矢状面Cobb角。 结果与结论：实验组术后不同时间点的骨密度值及最大弯曲与压缩载荷、椎体高度比值均高于术前(P < 0.05),矢状面Cobb角低于术前(P < 0.05);对照组术后不同时间点的骨密度值、最大弯曲与压缩载荷均高于术前   (P < 0.05),椎体高度比值及矢状面Cobb角与术前比较无差异;实验组术后不同时间点的骨密度值及最大弯曲与压缩载荷、椎体高度比值均高于对照组(P < 0.05),矢状面Cobb角低于对照组(P < 0.05)。表明椎体后凸成形骨水泥注入可改善骨质疏松骨折邻近椎体的骨密度、承载能力及后凸角度。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

不同截骨节段重建ⅢA型强直性脊柱后凸矢状面平衡的生物力学分析

背景:强直性脊柱后凸畸形的矫形技术已较为成熟,术者也可根据患者的弯曲类型、弯曲度数等选择不同的截骨术式,但由于缺少被广泛认可的分型系统,导致强直性脊柱后凸畸形的描述和手术策略制定都较为混乱。目的:应用计算机辅助软件建立强直性脊柱炎后凸截骨三维有限元模型,分析其生物力学特性。方法:获取1例301分型ⅢA型强直性脊柱后凸畸形患者的影像资料,建立强直性脊柱后凸畸形三维有限元模型,测量T12、L1、L2和L34个不同节段截骨角度,模拟去松质骨截骨术,对截骨矫形后的模型进行钉棒系统固定,分析其生物力学特性。结果与结论:①截骨节段越靠近尾端螺钉应力越大,螺钉应力分布大小的顺序为L3>L2>L1>T12,不同截骨节段的螺钉应力分布特点相同,都集中在截骨节段的相邻上/下2个节段的螺钉上,明显大于其他节段的螺钉应力;②钛棒的应力大小顺序为L2>L3>L1>T12;③截骨节段越靠近头端截骨接触面应力越大,截骨接触面应力大小顺序为T12>L1>L2>L3;④结果表明对于ⅢA型强直性脊柱后凸畸形,选择L2截骨节段可获得较佳的矫形程度、降低内固定应力分布集中导致的并发症发生。     

不同腰椎生理曲度下牵引的三维有限元分析

文题释义：腰椎牵引：是指令患者平卧于治疗床上,使用束带将患者前臂固定,达到医者固定患者双臂的目的;波浪式滚动气柱以腰背部为作用点进行顶推,控制多层气柱叠加高度使受试者腰部逐渐过伸牵引脊柱关节,实现对软组织的牵伸,并结合自身重力过伸牵引脊柱关节,能够增大椎间隙及调整椎小关节,最终达到理筋整复的作用。 三维有限元分析：是指在获取腰椎的CT图像数据,并导入到Mimics等软件当中建立的有限元模型基础上,将L₃的发生的位移变化带入MSC.Nastam软件中,高度仿真模拟人体在不同生理曲度下,计算分析出全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。 背景：近年来利用有限元分析方法研究腰椎生物力学成为热点,研究认为腰椎生理性前凸可减少腰椎间盘压力负荷,而对腰椎起保护效应。 目的：研究腰椎在正常生理曲度、屈曲位及最大过伸位下进行腰椎牵引时对L₁-L₅腰椎各节段的生物力学效应,并评估腰椎牵引的最佳生理曲度。 方法：选取1名健康男性志愿者,26岁,身高174 cm,体质量60 kg,既往体健,排除腰椎骨骼异常疾病。以受试者L₃为作用点徒手操作南少林倒盖金被法,利用DR机分别获得受试者腰椎起始位和最大过伸位的腰椎侧位片,构建全腰椎有限元模型。计算腰椎不同生理曲度下全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。研究方案的实施符合福建中医药大学附属康复医院相关伦理要求,受试者对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①模拟腰椎前屈、后伸,左右侧弯,左右旋转6种工况活动度：L₁-L₂的前屈与后伸活动度之和为9.31°,左右侧弯9.84°,左右旋转4.43°;L₂-L₃：前屈与后伸10.22°,左右侧弯12.35°,左右旋转4.57°;L₃-L₄的前屈与后伸的活动度之和为11.20°,左右侧弯11.63°,左右旋转5.32°;L₄-L₅前屈与后伸活动度之和13.16°,左右侧弯11.58°,左右旋转5.05°;②在正常生理曲度牵引腰椎时,腰椎各个结构的应力值远大于过伸位牵引的应力值;前纵韧带应力值正常曲度是2.47 MPa,过伸位是21.20 MPa;L₃的椎体应力值达到最大,是过伸位牵引应力值的4倍;L₂-L₃的椎间关节及椎间盘的应力值在腰椎各个节段是最大的;③结果说明,腰椎在过伸位较正常生理曲度牵引下椎体、椎间关节、椎间盘的压力减轻更大,而且前纵韧带的压力值始终在安全范围内。腰椎在过伸位牵引时可能获得更好的临床疗效,同时具备一定的安全性。 ORCID: 0000-0002-4468-1464(李民) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

半坚强与坚强内固定邻近节段腰椎间盘角位移及应力的比较

BACKGROUND: Theoretically, lumbar semi-rigid fixation can slow down the degeneration of adjacent segments, but there is still a lack of biomechanical support. OBJECTIVE: To explore the biomechanical effect of semi-rigid fixation system, taking Isobar TTL for instance, on adjacent segment disc by means of finite element analysis. METHODS: The finite element models of USS and Isobar TTL were constructed by putting respective parameters into a validated L2-S5 lumbar model. The angular displacement and von Mises stress of adjacent segments were recorded when the models were subjected to 400 N preload and 7.5 N•m moment of forces under different conditions: flexion, extension, lateral bending and axial rotation. RESULTS AND CONCLUSION: The angular displacement and inter-vertebral disc stress of adjacent segments in the USS and Isobar TTL models were higher than those of an intact state in every condition. But the values in Isobar TTL model were lower than the USS model in varying degrees. Compared with the USS model, the decrease rates of angular displacement in Isobar TTL model for flexion, extension, left bending, right bending, left axial rotation and right axial rotation were 19.2%, 15.1%, 11.1%, 12.2%, 18.4% and 22.1%, respectively. The decrease rates of von Mises stress were 33.0%, 20.2%, 23.9%, 18.6%, 28.8% and 28.0%, respectively. The results suggested that the Isobar TTL, when compared with the USS, partially reduced the angular displacement and inter-vertebral disc stress of adjacent segments.       

腰椎椎间融合联合邻近节段半刚性固定的有限元分析

文题释义： 半刚性椎弓根螺钉固定系统：一种经椎弓根的半刚性金属固定系统,介于软固定和坚强固定之间,可以联合融合术,也可单独使用。其椎弓根螺钉之间连接依赖于金属棒,这种金属棒具有一定弹性或者是可以微动的,一定程度上可以起到动态固定的作用,主要包括ISObar系统、Flex系统、DSS系统等。 腰椎邻近节段退变：是指腰椎融合后融合区邻近节段退行性改变,包括椎间隙狭窄、椎间盘信号降低、关节突退变、骨赘形成等异常改变,如果患者同时出现不稳定、椎管狭窄、增生性小关节炎、脊柱侧凸、椎体压缩骨折等,并伴有相应的临床症状称之为邻近节段退行性疾病。 背景：临床中腰椎退行性疾病的发生多伴有多节段病变,为减缓腰椎融合后邻近节段退变,腰椎杂交手术成为一种较好的选择。以往临床观察中WavefleX系统单节段应用取得一定的效果,其在腰椎杂交手术中的应用缺乏生物力学研究结果支持。 目的：应用有限元方法分析腰椎融合联合上一位椎体置入WavefleX系统对邻近节段的生物力学影响。 方法：利用64排西门子螺旋CT机对静止仰卧志愿者行腰椎薄层扫描,扫描范围为T₁₁-S₁,志愿者对实验过程完全知情同意,且得到医院伦理委员会批准。将L_3-5水平CT扫描数据依次导入到Mimics医学图像处理软件及Geomagic Studio逆向工程软件中进行处理,于CAD软件SCDM中构建L_3-5的腰椎实体模型。在已通过验证的L_3-5腰椎模型基础上,分别构建后路椎体间融合模型与Hybrid模型,对3种模型进行赋值和负荷加载,在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转工况下进行有限元分析研究。 结果与结论：①在前屈、后伸、侧屈、旋转状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L_3-4椎间盘应力值均有明显减小,后伸状态降幅最大,最大值减少约46%;②各状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L_3-4节段活动度均有明显减小,平均减小约26%,并小于完整模型;③各负荷下,应力云图显示WavefleX系统的连接棒上均有明显的应力集中,双侧的弹性系统的U形开槽凹面处应力明显增大;④位移云图显示,Hybrid模型中WavefleX系统的置入使得其前屈中心后移至弹性结构处;⑤上述结果说明,后路椎体间融合+WavefleX半刚性固定可有效降低上一位邻近节段的椎间盘应力并限其制过度活动,一定程度上维持了腰椎的正常运动特点。 ORCID: 0000-0001-5752-6546(王啸) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

保留后部韧带复合体结构对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响

目的比较人体腰椎标本保留后部韧带复合体(posterior ligament complex,PLC)结构在位移及载荷两种不同加载模式下对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响。方法 6具急性脑死亡新鲜青年男性T12~S2尸体标本,每个标本在位移及载荷加载两种模式下依次完成以下状态的生物力学测试:完整状态、L4~5椎板间大开窗减压固定、L4~5全椎板切除减压固定。通过摄像系统非接触式测量融合相邻节段运动范围(range of motion,ROM),并进行对照研究。结果在位移加载模式下,全椎板切除组屈曲ROM较椎间大开窗组显著增加,而在后伸、侧弯及旋转方面两组无显著性的差别。结论位移和载荷加载模式对腰椎融合术后相邻节段的生物力学影响存在差异性。与保留PLC结构的椎间大开窗减压方式相比,破坏PLC结构的全椎板切除减压方式可以导致相邻节段屈曲ROM显著增加,并提高相邻节段在后伸、侧弯及旋转等运动状态下ROM,其远期出现融合相邻节段失稳的可能性大。     

一种新型经椎弓根螺钉动力内固定系统的设计和力学测试

[摘要]目的设计一种新型经椎弓根螺钉动力内固定系统，并测试其对失稳腰椎的稳定性效果及对相邻节段的作用。方法 1采用6具人新鲜尸体腰椎标本，测试各个节段的活动度，为新型动力内固定系统的设计提供参数支持。2以钛合金棒、钛缆和钛合金碟片弹簧为主要结构，根据正常腰椎各节段的活动度，参照文献报道的相关测试结果，设定动态连接棒屈曲范围0~10°，旋转范围0~5°，并对其进行了相关力学测试。3制作腰椎失稳模型，测试新型动力内固定系统固定后失稳腰椎固定节段及相邻节段的运动范围（ROM）和中性区（NZ），并与坚强固定对比，同时测定其上邻节段软骨终板下压力，探讨其稳定性及对相邻节段的作用。结果 与完整脊柱相比，新型动力内固定系统固定后屈伸和侧屈方向的ROM和NZ较完整脊柱减小（P<0.05），但旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异（P>0.05）。与坚强固定组相比，新型动力内固定组三个主方向的ROM和NZ均显著增加，差异有显著性意义（P<0.01）。疲劳试验后的结果表明，固定节段在三个主方向上的ROM和NZ均较疲劳前显著增加（P <0.05），但与失稳脊柱相比，差异仍具有显著性意义，与完整脊柱相比，动力内固定屈伸方向的ROM和NZ仍较小，两组相比差异显著（P <0.05），侧屈与旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异（P >0.05）。结论 新型动力内固定系统可控性强、可靠性好、能够提供足够的活动度。新型动力内固定系统能对失稳腰椎提供各方向上的稳定性，尤其对前屈后伸的稳定效果最好，疲劳试验后也能提供足够的稳定性。相邻节段的ROM和上邻节段终板下压力与固定方式无显著相关。     

Alteration of load sharing of anterior cervical implants with change in cervical sagittal alignment

Anterior cervical discectomy and fusion (ACDF) is often supplemented with the application of an anterior plate to improve the stability of the fusion segment. While plate design has been shown to influence stress shielding of the graft, little is known about how the kyphotic alignment of a fused cervical segment affects the load sharing between the anterior plate and the osteoligamentous structures of the spine. The aim of this study was to characterize load sharing between an anterior plate and the osteoligamentous structures of the cervical motion segments in kyphotic versus normal lordotic alignment following single-level ACDF using fresh ovine cervical spines (C3-C6). The loading protocol involved preloading the spine with a 20 N compressive force and applying quasi-static moments (up to 2.1 Nm) in the sagittal plane to simulate flexion and extension. Stiffness of the fusion segment was measured from the moment-rotation plot. Normal lordotic alignment was replicated by insertion of a fibular allograft 2 mm taller than the interbody space. Kyphotic alignment was simulated by removing the graft and reapplying a shorter anterior cervical plate. The average segmental sagittal angulation at C4-C5 was 5.2+/-1.6 degrees of lordosis for the normal lordotic group and 6.8+/-2.3 degrees of kyphosis for the kyphotic group. With flexion, the plate shared 52.8% of the applied load in the normal lordotic group, and 70.1% in the kyphotic group (p<0.03). In extension, the amount of load-share by the plate in the normal lordotic group was comparable to that of the kyphotic group (52.7% vs. 40.7%, p=0.16). This study shows that kyphotic alignment of the cervical fusion segment increases the load sharing of the anterior plate under flexion loading.     

不同融合方式对腰椎生物力学的影响

背景：腰椎融合已广泛应用于腰椎疾患,但腰椎融合后对邻近节段的影响尚存争议,不同融合方式的节段稳定性及对邻近节段的影响尚不清楚。 目的：利用动物模型研究腰椎融合节段生物力学稳定性及相邻上节段的生物力学特点。 方法：将新西兰大白兔随机分为前路椎体间融合组(切除L_5~6椎间盘,终板去皮质化,自体髂骨移植)、后外侧融合组(L_5~6双侧横突去皮质化后自体髂骨移植)、环状融合组(先行前路椎体间融合,1周后作后外侧融合)、对照组(不作手术)。术后12周处取标本作影像学检查、手触测试、生物力学测试。对融合标本分别施加屈伸,左右侧弯,左右旋转6个方向的纯力矩,比较不同融合方式融合节段的稳定性及邻近节段运动范围。 结果与结论：与对照组比较,前路椎体间融合组、环状融合组、后外侧融合组L_5~6节段屈曲活动度分别下降86.24%(P < 0.05),88.74%(P < 0.05),73.10%(P < 0.05),融合节段近上节段L4~5屈曲运动范围分别增加52.22%(P < 0.05),55.89%(P < 0.05),27.11%(P < 0.05)。说明3种融合方式均显著提高融合节段稳定性,环状融合提供的节段稳定性最高,后外侧融合提供的节段稳定性最低。3种融合方式均使融合节段邻近上节段运动范围显著增加。前路椎体间融合,360°融合使邻近上节段屈曲运动范围增加无统计学差异。后外侧融合使邻近上节段屈曲运动范围增加最少。     

两种不同椎弓根螺钉内固定术式对腰椎稳定性影响的生物力学对比研究

目的　通过腰椎双侧椎弓根螺钉内固定与单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉固定两种不同内固定生物力学对比,为临床在腰椎内固定手术术式提供支持。 方法　采用4具新鲜人体标本的L4、5脊柱功能单元,在生物力学试验机上分别测量每具标本手术前、双侧椎弓根螺钉固定后、单侧椎弓根螺钉固定结合对侧关节突螺钉固定后,在前屈、后伸、左右旋转及左右侧弯状态下的活动范围（range of motion, ROM）。 结果　双侧椎弓根螺钉与单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉两种内固定方式的6个方向的活动范围均小于术前,差异具有统计学意义（P <0.05）。与双侧椎弓根螺钉固定相比,单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉在前屈、后伸、左侧（关节突螺钉侧）弯、右侧(椎弓根螺钉侧)旋状态下的活动范围差异无统计学意义（P >0.05）,在右侧弯及左侧旋状态下的活动范围差异具有统计学意义（P <0.05）。 结论　两种不同内固定方式均可明显增强腰椎功能单元稳定性,其中,单侧椎弓根螺钉结合对侧关节突螺钉固定相比较于双侧椎弓根螺钉固定,在左旋（关节突螺钉侧）及右侧弯（椎弓根螺钉侧）活动状态下略差。     

单侧椎弓根钉棒固定单节段腰椎及其邻近节段生物力学研究

目的分析单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎的生物力学稳定性及其对邻近节段活动度的影响。方法新鲜成人尸体腰椎标本6具,测定L4～5不稳固定节段及其上下邻近节段屈伸、左右侧弯、左右旋转6个方向ROM,按4组顺序依次测试:A组(完整组);B组(模拟L4～5不稳组);C组(单侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage);D组(双侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage)。结果L4～5节段除左侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05);L3～4、L5～S1节段除左、右侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05)。结论单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎在大部分运动方向上具有与双侧固定相似的即刻稳定性,邻近节段侧弯活动度较双侧固定后更少。     

斜外侧椎间融合结合不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸的有限元分析

目的 运用三维有限元分析法验证斜外侧椎间融合(oblique lateral interbody fusion, OLIF)辅助不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸(degenerative lumbar scoliosis, DLS)的生物力学稳定性。方法 建立L1～S1三维有限元DLS模型(模型1),模拟L2～5连续三节段OLIF手术及其结合不同内固定方式,分别建立单纯OLIF(stand-alone OLIF)模型(模型2)、椎体钉棒固定模型(模型3)、单边椎弓根螺钉固定模型(模型4)和双边椎弓根螺钉固定模型(模型5)。在直立、前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转工况下,记录并分析各模型融合节段活动度(range of motion, ROM)、融合器及内固定的应力及其分布情况。结果 6种运动工况下,模型2～5融合节段整体ROM均小于模型1;与模型1相比,模型3、4的ROM降幅大于模型2、小于模型5;前屈和后伸工况下,模型4与模型5的ROM降幅相仿;左右侧弯工况下,模型3与模型5的ROM降幅相仿。在所有运动工况下,模型3、4融合器应力峰值大于模型5、小于模型2;其中,模型3的L2～3、L3...