颈椎前路一体化钢板椎间融合器置入后与颈椎生物力学环境的匹配

背景：研究表明,颈椎一体化前路钢板融合器比现行钢板和融合器具有更多理论上的优势。但是目前有关其生物力学方面的研究国内尚无文献报道。 目的：观察与评价颈椎前路一体化钢板椎间融合器内固定置入后的生物力学特征。 方法：采集6具成人尸体颈椎标本,分为5组进行测试,即正常组、椎间盘摘除组、颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定组、CBK融合器固定组及CBK融合器+Secuplate钢板联合固定组,以C5~6椎间隙为观察对象,进行生物力学实验。 结果与结论：颈椎间盘摘除后,颈椎在各个方向运动加大,刚度及强度等生物力学数值减小,脊柱失稳。与椎间盘摘除组相比,颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定后其强度增加24%,椎体应变减小31%,刚度增加14.3%,位移减小15%(P < 0.05),颈椎前路一体化钢板椎间融合器对颈椎的力学性能影响较小,说明它能较好地与颈椎的力学环境相匹配。CBK融合器固定后抗后伸及旋转作用相对较小,同椎间盘摘除组相比差异有显著性意义(P< 0.05)。CBK融合器+Secuplate钢板联合固定组载荷强度和应变过大,与椎间盘摘除组相比其强度增加27%,椎体应变减小38%,刚度增加17%,位移减小17% (P < 0.05),颈椎刚度增大且邻近椎节的运动有增大趋势,将引起力学性能的改变。提示颈椎前路一体化钢板椎间融合器结合了颈椎前路钢板和融合器生物力学方面的优点,能较好地与颈椎的力学环境相匹配。     

模拟L_(4,5)椎间盘脱出前路植入两种椎间融合器压缩应力应变的分析

以应变电测量的方法研究二种椎间融合器植入L4,5椎间隙后,相邻节段各测点的应变、应力分布规律,对比分析两种椎间融合器植入L4,5椎间隙后对相邻节段应力、应变的影响。取3月龄,体重90～100kg小牛腰椎(L2,5)标本15个,15个标本随机分成正常对照组5个、L4,5椎间盘摘除植入异种骨园柱形椎间融合器组5个、L4,5椎间盘摘除植入异种骨扁方形椎间融合器组5个。分别在每个标本L4,5间隙相邻节段(前面和后面)不同部位粘贴电阻应变片,在压缩状态下测量各组标本各测点的应变值。植异种骨园柱形椎间融合器和植异种骨扁方形柱椎间融合器组各测点应力大于正常对照组(P<0.05),植异种骨园柱形椎间融合器各测点应变、应力值大于植异种骨扁方形椎间融合器组(P<0.05)。椎间盘摘除椎间融合器植入后,在压应力作用下,相邻节段发生了变化,椎体间融合器植入后,对限制相邻节段应力变化,起了较大作用,扁方形椎间融合器效果更好。椎体间融合器植入后,相邻节段应力发生变化是引起邻近节段退变的重要原因。     

新型高度可调颈椎融合器的三维有限元分析

背景：颈前路减压手术的核心是解除脊髓和神经的压迫,恢复椎间高度及颈椎的生理曲度。但是目前临床上所应用的融合器无法满足个体化需求,可能导致融合节段终板破坏,融合器下沉或移位。作者设计一种高度可调颈椎融合器,植入椎间隙可达到与椎间隙上下终板贴合。目的：通过三维有限元分析法评价新型颈椎高度可调椎间融合器的力学特点,为临床应用和进一步改进提供相应理论依据。方法：建立颈椎前路椎间盘切除减压融合内固定的三维有限元模型,分为正常组、融合器植入高度较低组、融合器植入高度适中组和融合器植入高度较高组进行重建,并在前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转6个工况下,施加50 N预载荷以及1.0 N·m的运动附加弯矩,观察相应的椎体Von Mises应力峰值、融合器Von Mises应力峰值、椎间盘应力及椎体活动度情况。结果与结论：(1)融合器植入高度适中组对应的融合器Von Mises应力峰值和C₃-C₇椎体Von Mises应力峰值低于融合器植入高度较低组和融合器植入高度较高组;(2)植入不同高度融合器后C4/5椎间盘应力差异较为明显;(3)融合器植入高度较高组C     

模拟猪颈椎C5/6椎间盘摘除椎弓根螺钉后路固定联合不同融合器融合的即刻应力应变分析

文题释义： 生物力学：是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。 应变电测法：基本原理是用电阻应变片测定构件表面的线应变,再根据应变-应力关系确定构件表面应力状态。这种方法是将电阻应变片粘贴的被测构件表面,当构件变形时,电阻应变片的电阻值将发生相应的变化,然后通过电阻应变仪将此电阻变化转换成电压(或电流)的变化,再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压(或电流)的信号,由记录仪进行记录,就可得到所测定的应变或应力。 背景：后路减压椎弓根螺钉固定结合椎间植骨融合是治疗颈椎间盘突出的重要方法,模拟C_5/6椎间盘摘除椎弓根螺钉后路固定椎间融合即刻的应变电测量鲜有报道。 目的：对比分析颈椎 C_5/6椎间盘摘除、椎弓根螺钉后路固定联合不同融合器椎间融合即刻产生的应力及应变。 方法：18个猪颈椎标本按随机数字表法分为3组,分别为骨笼融合组、PEEK融合组及钛网融合组(n=6)。各组均模拟C_5/6椎间盘摘除、椎弓根螺钉后路固定,之后分别应用不同融合器进行椎间融合。融合前、后分别在椎弓根螺钉固定部位椎体下方、融合器融合部位椎体边缘、相邻椎体边缘粘贴电阻应变片,以静态电阻应变仪测量各组标本在压缩状态下各测点的应变值,由应力公式计算出各组颈椎标本椎弓根螺钉后路固定融合器融合前、后各测点的应力值。 结果与结论：①在相同载荷作用下,融合后钛网融合组各测点的应变和应力均小于骨笼融合组和PEEK融合组,差异有显著性意义(P < 0.05);②在相同载荷作用下,融合后骨笼融合组各测点的应变和应力均大于PEEK融合组,差异有显著性意义(P < 0.05);③提示体外模拟C_5/6椎间盘摘除、椎弓根螺钉后路固定,置入不同的融合器后应力、应变均发生了变化,因此选择合适的椎间融合器可降低应力集中对邻近节段产生的影响。 ORCID: 0000-0002-1522-706X(冯涛) 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     

不同腰椎融合器对邻近节段影响的生物力学研究

本研究模拟了适用于3种腰椎融合术的融合器植入腰椎L3、L4节段的情况,对单独植入不同融合器时,对邻近节段的生物力学影响进行分析.建立并验证了一例基于CT断层扫描的腰椎L2至L5的有限元模型.椎间盘切除术、部分椎板切除或小关节切除和融合器植入等处理也通过有限元模型进行模拟,在L2腰椎上表面施加400 N的预载荷和±7.5 N·m的纯弯矩,比较和分析无损模型和不同融合器单独植入后,腰椎邻近节段在4种动作下(前屈、后伸、侧弯和轴向扭转)运动范围和邻近节段椎间盘内最大主应力变化.结果表明,单独植入时,前路融合器能提供更好的邻近节段稳定性,但与经椎间孔的融合器相比差别较小,后路融合器会显著增大邻近节段活动范围和邻近椎间盘内应力.     

颈椎前路椎体间微创融合器的生物力学实验研究

目的评价植入镍钛记忆合金微创融合器(NiTi-TFC/C)的颈椎节段的稳定性及压缩力学性能。方法采集24只羊颈椎标本随机分为4组,每组6份,四组处理分别为:单取髓核组、自体髂骨植骨组、微创融合器组和钛制融合器组(InterFix)。所有标本进行前路减压,并对后3组进行椎间融合术。分别对各组标本进行生物力学测试并进行比较。结果微创融合器组与钛制融合器组在强度、刚度及扭转力学等方面无显著性差异(P>0.05)。而微创融合器组与自体髂骨植骨组具有显著性差异(P<0.05)。最大承载力为12050N。结论该微创融合器强度大、刚度高、抗扭转能力强,具有良好的抗压能力,为颈椎融合提供新型的融合装置。     

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。     

颈椎桥形连接融合器进行双节段以上椎间融合的效果评价

背景：颈椎前路钢板置入内固定被认为是颈椎前路多节段椎间盘切除和融合的标准治疗,但是,颈前路植入钢板有着很多金属植入物相关并发症的风险。 目的：分析和比较使用颈椎桥形连接融合器和Cage椎间融合器+颈椎前路钢板置入内固定进行颈椎前路2节段以上椎间融合的有效性。 方法：纳入54例2节段以上颈椎间盘突出接受颈椎前路减压和融合治疗的患者,分别使用颈椎桥形连接融合器进行颈椎前路椎间融合(n=30)和Cage椎间融合器与颈椎前路钢板固定系统进行椎间融合(n=24)。使用日本骨科学会(JOA)量表系统评价临床结果,椎间融合后3,6个月依据X射线检查评价颈椎前凸角、椎体间高度和颈椎融合状态。 结果与结论：对桥形连接融合器和Cage椎间融合器组的平均随访时间为6个月。两组患者均获得骨性融合,平均愈合时间为5.5个月。桥形连接融合器组平均JOA评分由治疗前(7.4±0.4)分,提高到治疗后3个月(14.3±0.5)分,治疗后6个月(14.5±0.8)分,Cage椎间融合器组平均JOA评分由治疗前(7.6±0.7) 分,提高到治疗后3个月(13.9±0.4)分,治疗后6个月(14.0±0.6)分,且有显著性差异。治疗后两组的颈椎前凸角和椎间隙高度均较治疗前有显著性改善。说明该植入体植入后能有效恢复颈椎的生理曲度,避免出现螺钉钢板固定并发症,疗效确切。     

不同单节段颈椎前路椎间融合系统对邻近节段的生物力学影响

目的对比Zero-P零切迹颈椎前路椎间融合固定系统和Cage-Plate融合系统对相邻节段的生物力学影响,为单节段颈椎病的治疗远期临床疗效提供参考。方法选择正常人CT扫描数据建立颈椎C1~7有限元模型,在验证模型的有效性后,分别建立在颈椎C5~6植入Zero-P和Cage-Plate融合系统的有限元模型。分别加载1.5 N·m扭矩模拟颈椎前屈、后伸、侧弯和旋转运动,对比正常情况下颈椎和分别植入Zero-P与Cage-Plate融合系统后相邻节段活动范围(range of motion,ROM)变化和椎间盘髓核、纤维环、终板及小关节上的应力。结果两种颈椎融合器植入后,C4~5椎间ROM增大20%,但C6~7椎间ROM增大120%,C4~5、C6~7髓核上的应力分别增大78%、110%,相邻节段终板和纤维环上的应力均有所增大。结论 Cage-Plate和Zero-P融合系统植入后均会引起相邻节段ROM增大,以及相邻椎间盘髓核、纤维环和小关节上应力增大,长远上会引起邻近节段的病变。但Cage-Plate和Zero-P融合系统对邻近节段的生物力学影响没有本质区别。     

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。     

腰部椎间孔韧带的观测

用胎儿，儿童及成人脊柱标本，共２０例，研究腰部椎间孔韧带，在上述标本中均发现椎间孔韧带，共１９５条，其中横孔上韧带２０条，横孔下韧带１１９条，体横上韧带３１条，本横下韧２５条。横孔上，下韧带带主要分布于上腰部椎间孔内，尤以Ｌ１椎间孔内多见。     

腰神经根的应用解剖及CT影像研究

目的：为临床提供腰神经根各段与椎间盘关系的解剖学基础及ＣＴ资料。方法：在２１具成人脊柱腰段标本和１００例青壮年ＣＴ片上观测了腰神经根各段的毗邻及其与椎间盘的距离。结果：Ｌ２～Ｓ１神经根在硬膜囊内段紧贴硬膜囊前壁；在出硬膜囊处与相邻上椎间盘下缘间的距离由Ｌ２至Ｓ１神经根递减；在出椎间孔处神经根与下位椎间盘中部断层间的距离平均值：Ｌ２～４神经根为６．０ｍｍ左右，Ｌ５神经根为５．０ｍｍ左右。结论：当Ｌ４、５、Ｌ５、Ｓ１椎间盘向后外侧突时，Ｌ５神经根最易受累，当椎间盘向椎间孔方向侧突时，由Ｌ２至Ｓ１神经根受累的可能性逐渐增大     

Nerve root to lumbar disc relationships at the intervertebral foramen from a surgical viewpoint: An anatomical study

The objective of this study was to analyze relationship of the intervertebral disc to the nerve root in the intervertebral foramen. Fourteen formalin-fixed cadavers were studied and measurements were performed. At the medial line of the neural foramen, the disc-root distance gradually increased from L1-L2 to L5-S1. The shortest distance between the disc to nerve root was L1-L2 (mean, 8.2 mm) and the greatest distance was found at L3-L4 (mean, 10.5 mm). In the mid-foramen, the disc-root distance decreased from L1-2 to L5-S1. The shortest distance from the disc to nerve root was found at L5-S1 (mean, 0.4 mm); and the greatest distance, at L1-L2 (mean, 3.8 mm). For the lateral line, the distance between an intersection point between the medial edge of the nerve root and the superior edge of the disc and lateral line of the foramen consistently increased from L1-L2 to L5-S1. The shortest distance from nerve root to the lateral border of the foramen, at the point where the nerve root crosses disc was at level L1-L2 (mean, 2.6 mm), the greatest distance, L5-S1 (mean, 8.8 mm). The width of the foramina progressively increased in a craniocaudal direction (mean, 8.3-17.8 mm from L1-2 to L5-S1, respectively). The mean height of the foramina was more or less the same for disc levels (range, 19.3-21.5). The results showed that nerve roots at lower levels traveled closer to the midline of the foramen. This morphometric information may be helpful in minimizing the incidence of injury to the lumbar nerve root during foraminal and extraforaminal approaches.     

颈椎椎间盘的解剖学测量

颈椎椎间盘退变及病变是引起颈肩痛的常见原因之一。近年来许多学者对颈椎椎间盘的形态学及生物力学特征作了较系统的研究。但以往认为颈椎间盘突出症较少见。对颈椎髓核位置、椎间盘前、中、后三部分高度解剖学测量的文献报道较少。本研究在青年新鲜尸体的颈椎上。对颈椎髓核位置、椎间盘前、中、后三部分高度等,做了较为系统的解剖学测量。旨在为人体解剖学积累资料,为临床应用提供形态学依据;并对其临床意义进行了讨论。     

腰部纤维环的应用解剖

本文对30例(男18,女12)成人尸体的腰部L_(3-4)、L_(4-5)和L_5-S_1纤维环的形态进行了研究,测量了前部、后部、左、右侧部的宽度及其面积,同时测量了整个椎间盘的面积。根据纤维环前,后部宽度的关系将其分为三个类型。旨在为临床应用提供资料,同时为椎间盘的有关生物力学研究提供形态学依据。     

综合疗法治疗腰椎间盘突出症

本文对67例腰椎间盘突出症住院患者采用牵引为主,辅以按摩、针灸、超短波治疗,并配合中药口服,进行综合疗法的治疗。三疗程后,取得满意疗效,总有效率87.5%,且12个月及24个月的复发率低,均优于单一疗法,为临床治疗腰椎间盘突出症的物理治疗提供了值得探讨的新思路。     

可控牵张力对山羊腰椎间盘退变的影响

目的 探讨轴向牵张力对山羊椎间盘退变（intervertebral disc degeneration, IDD）的影响。方法 选取24只6~8月龄雄性山羊,采用弹性应力装置以40 N轴向压缩力诱导,构建山羊IDD模型,在IDD模型构建完成后,随机分为6组（A~C组为对照组,D~F组为实验组）,并将压缩力转换为牵张力,A~C组牵张力0 N,D~F组牵张力40 N,牵张持续时间分别为4、6、8周。利用影像学（X线、磁共振成像）及病理组织学（HE染色、免疫组化）评估椎间盘退变及再水化程度。结果 随着牵张时间的延长,实验组椎间隙高度指数（disc height index, DHI）增加;Pfirrmann分级提示在牵张6周时,实验组退变程度最低;HE染色提示椎间盘内髓核细胞增多;免疫组化显示髓核Ⅰ型胶原呈先减少后增多的变化趋势,髓核Ⅱ型胶原呈先增多后减少的变化趋势。结论 在合适的时间内,一定的牵张力能够促进山羊IDD修复及其再水化。研究结果为临床牵引治疗IDD性腰痛提供新的思路和理论依据。     

侧路与后路单椎间融合器联合单侧钉棒置入治疗腰椎退行性疾病

背景：腰椎不稳、腰椎间盘突出症、椎间盘源性腰腿疼等腰椎退行性疾病常需实施椎间融合,但采用哪一种植入物进行植入好？还存在争议。目的：比较L_4、5侧路单椎间融合器椎间融合与传统开放后路单椎间融合器联合单侧钉棒内固定的椎间融合治疗腰椎退行性疾病的疗效。方法：回顾性分析符合标准的L_4、5单节段退变患者的临床资料,其中30例行侧路单椎间融合器内固定治疗(试验组),45例行后路单椎间融合器联合单侧钉棒内固定的椎间融合(对照组),比较两组疗效。结果与结论：两组患者均获随访,随访时间10-37个月,平均13个月。两组切口均Ⅰ期愈合,试验组1例出现内固定后椎间融合器移位但无相应症状发生。两组患者治疗后有效率、住院天数、引流量比较差异无显著性意义(P > 0.05),植入治疗时间及植入治疗中出血量试验组优于对照组(P < 0.05),两组患者的治疗后ODI及JOA评分较治疗前有明显变化,差异有显著性意义(P < 0.05),但两组之间比较差异无显著性意义(P > 0.05)。两种方式治疗部分腰椎退变性疾病效果相当,但侧路单椎间融合器内固定创伤小、治疗后恢复快。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;组织工程全文链接：     

人体腰椎间盘的三维有限元分析

本文报道了应用三维有限元方法对腰椎间盘应力分布的分析结果。正常椎间盘纤维环在人体直立位、前屈位和后伸位时应力明显集中于后侧与后外侧,平均应力水平以后伸位时最高(P<0.01)。当椎间盘退变后,纤维环的平均应力水平比正常时显著降低(P<0.01)。这些结果具有一定的临床意义。作者认为,腰椎间盘突出症的发生与其局部应力异常增高有关,而椎间盘的退变又将增大腰椎其余部分的承载。作者还就腰椎屈伸活动对于椎间盘的作用进行了讨论。