下颈椎经椎弓根内固定的生物力学稳定性分析

经椎弓根固定是目前能提供三柱生物力学稳定性最可靠的脊柱后路内固定，具有很高的临床应用价值，但颈椎椎弓根毗邻结构复杂，螺钉置入风险很高，限制了其在临床的广泛应用。文章从颈椎椎弓根的形态，生物力学性能，椎弓根螺钉内固定技术和固定系统，手术导航，手术的适应证、禁忌证及并发症等不同研究侧面，总结国内外学者在以上相关领域，有关椎弓根固定在下颈椎疾病治疗方面的应用和进展，认为椎弓根固定虽然有很高风险，但通过术前精确测量椎弓根形态、术中结合各种新辅助技术、配合手感，下颈椎经椎弓根内固定的风险将降低，其在临床应用将越来越广泛。     

腰椎融合固定和非融合固定生物力学分析

目的探讨腰椎Isola椎弓根钉系统内固定和DIAM固定后椎体的生物力学特性的变化。方法 9具尸体腰椎(L1～5)标本建立力学测试模型,分为A:正常对照组;B:腰椎DIAM固定组;C:腰椎Isola椎弓根钉系统内固定组。应力加载方式为轴向压缩、前屈、后伸、侧屈等4种,测试各种工况的生物力学变化。结果采用DIAM固定,腰椎的集中应力被分散,同时起到了固定的作用。Isola椎弓根钉系统内固定同样能使椎体稳定,但是坚强内固定较正常椎体应力下降过大,形成应力遮挡,增加了邻近节段的应力水平。结论 DIAM棘突间植入物能够改善由于后部结构缺损造成的脊柱稳定性降低。Isola椎弓根钉系统能增强腰椎的稳定性,但融合相邻节段的应力增加。     

牵引对颈椎稳定性影响的生物力学研究

目的：探讨不同牵引重量对颈椎稳定性的影响。方法：采用五具意外伤亡的新鲜尸体颈椎标本（Ｃ１～７）先后制成正常和Ｃ５－６椎间盘部分切除的颈椎生物力学模型,运用生物力学电测技术观察不同牵引重量对颈椎稳定时的总体位移和椎间盘位移的影响。结果：７５Ｎ压缩载荷下,切除组比正常组的压缩载荷－位移增加２７％（Ｐ＜０．０１）,椎间盘膨出位移增加５９％（Ｐ＜０．０１）。牵引下颈椎压缩载荷－位移转向拉伸载荷－位移,其在两组中均随着牵引量的增加而增加。前屈１５度４,６,８ｋｇ牵引下,切除组比正常组的位移分别增加２２％,７％,１７％（Ｐ＜０．０５）,椎间盘位移也呈类似变化。牵引后的二种位移增加幅度以４～６ｋｇ时较适度。结论：椎间盘急慢性损伤后,颈椎稳定性下降,对部分颈椎病患者采用轻度前屈位４～６ｋｇ的牵引方法,符合颈椎的生物力学原理。     

脊柱内固定椎弓根螺钉置入后生物力学的稳定性

背景：椎弓根螺钉内固定系统由于具有牢固的三维固定效果、良好的生物力学稳定性以及较好的复位和矫正畸形作用,被广泛用于脊柱外科,但椎弓根螺钉系统松动、折断及螺钉拔出等并发症仍是导致内固定手术失败的主要原因. 目的：分析脊柱内固定植入物椎弓根钉的生物力学及稳定性探索. 方法：应用计算机检索万方、维普和PubMed数据库中1999年1月至2011年12月关于椎弓根钉植入后生物力学评价相关的文章,以“椎弓根钉,脊柱,内固定,稳定性,生物相容性”为关键词进行检索.选择脊柱内固定植入物生物力学及评价相关的文献,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.初检得到260篇文献,根据纳入标准选择40篇文章进行综合分析. 结果与结论：要提高椎弓根螺钉系统对脊柱固定的稳定性,可通过改进内固定材料、设计和操作技术以分散固定界面应力,但对螺钉的改进受椎弓根和椎体大小的限制,如何从内固定系统装置上来增强固定效果,有待进一步研究.作者认为椎弓根螺钉植入后的稳定性评价应该结合动物实验和临床研究,包括椎弓根螺钉材质、置入位置、角度、固定装置等因素,还应该针对患者个体化因素进行,即对椎弓根螺钉置入遵循个体化原则,对每一个不同的椎弓根施以不同的置钉入点、方向及螺钉.     

髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的生物力学评价

背景:腰骶骨盆间的固定技术临床应用较多,但作者尚未查到一种既安全又牢固且较成熟的理想的内固定方法.目的:探讨骼骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的稳定性.设计、时间、地点:对照实验,于2006-0112007-12在中山大学生物力学研究室完成.材料:因创伤致死男性成人尸体6具,采用新鲜冷藏的腰骶椎、骨盆标本;髂骨钉为8.5mm×100mm、L5椎弓根钉为6.5mm×45mm、S1椎弓根钉为6.5mm×35mm,均由美国枢法模公司提供;测试用美国MTS855型微型生物力学测试机.方法:实验分为4组:无固定组和3种固定组,即髂骨翼拉力螺钉、L5～S1椎弓根钉棒系统、髂骨钉与L5椎弓根钉连接系统.对固定组试件分别与无固定组进行生物力学稳定性比较.主要观察指标:各组旋转、侧弯、前屈、后伸的三维运动数据.结果:在3个固定组中,采用髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统固定在腰骶骨盆固定中的稳定性最好,各种运动状态下的活动度均明显减少,在6.4Nm力矩下的三维运动度为:旋转(1.07±0.86)°、侧弯(0.95±0.47)°、前屈(1.22±0.67)°、后伸(1.80±0.73)°;髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统组腰骶骨盆间稳定性明显强于无固定组,差异有显著性(P<0.01).结论:髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术具有维持腰骶骨盆间稳定的生物力学优势.     

颈椎前路钢板内固定系统在脊柱内固定中的生物力学特性

颈椎前路钢板内固定系统可明显增强颈椎的稳定性，并使植骨融合率得到提高，减少植骨相关并发症。目前临床应用的多为单皮质螺钉固定的带锁钢板，根据锁定机制的不同，带锁钢板可分为限制性钢板和非限制性钢板，分别以Orion钢板和Zephir钢板为代表，Orion钢板独特的设计可有效防止松质骨螺钉的脱出和滑移，使固定节段瞬间即获得有效的稳定，但Orion钢板的坚强固定会产生应力遮挡，影响融合效果，Zephir钢板通过固定椎体的螺钉在角度上或者位置上的微动来达到动力加压的效果，可使植骨块与植骨床之间紧密接触，提高融合率。同种异体骨植入时，使用钢板固定能够保证节段间稳定，增加融合率，防止骨块脱落及下沉，最终促进同种异体骨被新骨替代。钛网植骨联合颈椎钢板内固定具有明显生物力学优势能，提供足够的重建后稳定，临床应用也取得了满意的疗效。     

人工颈椎间盘置换的生物力学系统评价

目的:评价人工颈椎间盘置换对颈椎运动范围及临近节段生物力学的影响.方法:以计算机检索方法检索中国期刊全文数据库中(CNKI:2005/2009)关于人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的临床随访、对照实验,检索词为"人工颈椎间盘置换、生物力学".检索后对每项研究的资料结果进行提取、分析.结果:共有21项实验469例颈动脉狭窄患者符合纳入标准,分析结果显示人工颈椎间盘置换后脊髓功能JOA评分较置换前明显升高.置换节段稳定并部分恢复了颈椎正常的活动范围.而且与颈前路减压植骨融合术相比,人工颈椎间盘置换未增加临近节段的关节活动范围和应力负荷,阻止或降低了临近节段的退变及颈椎活动范围减小的发生率,随访时影像学均未见假体移位、脱落、下沉等并发症发生.结论:人工颈椎间盘置换使颈椎运动范围得到一定保持,颈椎稳定性好,置换后对邻近节段影响较小,阻止了相邻节段的退变加速,是颈椎病治疗方面一种具有良好发展前景的治疗方法.但Fh于其临床应用时间短,其潜在的异位骨化、假体下沉、脱出等问题题仍有待于长期临床观察.     

下颈椎螺钉置入内固定过程中的生物力学特征

目的:从生物力学方面,总结金属材料螺钉置入内固定技术在下颈椎疾病领域的应用进展.方法:收集2000/2008发表的下颈椎螺钉置入内固定的生物力学分析和临床应用的文献22篇,从下颈椎螺钉置入内固定的解剖学基础、生物力学、临床应用及优缺点加以整理和分析.结果:不论是侧块螺钉置入内固定还是椎弓根螺钉置入内固定,以及经关节螺钉置入内固定,均能为下颈椎疾病提供更大的生物力学稳定性.结论:螺钉置入内固定是一种有效的下颈椎置入内固定技术,它可用于各种原因引起的下颈椎不稳、缺损,尤其是后柱的部分缺损.     

Posterior disk displacement: Morphologic assessment and measurement reliability—cervical spine

Background: Magnetic resonance imaging (MRI) is often used to assess for disk displacement after manipulation, but limited information about the true incidence of iatrogenic herniations exists. Preliminary data must be obtained concerning the size of different types of displacement to further assess this relationship. The reliability of chiropractic radiologists in assessing disks, and a comparison of measuring devices should be evaluated. Objective: To identify average measurements for normal and displaced disks and to assess the reliability of measurements by chiropractic radiologists. Study Design: Intraobserver and interobserver reliability study assessing cervical disk displacement on MRI scans. Methods: Three evaluators assessed the disks on 106 MRI scans. Six categories were assessed and compared. Thirty-seven scans were reassessed for intraobserver comparisons. Interobserver and intraobserver variations and measurement-device correlations were determined. Results: Interexaminer measurement reliability for the 2 devices was 0.80 to 0.84. Intraexaminer reliability ranged from 0.58 to 0.94. Interexaminer and intraexaminer agreement for the presence of disk displacement was 86% (κ = 0.69) and 78% to 85% (κ = 0.50-0.67), respectively; for the presence of osteophytes, 92% (κ = 0.54) and 86% to 95% (κ = 0.60-0.80); and for the classification of disk displacements, 76% (κ = 0.53) and 73% to 80% (κ 0.44-0.61). Distinguishing between normal versus bulged disks demonstrated the greatest classification disagreement. Clear size differences between the types of disk displacement were noted. The ruler and digitizer correlation coefficient was 0.96. Conclusions: Interexaminer and intraexaminer agreement were good to very good concerning measurements and fair to good concerning disk assessments. Different disk displacement types demonstrated obvious mean size differences. No significant mean difference in measurements between the ruler and the digitizer was noted. (J Manipulative Physiol Ther 2001;24:560-8)     

Experiences with the internal fixation of the cervical spine

During the period 1994-1999, 141 surgeries were performed cervical vertebra in the Department of Neurosurgery at the Copernicus Hospital in ?ód?; 62 of these were posttraumatic injuries. In cases of injury to the C1-C2 complex, anterior or posterior fixation was applied, ora a combination of both. In injuries involving the segment from C3 to Th1, fixation was done with the anterior approach, using autogenic or allogenic implants. We present here the treatment outcome for posttraumatic injuries treated surgically with the use of implants.     

两种固定器固定脊柱骨折脱位的生物力学分析

背景:胸腰椎脊柱骨折脱位的治疗方法主要是通过手术以内、外固定器械进行复位固定.脊柱骨折脱位固定治疗是国内外学者们研究的重要课题.目的:从生物力学角度对临床应用治疗脊柱骨折脱位的椎弓根钉和钢板固定器进行定量分析,为临床提供力学参数.方法:在日本岛津电子万能试验机上对模拟L_1椎体骨折脱位以钢板固定和以椎弓根钉固定标本进行前屈、后伸、压缩、扭转实验,实验速度为5 mm/min,在扭转试验机上进行扭转实验,实验速度为0.05(°)/s.以统计分析和配对t检验方法处理实验数据.结果与结论:实验结果表明各组压缩实验结果差异无显著性意义(P>0.05).椎弓根钉固定组左、右扭转角度小于钢板固定组(P<0.05).椎弓根钉固定组前屈、后伸位移小于钢板固定组(P<0.05).提示骨折脱位后钢板内固定效果不如椎弓根固定,而锥弓根钉内固定有利于促进骨折愈合和复位,所以椎弓根钉固定是一种较好的内固定方法.     

Biomechanical evaluation of a dynamic pedicle screw fixation device

BACKGROUND: Recent innovations in dynamic devices have promised a reduction in stress shielding, protection of adjacent segment degeneration, and decreased implant failure. However, there have been few studies comparing the biomechanical properties of a rigid device in comparison to a dynamic posterior fixation device. The purpose of this study was to compare the immediate stability of a new dynamic pedicle screw fixation device with an equivalent rigid device. METHODS: Six thoracolumbar cadaver spines (T10-L4) were fixed in a biomechanical testing frame. Pure moments of 10Nm were loaded in six directions: flexion, extension, right and left lateral bending, and right and left axial rotation. For each spine, four different stages were tested: intact, destabilization of the middle segment, fixation with the dynamic device, and fixation with the rigid device. Ranges of motion were measured using stereophotogrammetry. The specimens with each device were then subjected to flexion-compression loading for five cycles on a MTS 858 Universal Testing Machine. The average stiffness of the last three cycles was recorded. FINDINGS: Both dynamic and rigid devices were found to provide stability for the injured segment in flexion-extension and lateral bending. In axial rotation, the devices could restore the stability to levels similar to those in an intact spine. Results also indicated a slight increase in range of motion in flexion-extension and significant reduction in stiffness of flexion-compression with the dynamic device (P < 0.01), in comparison to the rigid device. INTERPRETATION: The dynamic device offers a system that may alter favorably the movement and load transmission of a spinal motion segment without sacrificing construct stability.     

颈椎椎弓根螺钉置入内固定的生物力学变化及其临床特性

背景:颈椎椎弓根钉由于其独特的三维稳定性,越来越多的学者对其进行更加广泛的研究.目的:综述颈椎椎弓根解剖特点及椎弓根螺钉置钉的安全性和临床应用.方法:应用计算机检索1994-01/2010-09 CNKI及PubMed数据库相关文章,中文检索词为"颈椎弓根螺钉",英文检索词为"cervical pedicle screws",共检索到文献292篇,最终纳入符合标准的文献43篇.结果与结论:通过文献检索获得目前一致的观点认为颈椎弓根内固定由于是三维固定,因此可以获得良好的生物力学.但是,由于颈椎弓根周围毗邻部特殊的解剖结构,潜在血管、神经根和颈髓损伤的危险性,置入内固定风险及难度大,所以临床应用要做到个体化置钉.     

颈椎椎弓根螺钉置入内固定的生物力学变化及其临床特性

背景：颈椎椎弓根钉由于其独特的三维稳定性,越来越多的学者对其进行更加广泛的研究。目的：综述颈椎椎弓根解剖特点及椎弓根螺钉置钉的安全性和临床应用。方法：应用计算机检索1994-01/2010-09CNKI及PubMed数据库相关文章,中文检索词为＂颈椎弓根螺钉＂,英文检索词为＂cervicalpediclescrews＂,共检索到文献292篇,最终纳入符合标准的文献43篇。结果与结论：通过文献检索获得目前一致的观点认为颈椎弓根内固定由于是三维固定,因此可以获得良好的生物力学。但是,由于颈椎弓根周围毗邻部特殊的解剖结构,潜在血管、神经根和颈髓损伤的危险性,置入内固定风险及难度大,所以临床应用要做到个体化置钉。     

颈前路钢板置入内固定加椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学评价

背景:C2/3椎间盘切除,钢板置入内固定加椎问植骨是治疗Hangman骨折的常用术式.该术式在临床应用广泛,但目前尚缺乏相关实验评价钢板置入内固定治疗Hangman骨折的生物力学特点研究.目的:评价钢板置入内固定+椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学稳定性.方法:6具正常成人新鲜冷冻颈椎,每一标本依次制作成以下3种状态组:即正常对照组、Ⅱ型Hangman骨折模型组、椎间植骨+钢板内固定组.按以上顺序应用脊柱三维运动试验机和三维激光扫描仪测试每一状态C2/3节段的三维运动范围.结果与结论:与正常对照组比较,Ⅱ型Hangman骨折模型组C2/3节段前屈、后伸、旋转及侧弯关节活动度均显著增大(P<0.05),钢板内固定+椎间植骨组旋转方向关节活动度显著增大(P<0.05);与Ⅱ型Hangman骨折模型组相比,钢板内固定+椎间植骨组C2/3节段前屈、后伸及侧弯关节活动度均显著减小(P<0.05).结果提示钢板置入内固定能够在前屈、后伸及侧弯方向恢复Ⅱ型Hangman骨折的稳定性,然而在旋转方向缺乏稳定作用,术后需辅以外固定以确保融合.     

Orion和Window颈椎前路钢板置入对颈椎稳定性影响的生物力学评估

目的:以Orion为代表的静力性钢板有较高植骨不融合率;Window钢板属动力性钢板,理论上有减少应力遮挡的作用,促进植骨融合。本文通过比较Orion和Window两种颈椎前路钢板生物力学特点对颈椎单椎间减压植骨融合模型稳定性的影响,为临床应用提供理论依据。方法:实验于2004-10/2005-05在上海大学生物力学研究所完成。①实验分组:取新鲜小牛颈椎标本12具,平均年龄1个月,随机数字表法分成两组,Orion组:用Orion钢板固定;Window组:用Window钢板固定;每组6具。②实验方法及评估:用生物力学测定仪测定正常颈椎C4/5节段在前屈、后伸、侧屈、旋转时的运动范围,然后切除C4/5椎间盘,制成模型,测定植骨加钢板,植骨块缩短1mm加钢板固定后颈椎相应节段在150N的载荷下的运动范围,植骨块的长度根据测量椎间隙的高度而定。结果:纳入小牛颈椎标本12具,均进入结果分析。Orion和Window钢板在前屈、后伸、侧屈、旋转时初始稳定性相似(P>0.05),其中Orion钢板在前屈时与正常颈椎相比稳定性提高,差异有显著性(P<0.05),在后伸、侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05);Window钢板与正常标本相比,在前屈、后伸时稳定性提高且差异有显著性(P<0.05),在侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05)。在植骨缩短后,两种钢板的稳定性均下降,Orion钢板在前屈时稳定性仍较正常颈椎好,差异有显著性意义(P<0.05),在后伸、侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05);Window钢板在前屈时稳定性比正常颈椎好,差异显著(P<0.05),在后伸时差异无显著性(P>0.05),在侧屈、旋转时不能达到正常颈椎的稳定性(P<0.05)。结论:Orion钢板在植骨与植骨块缩短后以及Window钢板在植骨后均能提供有效的稳定性,Window钢板在植骨缩短后不能提供有效的稳定性。     

Instrumental fixation of the cervical spine with Ti-mesh prosthesis: a preliminary report

This article describes the surgical treatment of the fractured body of a cervical vertebra, using the Codman Ti-mesh prosthesis according to the Harms method. This male patient had suffered a multiple fracture of the C6 cervical body; he required decompression of the nerve elements of the vertebral canal by C6 corporectomy and C5-C7 intervertebral fixation. A Ti-mesh prosthesis was filled with bone fragments from the fractured vertebra. A Caspar plate manufactured by Codman was used for C5-C7 intervertebral fixation. The chief advantages of the method applied here include shortening the duration of surgery and providing good, quick fixation.     

螺钉与钢板在骨盆骨折置入内固定应用中的生物力学评价

背景：骨盆骨折在临床中较为常见,植入内固定物方法多、难度大,如治疗不当,会引起骨盆周围软组织损伤、皮肤坏死、感染,是导致临床内固定治疗失败的重要原因之一.目的：从生物力学角度探讨骨盆骨折内固定治疗的最佳方法并评价其效果.方法：应用计算机检索2004-01/2011维普数据库中与骨盆骨折有关的文献.检索关键词为骨盆骨折;内固定;效果评价.纳入与螺钉、钢板内固定置入治疗骨盆骨折相关的文献进行分析.结果与结论：骨盆骨折是一种高能量的损伤,作为临床发生率逐年升高、致残率高和病死率高的一种疾病,进行相关生物力学研究有助于解释骨盆骨折的发生机制、骨折分型并对最终的治疗方式的选择有着非常重要的作用.骨折的解剖复位和牢靠的固定,以及螺钉、钢板的内固定技术都很重要,开发研制创伤小、感染率低、固定牢靠、相容性良好的内固定置入体,是目前治疗不稳定型骨盆骨折的重要方向.     

颈椎前路撑开钛板固定治疗下颈椎骨折脱位患者的护理

笔者总结了69例颈椎前路撑开钛板固定治疗下颈椎骨折脱位患者的护理。认为术前心理护理、牵引制动是手术成功的前提；术后正确的体位、观察呼吸变化、做好切121护理、并发症的预防及康复护理是促进患者康复的关键。     

肱骨髁上骨折张力带内固定的生物力学评价

目的为了解决肱骨髁上骨折治疗方法多样性和繁杂性,进行的生物力学测试及临床随访结果分析,寻找一种最佳治疗方案。方法采用经防腐处理的儿童离体上肢10具,制成肱骨髁上骨折模型,钢针张力带,交叉钢针,牵引固定,夹板固定,石膏固定,经纵向及偏轴加载后测出各种固定时骨折的稳定性及内固定物的抗弯及抗旋转强度;同时,总结1984/2003应用保守及手术治疗的肱骨髁上骨折患者648例,分析治疗效果及并发症的发生率。结果张力带钢针最稳定,承载最大,其次是交叉钢针、牵引、石膏夹板固定最差。在纵向加载(抗弯)能力中,钢针张力带内固定位移最小交叉钢针次之,经统计学检验,P<0.001,在偏轴加载(抗旋转)能力中,交叉钢针优于张力带钢针单明显优于其他固定P<0.001临床随访病例中张力带钢针优良率最高,达94.3%,其次是交叉钢针,牵引,石膏,夹板,此与力学结果相符。结论对于手术的患者,应首选钢针张力带内固定,因其结构稳固,具有加压作用,功能恢复和骨折愈合同步进行。闭式贯穿钢针内固定功能恢复时间较长,亦是首选的治疗方法,牵引,石膏夹板稳定性差,骨折易再移位,选择应慎重。