胸腰椎骨折四种不同内固定的生物力学测试与比较

目的：通过生物力学测试，对4种椎弓根内固定器进行评价和比较，以提高脊柱内固定复位内固定效果，使其更符合脊柱生物力学原理，为临床服务。方法：采用新鲜脊柱标本8具，造成胸腰段不稳定骨折，采用4种不同内固定器加以固定，测定它们的生物力学性能，对照比较。结果：胸腰椎骨折采用MRF脊柱内固定，在脊柱强度、刚度和稳定方面比其他3种内固定器械来得强，均具有显著性差异（P＜0．01）。结论：采用MRF脊柱内固定器作脊柱固定，既符合生物力学原理，又具有更强的整复固定性能，临床应用前景广阔。     

膨胀式脊柱椎弓根螺钉固定的生物力学研究

目的:测试膨胀式椎弓根螺钉(expansivepediclescrew,EPS)的骨-器械界面强度及耐疲劳强度,评价EPS的脊柱后路固定强度。方法:100个新鲜小牛腰椎随机分成A、B、C三组,以USS,Tenor,CDH螺钉为对照螺钉,分别对EPS进行最大旋出力矩实验、轴向拔出实验和翻修实验,记录最大旋出力矩(Tmax)、最大轴向拔出力(Fmax)和翻修后最大轴向拔出力。并在超高分子聚乙烯材料上对螺钉进行150万次的周期载荷疲劳实验。结果:EPS的Tmax、Famx显著大于三种对照螺钉(P<0.01)。EPS翻修时的Fmax亦显著高于对照螺钉(P<0.05)。150万次周期载荷疲劳实验完成后,四种螺钉均未出现疲劳折断现象。结论:EPS较目前常使用的非膨胀椎弓根螺钉有更好的脊柱固定作用及翻修性能,其耐疲劳强度与其它三种螺钉相当。     

增加载荷分享的动力椎弓根螺钉固定器的稳定性及其意义

目的：比较增加载荷分享的动力椎弓根螺钉固定器（dynamic device,DD)与其相对的坚强固定器（rigid device,RD)的稳定性,并探讨动力固定器的生物力学作用。方法：在7例新鲜成人尸体T10－T4脊柱标本,模拟L1骨折后安放DD和RD,进行脊柱三维运动范围和前屈－压缩刚度测试。结果：DD与RD能在屈伸,侧弯运动方向上显著增加节段稳定性,使轴向旋转运动恢复至正常运动范围。DD比RD屈伸运动范围增加40％,前屈－压缩刚度减小24．1Nmm。结论：2种脊柱内固定器均能稳定所损的脊柱,但动力椎弓根螺钉固定器的设计可在不牺牲脊柱固定稳定性的前提下,增加载荷分享,减少应力遮挡和应力集中,符合弹性固定原则。     

椎弓根螺钉生物力学研究新进展

椎弓根螺钉作为一种较为优良的脊柱内固定手段，近几年来已越来越广泛地应用于临床实践中。本文就生物力学研究与椎弓根螺钉最新进展进行综述。     

椎弓根外侧壁破坏对脊柱椎弓根钉内固定生物力学强度的影响

目的探讨椎弓根螺钉内固定术中椎弓根外侧壁穿破后,向内侧重新定向后打入矫正螺钉(redirectionally correctly placed pedicle screw,RS)对脊柱内固定的生物力学影响。方法 6只市售家猪,体重95~105 kg,雌雄不限。取其新鲜腰椎标本30个(L1~5椎体各6个)。每个椎体标本一侧椎弓根打入最佳位置的椎弓根螺钉(optimu m placed pedicle screw,OS);对侧在椎弓根和椎体连接处破坏椎弓根外侧壁,然后拧入RS螺钉。分别测量每个椎弓根钉最大拧入扭矩、锁紧扭矩、螺钉松动力和轴向拔出力。结果 OS螺钉和RS螺钉的最大拧入扭矩分别为(111.4±8.2)N·cm和(78.9±6.4)N·cm,差异有统计学意义(Z=3.038,P=0.002);OS螺钉和RS螺钉的锁紧扭矩分别为(86.3±7.7)N·cm和(59.7±5.3)N·cm,差异有统计学意义(Z=2.802,P=0.005)。OS螺钉和RS螺钉的螺钉松动力分别为(76.3±6.2)N和(53.0±5.8)N,差异有统计学意义(Z=2.861,P=0.004);OS螺钉和RS螺钉的轴向拔出力分别为(343.0±12.6)N和(287.0±10.5)N,差异有统计学意义(Z=2.964,P=0.003)。结论与OS相比,椎弓根外侧壁破坏后RS在最大拧入扭矩、锁紧扭矩、螺钉松动力和轴向拔出力方面均显著降低,强化螺钉可能是较好的补救方法。     

不同矢状角度置入椎弓根螺钉的拔钉生物力学研究

目的 观察椎弓根螺钉不同矢状成角置入后单个椎体的拔钉生物力学特点,为临床置钉提供理论依据.方法 采用猪新鲜L1共12个椎体标本,将24侧椎弓根分三组,按不同矢状成角0°组、10°组、-20°组置人椎弓根螺钉,测出最大轴向拔出力.结果 -20°组椎弓根螺钉拔出力及拔出能量最大,0°组最小,10°组界于二者之间;三组之间最大拔出力及拔出能量两两比较P＜0.05.提示各组之间差异均有统计学意义.结论 矢状面成角置钉对螺钉的把持力大于0°角置钉,随置钉角度的增加,螺钉把持力也增大.     

改进第一骶椎椎弓根螺钉进入法的解剖学研究临床应用

目的 改进Ｓ１椎弓根螺钉的进入方法。方法 选取２０具完整成人骶骨标本,测量Ｓ１下列指标：椎弓根尾偏角、椎弓根高度、椎弓根后投影、螺钉通道长度（ＬＳＰ）及螺钉通道（ＳＰ）内偏角。同时观察椎弓根横断面、矢状面及骶骨冀轴线面骨小梁的分布情况。在测定的基础上,确定改进进钉点及其角度。临床应用５３例,男２１例,女３２例;年龄２５～６５岁,平均４４．４岁。按Ｍｅｙｅｒｄｉｎｇ分度方法,Ⅰ度２１例,Ⅱ度２７例,     

终板法伤椎植钉单节段内固定治疗不完全胸腰椎骨折的生物力学研究及临床应用

目的 对终板法伤椎植钉单节段内固定治疗胸腰椎单椎体骨折的生物力学及临床效果进行评价.方法 取猪的24个新鲜胸腰椎椎体标本,48个椎弓根,随机分成4组,分别应用"平行法"及3种不同"终板法"植钉,比较4种植钉法的抗拔出强度.同时回顾分析2003年3月至2006年6月应用该技术治疗的49例胸腰椎骨折患者手术前后伤椎的前后缘高度、后凸Cobb角、椎管内径及矫正丢失、顽固性腰痛、腰椎活动受限等并发症发生情况.结果 "终板法"椎弓根螺钉抗拔出强度明显高于"平行法","伤椎植钉"与正常椎体的"终板法"植钉具有相同的抗拔出强度.49例患者术后均得到良好复位及骨性融合,无内固定失败,无明显矫正角度丢失以及顽固性腰痛、腰椎活动受限等并发症.结论 终板法伤椎植钉单节段内固定能提供足够的抗拔出强度,临床疗效满意.     

经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折的生物力学及临床研究

 目的 通过生物力学测试及临床应用对经皮跨伤椎四钉内固定(万向钉固定)与开放手术四钉内固定(单向钉固定)进行比较。方法 取 12具新鲜冰冻小牛腰椎标本 L1~L5节段,随机分为单向钉固定组与万向钉固定组。制备腰椎前中柱损伤模型,比较两组在模型上的运动范围。分别应用 Sextant经皮跨伤椎四钉内固定与开放跨伤椎四钉内固定治疗无神经功能损伤的胸腰椎骨折 25例和 35例,观察其中随访超过 12个月的 11例和 18例的即时复位效果、矫正度丢失情况。结果 (1)生物力学试验院万向钉固定组在各个方向的运动范围均大于单向钉固定组,其中在前屈、后伸方向的差异有统计学意义; 单向钉固定组在前屈、后伸、侧屈方向上的稳定性较完整标本大,差异有统计学意义; 万向钉固定组在前屈、后伸方向上的稳定性与完整标本比较差异无统计学意义。(2)临床应用院两组术前、术后伤椎前缘高度、矢状位 Cobb角的组间差异均无统计学意义; 两组术后伤椎前缘高度、矢状面 Cobb角与术前比较差异均有统计学意义; 末次随访时经皮跨伤椎四钉内固定组伤椎前缘高度丢失(9.9%±5.1%)大于开放跨伤椎四钉内固定组(5.3%±6.8%)。结论 应用 Sextant系统经皮椎弓根螺钉内固定治疗无须神经减压的胸腰椎骨折较开放手术创伤小,但随访中伤椎前缘高度丢失明显。生物力学试验显示其在前屈、后伸运动方向上的强度较弱。     

脊柱Denis B型骨折行单节段与双节段融合后生物力学强度比较

目的 比较脊柱Denis B型骨折行单节段与双节段融合后的生物力学强度.方法 选取因脊柱Denis B型骨折而行后路复位椎弓根螺钉固定+前路双节段融合和行前路单节段融合患者各1例,两例均为L1椎体爆裂性骨折的女性患者,年龄为45岁和41岁,Frankel分级分别为B级和C级.术后1年患者均达到影像学椎间融合标准.收集2例患者术后1年随访时的CT数据,包括行单节段融合患者取及未取椎弓根螺钉的CT数据,行双节段融合患者未取出螺钉的CT数据;将此三组数据导入Mimics软件建立T11～L2三维模型.建模后,将模型再次导入到有限元分析软件ANSYS,设定边界条件并施以260 N的轴向压力及10 Nm扭矩,模拟椎体前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋、右旋运动,观察三个模型在上述六个运动方向上的脊柱运动平均位移以及椎间融合后T11-12椎间盘的应力分布云图,并比较椎间盘的平均Von Mises应力.结果 双节段融合与单节段融合未取内固定组脊柱活动平均位移比较,差异无统计学意义.单节段融合取内固定组在上述六个运动方向上均明显高于双节段融合和单节段融合未取内固定组.在上述六个运动方向T11-12椎间盘平均Von Mises应力,双节段融合大于单节段融合取和未取内固定组,单节段融合未取内固定组大于取内固定组.结论 单节段融合手术在椎间融合满意的前提下,取出后路椎弓根螺钉可提高脊柱活动度,减少椎间盘应力,延缓椎间盘退变.     

胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定生物力学研究与临床应用

目的通过生物力学测试和临床应用对胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定进行评价。方法取5具新鲜小牛的胸腰椎脊柱标本（T12-L6），制作成严重前中柱损伤模型，应用椎弓根螺钉内固定，测试标本应用不同固定方法后在轴向压缩、屈伸和扭转实验中生物力学稳定性及长短椎弓根螺钉的拔持力，探讨伤椎固定对脊柱稳定性的影响。临床应用伤椎椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折19例。结果3种螺钉固定（8钉固定、6钉固定、4钉固定）方式，均能提高骨折失稳后脊柱的各向稳定性。而6钉固定（伤椎固定）与8钉固定对失稳脊柱的各向稳定性的加强程度较为接近（P〉0．05），且均高于4钉固定形式（P〈0．05）。临床观察表明，伤椎椎弓根内固定能利于骨折复位和脊柱生理曲度恢复，同时可有效的维持脊柱稳定性，减少术后伤椎高度丢失。结论生物力学测试证明胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定能加强脊柱的稳定性。临床应用表明伤椎椎弓根内固定在技术操作上是可行的，可更好的维持骨折的稳定，减少伤椎高度的丢失。     

四种下颈椎内固定技术初始稳定性的生物力学比较

目的比较四种下颈椎内固定技术在两种颈椎失稳模型中的初始稳定性，为其临床应用提供力学依据。方法应用6具新鲜人颈椎标本测定其正常值后，制成三柱损伤和前柱损伤模型。按顺序依次测四种内固定技术下的稳定性并进行比较：①后路侧块螺钉钢板(AP)，②前路自锁钢板 后路侧块钢板(OP AP)，③前路自锁钢板(OP)，④椎弓根螺钉钢板(TP)。结果三柱损伤模型中OP及AP在侧弯及旋转上达不到正常的稳定度。OP AP及TP在各向运动上达到稳定。前柱损伤模型则四种技术在各向运动均能达到稳定。两种模型中，AP稳定性强于OP，而弱于OP AP及TP，后两者间相似。结论OP可以稳定前柱缺损模型但不能稳定三柱损伤，不支持单纯前路钢板在临床颈椎三柱损伤中的应用；AP稳定性较高，但仍不能稳定三柱损伤模型；OP AP稳定性最强；TP固定较单纯前路或后路稳定性更强，基本上达到OP AP固定后稳定度。     

新型和传统寰椎椎弓根螺钉生物力学稳定性的有限元分析

目的验证新型寰椎椎弓根螺钉离体生物力学稳定性。方法通过CT扫描获取1名健康成年男性志愿者C_(0~3)图像信息,应用Hypermesh 12.0等图像处理软件构建C_(0~3)三维有限元模型并验证其有效性。置入新型寰椎椎弓根螺钉并枢椎椎弓根螺钉或传统寰椎椎弓根螺钉并枢椎椎弓根螺钉建立2种内固定模型,观察其前屈、后伸、侧曲、扭转等加载条件下C_0/C_1、C_1/C_2、C_2/C_3的活动度及内固定的应力分布,比较2种内固定的生物力学特性。结果置入新型螺钉后C_1/C_2扭转活动度比传统螺钉减少20.331 8%,其他加载条件下活动度基本等同。在侧曲与扭转状态下,新型螺钉最大应力均小于传统螺钉,在前屈、后伸时最大应力相当。结论新型螺钉的生物力学稳定性与传统螺钉相当,在对抗扭转活动方面优于传统螺钉;新型螺钉使应力更加合理分散,最大应力减小,有助于降低内固定失效风险。     

改进型EdWards器械固定不稳定胸腰椎骨折的生物力学评价

目的评价改进型Edwards器械modifiedEdwardsinstrumentationMEI固定不稳定胸腰椎骨折即刻和承受周期性载荷后的稳定性,并与CCD器械相比较。方法在12具新鲜成人胸腰椎标本T9～L5的L1椎体上制备楔形骨折模型,分为两组,分别采用MEI和CCD内固定器恢复脊柱的稳定性。对固定后的脊柱施加0.5Hz的疲劳载荷共1500次,然后评价正常、损伤、固定和周期性加载后胸腰椎节段进行前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转等运动时的稳定性,经脊柱三维运动测量系统测出脊柱节段的运动范围。结果1L1椎体压缩骨折后,胸腰椎在6个运动方向上均出现不稳。2MEI固定后,T12～L2节段前屈、后伸和侧弯运动的范围均小于对照组,但轴向旋转运动范围大于对照组;周期性加载后胸腰椎节段在所有方向上的运动范围均有所增加,以右侧弯最为明显P<0.01。3CCD固定后,T12～L2节段在6个方向上的运动范围均显著减小;与对照组相比,周期性加载后胸腰椎节段的运动范围也显著减小均P<0.05,但右侧弯除外。4CCD固定后,T12～L2节段左旋、疲劳后侧弯及旋转运动范围明显小于MEI固定组P<0.01或P<0.05。结论MEI固定可为脊柱前屈、后伸和侧弯运动提供即刻稳定性,但不能恢复旋转运动的稳定性;在周期性加载后,胸腰椎节段侧弯运动的稳定性丧失。而经CCD固定后,侧弯和旋转运     

不稳定型脊柱骨折脱位的内固定技术及进展

<正>脊柱骨折脱位常常造成严重的脊髓损伤,其治疗应充分考虑骨折脱位的类型、稳定性、脊髓损伤的程度以及合并其他损伤的程度。对不稳定型脊柱骨折脱位且伴有脊髓损伤者应手术治疗,目的是及时解除神经压迫,恢复和稳定脊柱序列,最大限度恢复残余脊髓     

计算机辅助设计腰椎融合器的生物力学评价

目的探讨新型计算机辅助设计腰椎椎间融合器和2种常用的椎间融合器在PLIF附加椎弓根螺钉术后的生物力学稳定性。方法选用经过检查无损伤(肿瘤、外伤、手术)的10具成人新鲜冰冻尸体脊柱标本(L4~S1)进行实验分组:①完整标本组;②行腰椎后路L4,5全椎板切除减压合并椎间隙单纯植骨组;③行腰椎后路L4,5全椎板切除减压、椎间隙单纯植骨合并L4,5椎弓根螺钉组;④行腰椎后路L4,5全椎板切除减压、椎间隙植骨CAPSTONE融合器植入合并L4,5椎弓根螺钉组;⑤行腰椎后路L4,5全椎板切除减压、椎间隙植骨OIC融合器植入合并L4,5椎弓根螺钉组;⑥行腰椎后路L4,5全椎板切除减压、椎间隙植骨CAD-CAGE融合器植入合并L4,5椎弓根螺钉组。各组随机顺序进行7项非损伤性加载,运用数字相关法对不同处理组术后腰椎即刻生物力学指标进行测定,并运用统计学方法分析。结果腰椎后路L4,5全椎板切除术后,与完整标本组和其他固定组相比,在屈曲、左右侧弯、左右旋转6个方向的动态加载下角位移和运动范围显著增大(P<0.01);行PLIF附加椎弓根螺钉固定术后各组,与完整标本和不附加椎弓根螺钉固定组相比,6个方向的动态加载下角位移和运动范围显著减小(P<0.01);使用椎弓根螺钉各个固定组之间比较,单纯椎间隙植骨组仅在屈曲方向的动态加载下角位移和运动范围显著增大(P<0.01),其他各个方向的动态加载下角位移和运动范围差异无统计学意义(P>0.05)。使用椎间融合器的3组之间比较,6个方向的动态加载下角位移和运动范围差异无统计学意义(P>0.05)。结论①腰椎全椎板切除后,腰椎稳定性显著降低。②附加椎弓根螺钉固定可以得到比完整状态更好的腰椎稳定性。③PLIF术式中,采用椎间融合器比不采用融合器,能够使腰椎得到更可靠的稳定性。④融合器外形设计的区别对稳定性影响甚微。     

A prospective cohort study comparing the VAS spine score and Roland–Morris disability questionnaire in patients with a type A traumatic thoracolumbar spinal fracture

The Roland Morris Disability Questionnaire (RMDQ-24) and the VAS spine score have been regularly used to measure functional outcome in patients with back pain. The RMDQ-24 is primarily used in degenerative disease of the spine and the VAS Spine is used in trauma patients. The aim of this study is to compare these scores and to see if there is a correlation in patients with a traumatic thoracolumbar spinal fracture. Prospective cohort study comparing the RMDQ-24 and the VAS spine score in patients with a traumatic type A fracture thoracolumbar spine fracture. Fifteen non-operatively patients (group one) completed 118 questionnaires and 17 operatively treated patients (group two) completed 140 questionnaires. Group one scored an average of 6.6 and 65.9 for the RMDQ-24 and VAS Spine, in group two this was 5.1 and 82.9. Spearman’s correlation test showed a significant correlation, in group one 0.83 and for the second group 0.87. RMDQ-24 and VAS Spine have a strong positive correlation in measuring disability in a group of patients with back pain because of a spinal fracture. In both non-operatively and operatively treated groups this correlation is significant.