骶骨S2椎弓根外进钉固定的生物力学分析

背景：模拟骶骨骨折S2椎弓根钉外进钉固定拔出力与在拔出椎弓钉时的应变电测分析鲜有报道。目的：测量S2椎弓根外进钉固定拔出力与骶骨应变分布,为临床提供生物力学参数。方法：取正常国人新鲜尸体骶骨标本,以椎弓根钉外进钉方法固定于S2椎弓根,以小型力传感器与椎弓根钉固定装置连接测量椎弓根钉的拔出力,同时以动静态电阻应变仪,对预先粘贴在4个椎弓根螺栓固定边缘部位和骶骨不同部位的应变片进行应变电测量。1号进钉点位置为左侧第1骶后孔下缘最低点,2号进钉点位置为右侧第1骶后孔下缘最低点,3号进钉点为左侧第1骶后孔连线与骶外侧嵴的交点,4号进钉点为右侧第1骶后孔连线与骶外侧嵴的交点。测量椎弓根螺钉最大拔出力和骶骨各测点应变值。结果与结论：外进钉1号螺钉拔出力为（399.0±7.2）N,2号螺钉拔出力为（281.0±5.2）N,3号螺钉拔出力为（196.0±4.3）N,4号螺钉拔出力为（220.1±4.6）N。应变电测量最小应变发生在2号螺钉8号测点,应变为（13.5±1.1）με;最大应变发生在1号螺钉1号测点,应变为（96.8±6.5）με。提示S2椎弓根钉外进钉固定方法符合生物力学原理。     

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变分布规律

背景:国内外学者对骶骨骨折术式和骶2椎弓根钉固定方法进行了一定的研究,但对于骶2椎弓根钉固定螺钉拧紧力及在最大螺钉拧紧力作用下骶骨不同部位的应变分布规律研究少见报道.目的:研究骶2椎弓根钉固定拧紧力与骶骨应变分布,为临床骶2椎弓根钉固定术提供生物力学参数.设计、时间及地点:观察性实验,于2008-08在吉林大学力学实验中心完成.材料:取自正常国人新鲜尸体4具,均为男性,年龄25-30岁,由白求恩医科大学解剖教研室提供.方法:取正常国人新鲜尸体骶骨标本,以椎弓根钉内进钉方法固定于骶2椎弓根,以小型力传感器与椎弓根钉固定装置连接测量椎弓根钉的拧紧力,同时以动静态电阻应变仪对预先黏贴在4个椎弓根螺检固定边缘部位和骶骨不同部位的应变片进行应变电测量.1号进钉点位置为左侧第一骶后孔下缘最低点,2号进钉点位置为右侧第一骶后孔下缘最低点,3号进钉点为左侧第一骶后孔连线与骶外侧嵴的交点,4号进钉点为右侧第一骶后孔连线与骶外侧嵴的交点.主要观察指标:椎弓根螺钉最大拧紧力和骶骨各测点应变分布值.结果:内进钉1号螺钉拧紧力为(68.7±7.8)N,2号螺钉拧紧力为(81.1±5.6)N,3号螺钉拧紧力为(56.9±4.6)N,4号螺钉拧紧力为(57.5±6.5)N.应变电测量最小应变发生在1号螺钉8号测点应变为(18.6±2.6)×10<-6>,最大应变发生在2号螺钉2号测点应变为(92.6±6.4)×106.结论:骶2椎弓根钉术式符合生物力学原理.     

CRTER杂志“骨科植入物研究”栏目关于“脊柱外科植入物的生物力学”的热点文章题录：本刊学术部

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变分布规律 【关键词】骶2椎弓根固定：拧紧力：应变电测量：应变分布规律     

本刊已出版“脊柱外科植入物生物力学”热点文章题录：学术部

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变分布规律【关键词】骶2椎弓根固定;拧紧力;应变电测量;应变分布规律Spine2000脊柱三维运动分析系统评估腰椎椎弓崩裂后4种植人体内固定的生物力学【关键词】腰椎;脊柱损伤：内固定器：生物力学;组织构建.     

本刊已出版“脊柱外科植入物的生物力学”热点文章题录①：学术部

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变分布规律 【关健词】骶2椎弓根固定：拧紧力：应变电测量：应变分布规律 Spine 2000脊柱三维运动分析系统评估腰椎椎弓崩裂后4种植人体内固定的生物力学 【关键词】腰椎：脊柱损伤：内固定嚣：生物力学;组织构建     

定向灌注椎弓根螺钉的生物力学分析

背景:椎弓根螺钉内固定的可靠性取决于骨-螺钉界面把持力的维持.目的:分析定向灌注椎弓根螺钉强化椎弓根螺钉固定的生物力学效果.设计、时间及地点:对比观察试验,于2007-12在南方医科大学脊柱外科实验室和南方医科大学广东省生物力学重点实验室完成.材料:①标本取自6具新鲜成人尸体,由南方医科大学解剖实验室提供,T12～L5共36个椎体,随机选取30个椎体进行试验.②自行设计的定向灌注椎弓根螺钉由螺钉、螺母、定向灌注钉芯3个部分组成.③天津合成材料研究所生产的注射用Ⅲ型丙烯酸树脂骨水泥.标本试验机上固定标本使用上海第二医科大学口腔材料厂甲基丙烯酸甲酯粉和单体.④MTS858 Bionix材料试验机,拔出速率选用5.0mm/min.方法:对照组10个椎体一侧椎弓根放置直径6.5mm的空心侧孔椎弓根螺钉,另一侧放置实心螺钉,行最大轴向拔出力试验.修复组10个椎体行拔松螺钉后分别向空心和实心螺钉道注入甲基丙烯酸甲酯3～5mL,拧入螺钉,行最大轴向拔出力试验.强化组10个椎体置入空心侧孔螺钉和实心螺钉,用直径3.5mm的钻头分别导孔,注入甲基丙烯酸甲酯和拧入螺钉,再行最大轴向拔出力试验.10个空心侧孔螺钉和10个实心螺钉分别做剪切试验.主要观察指标:①最大轴向拔出力.②强化或修复后有无骨水泥渗漏.③最大剪切力.结果:①空心侧孔椎弓根螺钉对照组拔出力为(798.24±139.86)N,修复组为(1476.21±223.09)N,强化组为(1741.33±317.79)N:实心螺钉对照组拔出力为(904.374±212.03)N,修复组为(1828.42±239.68)N,强化组为(1783.374±250.49)N.对照组与修复组和强化组差别显著(P=0.000),强化组和修复组间差异无显著性意义(P=0.330).②定向灌注螺钉通过中空部分注入甲基丙烯酸甲酯,未见椎弓根外或椎管内有甲基丙烯酸甲酯溢出.③空心侧孔螺钉和实心螺钉最大剪切力分别为(3981.77±8.06)N和(3994.78±4.40)N.两样本均数统计学上差异无显著性意义.结论:定向灌注椎弓根螺钉注入甲基丙烯酸甲酯可显著增加椎弓根螺钉的稳定性,并能减少甲基丙烯酸甲酯向椎弓根外或椎管内溢出,适用于螺钉松动和拔出的修复固定.     

椎弓根融合器研制及添加聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥后的生物力学效果

背景修复椎弓根螺钉固定失效的方法有多种,但效果均不理想.目的为改善椎弓根螺钉的稳定性,探讨椎弓根融合器(以下均称空心侧孔椎弓根螺钉)置人时添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥强化椎弓根螺钉固定的生物力学效果.设计完全随机对照实验研究.地点和对象实验在华中科技大学同济医学院生物力学实验室和解剖室完成.实验对象为新鲜脊柱尸体(家属自愿贡献).干预用8具成人新鲜腰椎骨T11～L4,共48个椎体,随机数字法选择32个椎体,其中10个椎体一侧椎弓根放置直径6.5 mm的空心侧孔椎弓根螺钉,另一侧放置实心螺钉,行最大轴向拔出力(F-max)实验(对照组).拔出螺钉后分别向空心和实心螺钉道注入PMMA3～5 mL,拧入螺钉,行拔出试验(修复组).另选10个椎体置入空心侧孔螺钉和实心螺钉,用直径3.5 mm的钻头分别导孔,注入PMMA和拧入螺钉,再行拔出试验(强化组),并观察PMMA的分布范围.另外12个椎体作空心侧孔椎弓根螺钉的周期抗屈实验.10个空心侧孔螺钉和10个实心螺钉分别做3点弯屈(3pBend)试验.主要观察指标轴向拔出力,位移,最大折弯力.结果空心侧孔椎弓根螺钉对照组F-max为(855.0±207.5)N,修复组为(1 924.4±383.2)N,强化组为(1 943.3±535.8)n;实心螺钉对照组拔出力为(829.2±220.9)N;修复组为(1 853.5±387.4)N,强化组为(1 866.1±431.7)N.向空心侧孔螺钉中空部分注入PMMA,未见椎弓根外或椎管内由PMMA溢出.周期抗屈实验中,添加PMMA可使空心侧孔螺钉耐受更大的负荷或在同等负荷下仅产生较小的位移.空心侧孔螺钉和实心螺钉最大折弯力分别为(2 051.29±69.86)和(2 075.01±117.57)N,弹性模量分别为(23 941.8±1 467.4)和(24 991.8±1 962.3)N/mm2,能量吸收为(40.187 3±1.469 3)和(44.963 0±1.866 3)J.结论沿空心侧孔螺钉中空部分注入PMMA可显著增加椎弓根螺钉的稳定性,并能减少PMMA向椎弓根外或椎管内溢出,适用于螺钉松动和拔出的修复固定.     

CRTER杂志“骨科植入物研究”栏目关于“创伤骨科植入物的临床研究”的热点文章题录

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变加压螺丝钉内固定股骨颈骨折的蠕变实验 [关键词]加压螺丝钉;内固定;蠕变;力学性质应     

椎弓根融合器研制及添加聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥后的生物力学效果

背景：修复椎弓根螺钉固定失效的方法有多种，但效果均不理想。目的：为改善椎弓根螺钉的稳定性，探讨椎弓根融合器(以下均称空心侧孔椎弓根螺钉)置入时添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥强化椎弓根螺钉固定的生物力学效果。设计：完全随机对照实验研究。地点和对象：实验在华中科技大学同济医学院生物力学实验室和解剖室完成。实验对象为新鲜脊柱尸体(家属自愿贡献)。干预：用8具成人新鲜腰椎骨T11～L4共48个椎体，随机数字法选择32个椎体，其中10个椎体一侧椎弓根放置直径6.5mm的空心侧孔椎弓根螺钉，另一侧放置实心螺钉，行最大轴向拔出力(F-max)实验(对照组)。拔出螺钉后分别向空心和实心螺钉道注入PMMA3-5mL，拧入螺钉，行拔出试验(修复组)。另选lO个椎体置入空心侧孔螺钉和实心螺钉。用直径3．5mm的钻头分别导孔，注入PMMA和拧入螺钉，再行拔出试验(强化组)，并观察PMMA的分布范围。另外12个椎体作空心侧孔椎弓根螺钉的周期抗屈实验。10个空心侧孔螺钉和lO个实心螺钉分别做3点弯屈(3pBend)试验。主要观察指标：轴向拔出力，位移，最大折弯力。结果：空心侧孔椎弓根螺钉对照组F-max为(855．O&;#177;207．5)N，修复组为(1924．4&;#177;383．2)N，强化组为(1943．3&;#177;535．8)N；实心螺钉对照组拔出力为(829．2&;#177;220．9)N；修复组为(1853．5&;#177;387．4)N，强化组为(1866．1&;#177;431．7)N。向空心侧孔螺钉中空部分注入PMMA，未见椎弓根外或椎管内由PMMA溢出。周期抗屈实验中，添加PMMA可使空心侧孔螺钉耐受更大的负荷或在同等负荷下仅产生较小的位移。空心侧孔螺钉和实心螺钉最大折弯力分别为(2051．29&;#177;69．86)和(2075．01&;#177;117．57)N，弹性模量分别为(23941．8&;#177;1467．4)和(24991．8&;#177;1962．3)N／mm^2，能量吸收为(40．1873&;#177;1．4693)和(44．963O&;#177;1．8663)J。结论：沿空心侧孔螺钉中空部分注入PMMA可显著增加椎弓根螺钉的稳定性，并能减少PMMA向椎弓根外或椎管内溢出，适用于螺钉松动和拔出的修复固定。     

三维CT测量在骶髂关节个体化置钉中的应用

背景:骶髂螺钉直接固定复位后的骶髂关节,可提供足够的骨盆稳定性,其生物力学稳定性优于其他常用的内固定。目的:探讨三维CT测量在骶髂关节个体化置钉中的应用,为临床个体化置钉提供影像解剖学的依据。设计、时间及地点:测量实验,于2008-01/07在河北工程大学CT中心及解剖实验室完成。材料:成人骶髂关节标本8例,男女年龄不限,无脊柱疾病,由河北工程大学医学院解剖教研室提供,体积分数为0.1的甲醛处理。方法:每例标本的S1均经螺旋CT断层扫描后,图像输入到计算机软件,对图像进行处理,测量S1椎弓根骶髂关节的钉道直径,骶髂关节于髂骨后外侧面的进针点,骶髂关节螺钉的长度及进针方向,并根据数据模拟出各椎弓根的形态特点,依测量的数据和角度在标本上置钉,再行CT扫描观察螺钉在椎弓根内的位置。主要观察指标:骶髂关节螺钉参数的数值,置钉后椎弓根钉的在位率。结果:S1椎弓根宽为(24.6±2.7)mm,高为(19.1±2.9)mm,进针点至对侧前皮质的距离为(87.1±3.2)mm,进针方向与冠状面的夹角为(24.9±1.5)°,与矢状面夹角为(21.2±1.6)°,进针点与骼后上棘的距离为(37.5±2.6)mm,与骼后下棘的距离为(38.5±2.7)mm;与坐骨大切迹的距离为(43.2±4.6)mm,双侧16次穿钉,15枚骶髂关节螺钉完全在位。结论:利用三维CT测量的数据辅助,严格按照个体化椎弓根的轴线方向置钉,置钉的成功率较高。     

后凸成形和传统钉道骨水泥强化对骶骨钉松动的生物力学作用（英文）

背景：后凸成形骨水泥强化可应用于骨质疏松患者的腰椎椎弓根钉固定。目的：评价松动的骶骨钉经后凸成形和传统钉道骨水泥强化后的固定强度。方法：纳入9具骨质疏松症患者的新鲜尸体标本。在同一骶骨标本上,分别测试单皮质和双皮质骶骨椎弓根钉最大拔出力后,分别建立传统钉道骨水泥强化与后凸成形骨水泥强化椎弓根钉固定模型。在MTS材料试验机上,对螺钉尾部施加2 000次周期性压力载荷后,进行螺钉最大拔出力测试。结果与结论：9个标本的骨密度均值为0.71 g/cm2（0.61～0.77 g/cm2）。4种骶骨钉固定技术单皮质、双皮质、传统钉道骨水泥强化和后凸成形骨水泥强化骶骨钉的平均最大拔出力分别为203,325,437及565 N。双皮质骶骨钉的拔出力显著高于单皮质钉（P〈0.05）;但此2固定均显著低于骨水泥强化组（P〈0.05）。后凸成形骨水泥强化组的拔出力显著高于传统钉道骨水泥强化组（P〈0.05）。此外,4种骶骨钉固定技术的最大拔出力与骨密度值均呈现显著的正相关（P〈0.05）。结果证实,传统钉道骨水泥强化技术和后凸成形骨水泥强化技术均可做为骶骨椎弓根钉松动的补救手段,但后凸成形骨水泥强化可获得更为坚强的锚定。     

后凸成形和传统钉道骨水泥强化对骶骨钉松动的生物力学作用(英文)

背景:后凸成形骨水泥强化可应用于骨质疏松患者的腰椎椎弓根钉固定。目的:评价松动的骶骨钉经后凸成形和传统钉道骨水泥强化后的固定强度。方法:纳入9具骨质疏松症患者的新鲜尸体标本。在同一骶骨标本上,分别测试单皮质和双皮质骶骨椎弓根钉最大拔出力后,分别建立传统钉道骨水泥强化与后凸成形骨水泥强化椎弓根钉固定模型。在MTS材料试验机上,对螺钉尾部施加2 000次周期性压力载荷后,进行螺钉最大拔出力测试。结果与结论:9个标本的骨密度均值为0.71 g/cm2(0.61～0.77 g/cm2)。4种骶骨钉固定技术单皮质、双皮质、传统钉道骨水泥强化和后凸成形骨水泥强化骶骨钉的平均最大拔出力分别为203,325,437及565 N。双皮质骶骨钉的拔出力显著高于单皮质钉(P<0.05);但此2固定均显著低于骨水泥强化组(P<0.05)。后凸成形骨水泥强化组的拔出力显著高于传统钉道骨水泥强化组(P<0.05)。此外,4种骶骨钉固定技术的最大拔出力与骨密度值均呈现显著的正相关(P<0.05)。结果证实,传统钉道骨水泥强化技术和后凸成形骨水泥强化技术均可做为骶骨椎弓根钉松动的补救手段,但后凸成形骨水泥强化可获得更为坚强的锚定。     

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.     

短节段椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学检测

背景：为避免单纯椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰段骨折出现的内固定物松动、断裂,及合并植骨时出现的骨折不愈合、后凸畸形丢失,而发展的短节段椎弓根螺钉合并椎体成形技术治疗胸腰段骨折,临床已有应用,但其生物力学方面鲜有研究。目的：观察应用椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学变化。方法：12个冻存的新鲜胸腰段脊椎（T12～L2）标本,用于制备胸腰椎骨折模型,备测试。分为3组,经皮椎体成形术组：给予经单侧椎弓根注入低黏度的含对比剂骨水泥5～7mL;椎弓根螺钉内固定组：于T12、L2椎弓根置入螺钉;强化组：行椎弓根螺钉内固定的同时行伤椎骨水泥椎体成形术,测试各组静态最大抗压强度及刚度。结果与结论：骨水泥分布面积皆大于50%,经皮椎体成形术组和椎弓根螺钉内固定组最大静态抗压强度与刚度均小于强化组最大强度和刚度（P〈0.05）。椎弓根螺钉内固定组椎弓根螺钉较小强度下出现弯曲,而强化组在达到极性轴向压缩强度时才出现弯曲。提示应用短节段椎弓根钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折提高了固定的强度及刚度,并且维持了复位伤椎高度,提高了稳定性,减少了椎弓根螺钉的并发症。     

Guidelines for cortical screw versus pedicle screw selection from a fatigued decompressive lumbar laminectomy model show similar stability and less bone mineral density dependency

BackgroundTraditional pedicle screws are the gold standard for lumbar spine fixation; however, cortical screws along the midline cortical bone trajectory may be advantageous when lumbar decompression is required. While biomechanic investigation of both techniques exists, cortical screw performance in a multi-level lumbar laminectomy and fusion model is unknown. Furthermore, longer-term viability of cortical screws following cyclic fatigue has not been investigated.MethodsFourteen human specimens (L1–S1) were divided into cortical and pedicle screw treatment groups. Motion was captured for the following conditions: intact, bilateral posterior fixation (L3–L5), fixation with laminectomy at L3–L5, fixation with laminectomy and transforaminal lumbar interbody fusion at L3–L5 both prior to, and following, simulated in vivo fatigue. Following fatigue, screw pullout force was collected and “effective shear stress” [pullout force/screw surface area] (N/mm²) was calculated; comparisons and correlations were performed.FindingsIn flexion-extension and lateral bending, all operative constructs significantly reduced motion compared to intact (P < 0.05), regardless of pedicle or cortical screws; only posterior fixation with and without laminectomy significantly reduced motion in axial rotation (P < 0.05). Pedicle screws significantly increased average pullout strength (944.2 N vs. 690.2 N, P < 0.05), but not the “effective shear stress” (1.01 N/mm² vs. 1.1 N/mm², P > 0.05).InterpretationIn a posterior laminectomy and fusion model, cortical screws provided equivalent stability to pedicle screw fixation, yet had significantly lower screw pullout force. No differences in “effective shear stress” warrant further investigation of the effect of screw length/diameter in the aforementioned screw trajectories.     

三维CT重建参照下徒手寰枢椎椎弓根螺钉置入内固定治疗外伤性寰枢椎不稳

背景：寰枢椎椎弓根螺钉内固定在三维CT重建参照下比传统方法能提高置钉的准确率,减少置入并发症。目的：探讨以寰枢椎三维CT重建为参照,进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗外伤性寰枢椎不稳的方法,明确其手术指导意义以及临床治疗效果。方法：对30例因外伤导致寰枢椎不稳需行寰枢椎椎弓根螺钉内固定治疗的患者内固定置入前行三维CT重建。结果与结论：与螺钉置入前设计钉道内倾度、设计钉道测得进钉点与中线的距离比较,经C1、C2椎弓根螺钉实际钉道内倾角及进钉点与中线的距离差异均无显著性意义。30例患者观察到的C1后弓及C2椎弓表面解剖特征与置入前CT容积再现的影像一致。说明根据三维CT重建图像为参照进行寰枢椎椎弓根螺钉内固定,徒手置入,节省时间,并减少术中接收X线辐射,个性化置钉,精确、安全性高、疗效优良。     

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.     

椎弓根螺钉内固定稳定性的生物力学分析

目的胸腰椎骨折采用椎弓根螺钉内固定,其疗效与螺钉固定的长度、螺钉的植入方向以及骨密度大小诸因素相关,为此进行生物力学分析,为临床手术提供依据.方法采用6具成人新鲜脊柱标本,应用实验应力分析手段进行测试.结果长螺钉的应变比短螺钉应变在压缩、前屈、后伸、侧屈分别小16%,41%,56%,41%;其强度分别提高16%,41%,55%,41%;其脊柱位移分别小18%,25%,32%,30%;轴向刚度分别提高18%,25%,32%,30%(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P均＜0.05).螺钉平行植入与椎弓根成7°角植入,后者其拔出力大20%,拔出位移增加7%,能量增加18%(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P＜0.05).骨密度对拔出力的影响,正常组与骨质疏松组相差67%,相应的相对位移、应变、能量两组平均相差均在16%以上(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P＜0.05).结论注意椎弓根螺钉固定的相关因素,对脊柱骨折固定强度、刚度和稳定性有重要作用.     

成人颈椎椎弓根螺钉在儿童腰椎应用的可行性

背景:由于1～3岁幼年儿童椎体发育未完全成熟,各种解剖径线相对较成人小得多,尚无幼儿专用的椎弓根螺钉固定器械,现有能够利用的直径最小的椎弓根螺钉是用于成人颈椎侧块或椎弓根固定的钉棒系统。目的:观察将成人颈椎椎弓根螺钉应用到成年猪颈椎与幼猪腰椎固定后的生物力学对比。方法:将6具完整新鲜成年猪颈段C3～C6脊椎标本和6具完整8周龄新鲜幼猪腰段脊柱标本自椎间盘及关节处离断,游离成单个椎体,共54个椎体108侧椎弓根。按照标准操作将成人颈椎椎弓根螺钉分别安置在成年猪颈椎标本和幼猪腰椎标本的椎弓根上,应用生物力学方法测试螺钉的最大轴向拔出力。结果与结论:颈椎标本最大轴向拔出力高于腰椎标本,但差异无显著性意义(P>0.05);L1椎弓根螺钉的拔出力均值明显小于L3椎弓根螺钉的拔出力均值(P<0.05);C5椎弓根螺钉的拔出力均值明显大于C3椎弓根螺钉的拔出力均值(P<0.05);颈椎和腰椎标的骨密度差异有显著性意义(P<0.01),椎体椎弓根力学数值与椎体骨密度之间存在线性正相关。说明取得了成人颈椎椎弓根螺钉在轴向拉力方面适应于幼儿腰椎的初步实验依据。