钉道强化提高椎弓根螺钉固定强度的生物力学研究

目的 评价椎弓根钉道局部强化技术及其结合膨胀式椎弓根螺钉提高椎弓根螺钉固定强度的效果.方法 通过自行设计及加工的钉道局部强化装置,向钉道周壁点状注入CaSO4骨水泥以强化椎弓根钉道.5具新鲜冻存人体脊柱标本,每具随机选取4个腰椎共20个腰椎标本,采用随机区组设计方法分为10个区组.设计四种固定方法:A组(普通椎弓根螺钉)、B组(普通椎弓根螺钉+钉道局部强化)、C组(膨胀式椎弓根螺钉+钉道局部强化)、D组(普通椎弓根螺钉+钉道内灌注CaSO4骨水泥),随机应用在每个区组的2个椎体共4个椎弓根钉道.分别测试每个椎弓根螺钉的最大轴向拔出力及能量吸收值.从剩余腰椎标本中任意取两个腰椎,应用钉道局部强化技术后利用Micro-CT观察钉道周壁微观结构变化.结果 C、D两组的最大轴向拔出力均值及能量吸收值均值高于A组(P＜0.01)及B组(P＜0.05),B组最大轴向拔出力均值及能量吸收值均值高于A组(P＜0.01),C、D两组之间的差异无统计学意义(P＞0.05).结论 钉道局部强化技术可显著提高椎弓根螺钉的固定强度,结合使用膨胀式椎弓根螺钉可进一步提高螺钉的固定强度.     

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。     

一种改良椎弓根螺钉的设计和生物力学研究

目的评估新型椎弓根螺钉撑开效果和生物力学稳定性,为后期临床应用提供依据。方法应用新型椎弓根螺钉在新鲜小牛腰椎压缩性骨折模型上进行撑开操作,评估新型螺钉的撑开效果。将新型椎弓根螺钉跨节段固定小牛腰椎压缩性骨折模型上,评估新型螺钉-棒系统的生物力学稳定性。结果新型椎弓根螺钉和单向螺钉主要撑开椎体前柱,两者差异无统计学意义(P0.05)。而万向螺钉主要撑开的椎体中、后柱,对前柱撑开效果不如前两种螺钉明显,差异有统计学意义(P0.05)。新型椎弓根螺钉和单向螺钉对固定节段具有相似三维稳定性,两者差异无统计学意义(P0.05)。万向螺钉屈伸稳定性比新型螺钉或单向螺钉差,差异有统计学意义(P0.05);三种螺钉得侧弯稳定性相似,差异无统计学意义(P0.05);万向螺钉旋转稳定性比改良螺钉与单向螺钉稍强,但差异无统计学意义(P0.05)。结论新型椎弓根螺钉设计合理,可以有效地撑开骨折椎体前柱,新型螺钉-棒系统对固定节段可以提供有效稳定性,具有较好的临床应用前景。     

骨粘合剂强化椎弓根螺钉稳定的生物力学研究

如何提高骨质疏松患者椎弓根螺钉固定在椎体内的稳定性，已成为临床骨科亟待解决的难题。本文从生物力学角度综述了椎弓根强化固定的国外研究进展。     

介绍一种简易椎弓根螺钉进钉器

自1995年来我们采用简易椎弓根螺钉进钉器治疗脊柱骨折,取得了很好的效果。现介绍如下。 1 器械制作 选数根粗斯氏针,间距各为4cm、8cm、11cm两侧折弯,折弯角分别为85°、80°、75°。另有一套间距比上各短1cm,折弯角一样。两臂各长4cm,并分别套有二个“8”字形金属环,另一环孔与引导针直径一致,如图。     

聚甲基丙烯酸甲酯强化和修复椎弓根螺钉的生物力学研究

目的 评价聚甲基丙烯酸甲酯（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ,ＰＭＭＡ）强化和修复椎弓根螺钉固定的生物力学效果。方法 ８具成人新鲜腰椎骨Ｌ３－５,随机选择一侧椎弓根放置直径为６．０ｍｍ的ＣＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔＣＤ）椎弓根螺钉,另一侧以直径为３．５ｍｍ的钻头导孔,均不穿透椎体前皮质。在材料试验机上进行椎弓根螺钉拔出实验,拔出速率为５ｍｍ／ｍｉｎ。然后沿椎弓根孔道注入ＰＭＭＡ粉和水按体积１     

磷酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉固定的生物力学研究

目的:评价磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)对椎弓根螺钉固定的强化作用。方法:在两组男性尸体椎骨的一侧直接置入椎弓根螺钉作为对照(对照侧),另一侧填入CPC后再置入螺钉作强化固定(强化侧),15min和12h后测定椎弓根螺钉的最大轴向拔出力(Fmax),然后用CPC重新固定12h后拔松的椎弓根螺钉并测得其Fmax。结果:强化侧Fmax和对照侧比较,15min后提高了55%,12h后提高了83%;重新固定后,两侧Fmax较固定前分别提高了54.2%和63.6%,差别有显著性意义(Wilcoxon's检验,P<0.01)。结论:磷酸钙骨水泥能强化椎弓根螺钉的固定。     

颈椎椎弓根皮质骨螺钉固定的钉道影像学测量与生物力学研究测试

目的:探讨颈椎椎弓根皮质骨螺钉在临床使用可行性、钉道的参数和置钉后生物力学分析.方法:随机选取我院2014年1月～2018年6月住院行颈椎CT三维重建的住院患者CT资料30例,男性16例,女性14例,年龄30～60岁(48.0±5.6岁),采集患者颈椎(选取C4～C6)CT连续扫描数据,测量每个椎弓根的形态学数据:椎弓...     

GSS与SSE椎弓根螺钉断钉原因的生物力学研究

目的通过研究GSS及SSE2种椎弓根螺钉固定脊柱标本的稳定性差异及疲劳特性,分析造成上述差异的内在因素。方法采集陈旧性国人胸腰椎脊柱标本5具,随机取样分为2组。分别用德产SSE椎弓根螺钉和国产GSS椎弓根螺钉进行固定。按Panjabi法建立生物力学实验模型,对其进行常规生物力学测试及高频疲劳实验,期间记录相应值。所有数据用统计软件SPSS10．0完成t检验。结果应力遮挡实验,GSS固定时平均应力遮挡率为32．4％,小于SSE的37．24％;极限强度实验GSS钉极限加载力为3510N,高于SSE钉的3250N（P〈0．05）;疲劳实验,GSS循环次数为0．92×10^6,优于SSE的0．68×10^6。结论相对于SSE,GSS在临床上进行椎弓根固定时不易发生断钉。     

强化骨质疏松椎弓根螺钉对脊柱稳定性影响的生物力学研究

目的探讨聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)骨水泥,强化骨质疏松椎弓根螺钉在脊柱内固定术中,对不稳定性胸腰椎损伤的即刻稳定性和反复载荷后的稳定性.方法 6具新鲜女性骨质疏松脊柱标本(T10～L5),制备L1椎体节段不稳定性损伤模型后椎弓根螺钉系统固定,行左/右侧弯、左/右旋转和前屈/后伸6个方向的稳定性测试,并在MTS 858试验机上进行屈/伸疲劳试验.比较○a正常脊柱(正常对照组);○b损伤模型钢板固定疲劳前(强化前);○c钢板固定疲劳后(强化前);○d钢板固定疲劳前(强化后);○e钢板固定疲劳后(强化后)5种状态下脊柱的稳定性变化.结果○b、○d、○e三种状态下,前屈和后伸时的运动角度分别为6.23±1.56和4.49±1.00、 4.46±1.83和6.60±1.80、 4.41±0.82和4.46±1.83,运动范围的差异无统计学意义(P＞0.05),但均小于○a、○c状态下的运动角度8.75±1.88和1.47±2.25、8.92±2.97和12.24±3.08,有统计学意义(P＜0.01).结论 PMMA强化骨质疏松椎弓根螺钉脊柱内固定能明显增强脊柱的稳定性和抗疲劳能力.     

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.     

新型钉道固化方法增强椎弓根螺钉固定强度的体外实验研究

目的评价新型钉道固化方法提高椎弓根螺钉稳定性的效果,并观察钉道界面情况。方法42个新鲜成年山羊腰椎随机分为三组,分别给予3种不同的钉道处理。24h后各组随机选取4个椎体进行Micro-CT重建,对其余30个椎体进行轴向拔出实验。结果Micro-CT三维重建显示:实验组中呈现一种特殊的部分"螺钉-骨质"和部分"螺钉-CSC-骨质"共存的整体界面。生物力学实验表明:新型钉道固化方法可以显著提高椎弓根螺钉的最大轴向拔出力。结论做为一种新型的钉道固化方法,钉道局部固化不仅可以显著提高椎弓根螺钉固定的稳定性,而且形成了一种特殊的部分"螺钉-骨质"和部分"螺钉-CSC-骨质"共存的整体界面,为减少螺钉取出时对周围骨质的破坏提供了一个良好的前提条件。     

椎弓根螺钉固定的生物力学研究进展

椎弓根螺钉固定性的生物力学研究对提高其固定技术、增强固定的稳定性、减少并发症和改进固定器械起着重要的促进作用。椎弓根的结构特点是椎弓根螺钉固定的解剖基础。螺钉的大小、形状、疲劳特性和椎体的骨密度是影响强度的主要因素,螺道的准备、螺钉的植入点和植入方向以及辅助的椎板钩、骨水泥的应用、合理的植骨是影响固定强度不可忽视的技术因素。椎弓根螺钉固定的体外试验不能很好的反映器械与人体相互作用的生物力学特性,体内研究有待进一步开展。     

强化膨胀式椎弓根螺钉翻修作用的生物力学评价

目的测试骨水泥强化膨胀式椎弓根螺钉(augmentation expansive pedicle screwfixa-tion with polymethyl methacrylate,AEPS),未强化的膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS),CDH椎弓根螺钉翻修后的最大轴向拔出力,评价AEPS螺钉的翻修效应。方法24个新鲜小牛腰椎随机分成三组,AEPS组、EPS组、CDH组,每组8个椎体,三组椎体的椎弓根处均预先植入直径6.5mm CDH螺钉,拔出螺钉造成螺钉松动脱出的脊柱模型,然后分别植入AEPS、EPS、CDH螺钉,再次拔出螺钉,记录翻修后最大轴向拔出力。结果AEPS、EPS、CDH螺钉翻修后的最大拔出力分别为(2723.3±565.4)、(2216.3±475.6)和(1321.4±346.7)N,AEPS和EPS螺钉最大拔出力均显著高于CDH螺钉(P<0.05),AEPS轴向拔出力高于EPS螺钉,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论AEPS与EPS螺钉具有相当的翻修作用。     

geneX骨水泥强化骨质疏松椎体椎弓根钉的生物力学研究

目的评估骨质疏松情况下geneX骨水泥强化椎弓根钉的固定强度。方法应用微量注射泵对30个新鲜小牛腰椎标本注射稀盐酸建立骨质疏松椎体模型。60个椎弓根分为四组:geneX骨水泥组,硫酸钙骨水泥(CSC)组,聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)组,对照组。随机选择一侧注射2.5 ml骨水泥,然后置入螺钉;另一侧行正常螺钉固定对照,应用材料试验机进行轴向拔出力测试,记录各组的轴向最大拔出力和能量吸收值并进行比较。结果 geneX组与CSC组两组拔出力及能量吸收值比较,差异无统计学意义(P>0.05),两组均显著低于PMMA组(P<0.05),两组均显著高于对照组(P<0.05)。结论 geneX骨水泥强化椎弓根钉可显著提高椎弓根固定强度,geneX骨水泥可用作椎弓根强化螺钉的填充材料。     

椎弓根螺钉不同翻修方法的生物力学研究

目的：研究增加螺钉直径和长度、钉孔内植骨以及聚四氟乙烯膨胀螺栓强化这四种椎弓根螺钉翻修方法所各自产生的最大轴向拔出力和最大置入扭矩变化，以确定椎弓根螺钉的最佳翻修方法。方法：将6具成人T10～L5椎体标本，分为：(1)增加椎弓根螺钉直径组，(2)延长椎弓根螺钉长度组，(3)增加直径 延长长度组，(4)植骨组，(5)聚四氟乙烯膨胀螺栓组，(6)退出后再置组。将最初置入的直径5．0mm、长40mm螺钉时所测得的最大扭矩和最大轴向拔出力作为对照组数据；记录翻修螺钉最大扭矩和最大轴向拔出力与相应对照组数据之间的变化量，各组之间结果行统计学分析。结果：在增加螺钉直径和(或)长度的方法中，当螺钉直径增加2mm且长度增加10mm时，扭矩和最大轴向拔出力的增加最明显，分别为37．06％和18．22％；螺钉直径增加2mm，扭矩增加20．15％，最大轴向拔出力增加19．99％；螺钉直径增加1mm、长度增加5mm，扭矩增加19．23％，最大轴向拔出力增加10．07％；螺钉长度单纯增加5mm与10m，扭矩分别下降32．80％和14．02％，最大轴向拔出力分别下降27.36％和增加43．25％；钉孔内植骨后再置入螺钉，扭矩和轴向拔出力分别下降了14．99％和29．34％；聚四氟乙烯膨胀螺栓强化后再置入螺钉，扭矩显著增加，而轴向拔出力下降了37．40％；螺钉退出后再置，扭矩下降了34．22％。结论：螺钉直径增加2mm对椎弓根螺钉翻修最有效，其次为螺钉直径增加1mm、长度增加5mm。钉孔内植骨的方法不可取。聚四氟乙烯膨胀螺栓强化的翻修方法需进一步研究。     

锥形与柱形椎弓根螺钉的生物力学研究

目的 比较锥形与柱形椎弓根螺钉在下胸段及腰段的生物力学差异性及影响因素。方法 将6具成人新鲜T_9～L_5脊柱标本分解为 54个椎体标本。随机选取一侧按标准方法放置特制试验用直径5.5mm锥形螺钉,然后在MTS力学试验机上先后测量其最大扭矩及最大拔出力。在对侧以同样的方法进行5.5mm柱形螺钉的实验。结果在下胸段,锥形螺钉的最大扭矩(1.445 ±0.66)N·m显著性大于柱形的最大扭矩(1.073±10.42)N·m(P=0.021),而在腰段锥形(1.017±0.43)N·m和柱形(1.28±0.50)N·m螺钉的最大扭矩没有明显差异(P=0.416)。无论在下胸段还是腰段,锥形螺钉与柱形螺钉的最大拔出力均无显著性差异。从下胸段到腰段,螺钉的最大拔出力逐步增加。柱形椎弓根螺钉的最大扭矩与最大拔出力呈正相关(r=0.629)锥形螺钉的最大扭矩与最大轴向拔出力的相关性不显著(r=0.179)。结论 相同直径的锥形与柱形螺钉的最大拔出力相近,且锥形螺钉在其直径与椎弓根内径相近时具有较高的扭矩。螺钉的最大扭矩与最大拔出力的相关关系要视螺钉的类型而定。     

椎弓根皮质骨螺钉固定与传统椎弓根螺钉固定钉道周围骨质CT值比较

目的 :比较椎弓根皮质骨螺钉固定与传统椎弓根螺钉固定钉道周围骨质的平均CT值,为椎弓根皮质骨螺钉的应用提供理论依据。方法:调取我院2014年1月~2016年10月21~70岁男女性腰椎高分辨率CT扫描影像资料,每10岁一个年龄组,单组随机抽取30例共300例数据。将各组数据导入Mimics 18.0中进行骨组织三维重建,在L4和L5椎体上模拟椎弓根皮质骨螺钉与传统椎弓根螺钉的置入,分割出各模拟螺钉与骨质相交的感兴趣区域并测量其平均CT值。结果:同年龄段同性别同种置钉方式L4、L5椎体感兴趣区域平均CT值均无统计学差异,皮质骨螺钉置钉与传统椎弓根螺钉置钉钉道周围感兴趣区域的平均CT值21~30岁组男性分别为547.4±48.2Hu和311.1±20.3Hu,女性为517.3±56.0Hu和279.1±41.7Hu;31~40岁组男性分别为519.6±48.9Hu和258.7±26.5Hu,女性为521.5±58.8Hu和287.8±33.2Hu;41~50岁组男性分别为490.9±69.8Hu和249.7±37.5Hu,女性为500.7±81.0和262.0Hu±72.1Hu;51~60岁组男性分别为436.5±65.7Hu和217.4±20.8Hu,女性为438.8±45.8Hu和222.1±22.6Hu;61~70岁组男性分别为396.1±40.0Hu和204.0±36.4Hu,女性为364.5±73.6Hu和153.5±27.1Hu;两种置钉方式各年龄组同性别间比较均有统计学差异(P0.05),皮质骨螺钉为传统螺钉的1.7~2.3倍。同种置钉方式不同性别间平均CT值比较,传统螺钉置钉在21~30岁、31~40岁和61~70岁组有统计学差异(P0.05);皮质骨螺钉置钉在21~30岁和61~70岁组有统计学差异(P0.05)。结论 :椎弓根皮质骨螺钉固定钉道周围骨质CT值明显高于传统椎弓根螺钉固定,椎弓根皮质骨螺钉固定具有更高骨-螺钉界面强度。     

新型经皮椎弓根螺钉系统的设计与生物力学测试

目的 评估新型经皮椎弓根螺钉系统设计的合理性和临床操作可行性.方法 取6具经甲醛处理的完整尸体标本,模拟临床手术操作安放新型经皮椎弓根螺钉系统(A组),以传统经皮椎弓根螺钉系统为对照(B组).应用新型经皮椎弓根螺钉系统在新鲜小牛腰椎压缩性骨折模型上行撑开操作.分别以单向螺钉、改良螺钉和万向螺钉跨节段固定骨折,测量固定节段的三维稳定性.结果 A组平均手术时间(38.2±6.20)min,B组(56.4±12.8)min,差异有统计学意义(P<0.05).A组螺钉位置优良率91.7%,B组95.8%,差异无统计学意义.新型椎弓根螺钉系统对三种螺钉均具有良好的撑开功能,改良螺钉和单向螺钉主要撑开椎体前柱,两者差异无统计学意义;万向螺钉主要撑开椎体中、后柱,对前柱撑开效果较其他两种螺钉差(P<0.05).三组固定节段在完整状态和骨折状态的屈伸、左右侧弯及旋转运动范围无统计学差异.改良螺钉和单向螺钉固定后固定节段有相似的三维稳定性;万向螺钉屈伸稳定性较改良螺钉差(P<0.05),而侧弯和旋转稳定性与其他两组接近.结论 改良螺钉能有效撑开椎体前柱,螺钉-棒系统可对固定节段提供稳定性.新型经皮椎弓根螺钉系统具有临床操作可行性.     

生物力学实验评价椎弓根螺钉稳定性研究进展

椎弓根螺钉内固定已被广泛应用于脊柱外科,并取得了良好的疗效。它的固定强度直接决定内固定系统稳定性、脊柱稳定性及融合成功率,椎弓根螺钉松动严重影响脊柱内固定手术效果,严重时可导致瘫痪,甚至死亡。目前学者们主要通过生物力学实验来评价椎弓根螺钉稳定性。该文就生物力学实验评价椎弓根螺钉稳定性研究进展作一综述。