人工腰椎间盘假体设计原理及现状

目的:人工腰椎间盘置换术作为腰椎融合之外治疗腰椎间盘退行性病变的另一合理的选择,使患者疼痛缓解,重建椎间隙高度,保留脊柱运动,在欧美已经应用于临床。结合腰椎解剖及生物力学原理阐述目前常用假体的设计理念。同时,综述目前FDA批准的SBCharité假体早期临床研究结果。资料来源:应用计算机检索MEDLINE和PUBMED公开的截止到2006-10文献,检索词“Discarthroplasty;Lumbarspine;Discdegeneration;Spineprosthesis;Artificialdisc;Intervertebraldisc”,限定文章语言种类为English。通信获得北美脊柱学会及脊柱侧凸学会从1995到2005年历年的会议部分文献。资料选择:对资料进行初审。纳入标准:①实验及临床研究。②不限定对照及盲法。排除标准:同一领域重复研究和综述文献。资料提炼:从95篇关于人工腰椎间盘置换假体基础研究及临床应用的文献中选出符合纳入标准的30篇。资料综合:文献报道分别对腰椎解剖及生物力学原理、人工腰椎间盘假体设计理念、目前常用假体的特点及应用指征、短期临床效果及随访情况等进行讨论。①腰椎运动的生物力学机制要求设计出一种能够重建和保留脊柱生理活动功能的假体与之相适应。②FDA关于CharitéⅢ假体的2年RCT临床随访资料显示63%的患者临床效果满意。10年随访资料显示Charité人工椎间盘具有极好的屈伸及侧方动度而没有显著的并发症,优于文献中脊柱融合的疗效。结论:短期的疼痛缓解和功能恢复效果良好;植入体内短期内是相对安全的;相对于脊柱融合术,可缩短术后康复时间。术后短期效果可以肯定,但缺乏有关远期效果的报告。     

人工髓核置换腰椎间盘成形术改善患者腰腿痛症状及腰椎活动度33例随访观察

背景：人工髓核椎间盘成形术与人工椎间盘置换术相比，其手术创伤小，操作简单，手术风险也较小。目的：观察人工髓核假体置换术对腰椎间盘突出症患症状的恢复及腰椎活动度改善的效果。设计：以患为观察对象的自身前后对照。单位：南方医科大学珠江医院骨科。对象：2002-01／2003-10南方医科大学珠江医院收治的腰椎间盘突出症患施行人工髓核置换术33例，男21例，女12例。方法：患均行人工髓核置换椎间盘成形术。术后3个月复查腰椎X射线观察椎间隙高度和形态。随访8个月。根据患腰椎间盘突出症症状恢复情况(分为优、良、进步、差)进行腰椎功能测评。主要观察指标：患术后腰腿痛症状及腰椎活动度。结果：按意向处理分析，33例患均进入结果分析。随访时患腰腿痛症状及腰椎活动度优29例，良好3例，差1例，优良率为96．97％(32／33)。术后3个月X射线片显示：29例保持正常形态和高度，3例未达到正常的高度，但较术前有增高，未发现邻近椎间隙退行性变加重。结论：人工髓核置换椎间盘成形术可以有效的缓解患腰腿痛症状，恢复脊柱节段的运动，减少邻近椎间隙和关节突的退行性变。     

建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型及其应力分析

背景目前临床所使用的人工椎间盘的结构、材料特性、生物学特性等与正常生理的椎间盘有着很大区别.目的通过三维有限元的方法观察分析人工腰椎间盘在腰椎运动节段中的应力传导作用.设计单一样本观察分析.单位中山大学附属第三院骨科、附属第二医院骨科及南方医科大学生物力学实验室.对象1例健康男性意外死亡的无任何脊柱疾患的脊柱标本及SBChariteⅢ型人工椎间盘建立起脊柱运动节段的人工椎间盘植入有限元模型.方法根据人工椎间盘的工业设计图,利用有限元软件MSC.MARK,建立人工腰椎间盘三维模型;取脊柱健康的腰椎运动节段尸体标本,用螺旋CT机对标本进行扫描,并把图像文件输入计算机保存,在ASC.MARK软件固有的三维坐标系中建立L4-5节段的几何模型.把L4-5运动节段模型中的椎间盘换成人工椎间盘,保持模型L5下终板固定,分别向标本施加4 Nm的前屈、后伸、侧弯及扭转力矩,最后计算人工椎间盘代表结点的受力大小并记录应力的分布.主要观察指标观察人工椎间盘前屈、后伸、压缩、侧屈、旋转运动状态的应力分布情况.结果建立了符合临床实际的人工腰椎间盘植入腰椎运动节段的有限元模型.人工椎间盘的应力分布特点为①在所有的运动状态中,滑动核及盖板的中心部位承受的应力最大,其次为滑动核在运动状态下偏向的部位.②滑动核及盖板上表面比各自的下表面承受其两三倍的应力.③所有的运动状态中,压缩状态下滑动核和盖板的中心部位承受的应力最大.结论建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型,在形态、大小及运动特点均与实际的人工椎间盘的结构特点相符,以此进行人工椎间盘应力分布的实验是可行的.     

建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型及其应力分析

背景：目前临床所使用的人工椎间盘的结构、材料特性、生物学特性等与正常生理的椎间盘有着很大区别。目的：通过三维有限元的方法观察分析人工腰椎间盘在腰椎运动节段中的应力传导作用。设计：单一样本观察分析。单位：中山大学附属第三院骨科、附属第二医院骨科及南方医科大学生物力学实验室。对象：1例健康男性意外死亡的无任何脊柱疾患的脊柱标本及SB ChariteⅢ型人工椎间盘建立起脊柱运动节段的人工椎间盘植入有限元模型。方法：根据人工椎间盘的工业设计图，利用有限元软件MSC.MARK，建立人工腰椎间盘三维模型；取脊柱健康的腰椎运动节段尸体标本，用螺旋CT机对标本进行扫描，并把图像文件输入计算机保存，在ASC．MARK软件固有的三维坐标系中建立L4-5节段的几何模型。把L4-5运动节段模型中的椎间盘换成人工椎间盘，保持模型L5下终板固定，分别向标本施加4Nm的前屈、后伸、侧弯及扭转力矩，最后计算人工椎间盘代表结点的受力大小并记录应力的分布。主要观察指标：观察人工椎间盘前屈、后伸、压缩、侧屈、旋转运动状态的应力分布情况。结果：建立了符合临床实际的人工腰椎间盘植入腰椎运动节段的有限元模型。人工椎间盘的应力分布特点为：①在所有的运动状态中，滑动核及盖板的中心部位承受的应力最大，其次为滑动核在运动状态下偏向的部位。②滑动核及盖板上表面比各自的下表面承受其两三倍的应力。③所有的运动状态中，压缩状态下滑动核和盖板的中心部位承受的应力最大。结论：建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型，在形态、大小及运动特点均与实际的人工椎间盘的结构特点相符，以此进行人工椎间盘应力分布的实验是可行的。     

腰椎间盘突出病程中腰椎生理弧度僵直的生物力学改变

目的:探寻腰椎间盘突出病变过程中腰椎生理弧度僵直的生物力学改变,为临床预防和治疗方法提供依据。方法:运用统计学方法,通过检测得出腰椎间盘突出患者弓顶距离与正常值的差异。结果:腰椎间盘突出患者多数有腰椎弓顶距离缩短。结论:腰椎弓顶距离缩短(即腰椎生理弧度僵直)是病体做出的减缓腰椎间盘突出的病理发展过程和减轻临床症状的主动的适应性改变。     

退行性变性腰椎滑脱的有限元模型研究

目的:应用有限元方法,研究退行性变性腰椎滑脱的应力分布。方法:建立退行性变性腰椎滑脱节段的有限元力学模型,模拟不同体位下的加载,计算和分析滑脱节段各部应力分布。结果:①腰段脊柱发生滑脱后,下位椎体在Z轴上的应力前移。②椎间盘的剪切应力主要分布在纤维环。③小关节的平均剪切应力明显高于椎间盘。④峡部应力集中。结论:腰椎退行性变性滑脱时,下位椎体对重力的承载部位前移;小关节成为剪切应力的主要承载者;峡部最具被破坏的可能性。     

人工髓核置换腰椎间盘成形术改善患者腰腿痛症状及腰椎活动度33例随访观察

背景人工髓核椎间盘成形术与人工椎间盘置换术相比,其手术创伤小,操作简单,手术风险也较小.目的观察人工髓核假体置换术对腰椎间盘突出症患者症状的恢复及腰椎活动度改善的效果.设计以患者为观察对象的自身前后对照.单位南方医科大学珠江医院骨科.对象2002-01/2003-10南方医科大学珠江医院收治的腰椎间盘突出症患者施行人工髓核置换术33例,男21例,女12例.方法患者均行人工髓核置换椎间盘成形术.术后3个月复查腰椎X射线观察椎间隙高度和形态.随访8个月.根据患者腰椎间盘突出症症状恢复情况(分为优、良、进步、差)进行腰椎功能测评.主要观察指标患者术后腰腿痛症状及腰椎活动度.结果按意向处理分析,33例患者均进入结果分析.随访时患者腰腿痛症状及腰椎活动度优29例,良好3例,差1例,优良率为96.97%(32/33).术后3个月X射线片显示29例保持正常形态和高度,3例未达到正常的高度,但较术前有增高,未发现邻近椎间隙退行性变加重.结论人工髓核置换椎间盘成形术可以有效的缓解患者腰腿痛症状,恢复脊柱节段的运动,减少邻近椎间隙和关节突的退行性变.     

腰椎间盘摘除三维有限元模型的生物力学分析

目的：建立腰椎运动节段椎间盘摘除的三维有限元模型，分析椎间盘摘除后腰椎生物力学的改变。 方法：实验于2003-12／2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成。以1名健康男性志愿者作为模拟对象，对其脊柱T12～S1节段进行层厚2mm的连续扫描，共获得CT断层图像264幅，并对CT图像每隔15&;#176;进行三维重建。将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性k运动节段的三维模型，用有限元分析软件转换成有限元模型。在此模型上去除L4-5椎间盘右后侧1／4的纤维环中部全层及约1／4的髓核，以模拟腰椎间盘摘除手术。分别在椎体、椎间盘及小关节选取节点进行计算。 结果：①2000N垂直压缩载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，垂直压缩时上下椎体、纤维环及髓核右后方压力均升高；其余部分压力降低；双侧小关节内压力升高（P均〈0．01）。②10N&;#183;m前屈载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，前屈时上下椎体、髓核左前方压力均升高；纤维环前方压力、后方张力均升高；双侧小关节内压力降低（P均〈0．01）。③10N&;#183;m后伸载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，后伸时上下椎体、纤维环前方张力、后方压力均升高；髓核前方压力降低，后方压力升高；双侧小关节内压力升高（P均〈O．01）。④10N&;#183;m侧弯载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，侧弯时上下椎体、纤维环、髓核右侧压力均升高，左侧压力降低；右侧小关节内压力升高，左侧小关节承受的张力改变为压力（P均〈0．01）。 结论：成功建立了L4-5腰椎运动节段椎间盘摘除的新型三维有限元模型，应力分析证实腰椎间盘摘除改变了腰椎运动节段正常的承载方式，小关节等部位存在较高的应力，提示这可能是术后邻近部位发生继发性退行性变的原因。     

腰椎间盘人工髓核置换术及术后康复治疗

目的介绍人工髓核置换技术治疗腰椎间盘突出症及术后康复治疗措施。方法对接受人工髓核置换术的28例患者,进行短期随访观察,随访时间6个月～1年9个月,平均1年2个月,以总结术后康复治疗措施。结果所有患者复查X射线片后,术后椎间高度不同程度恢复,未见有髓核位置的明显变化,也未见有终板塌陷的现象。患者下腰椎活动度及腰痛均有改善。结论腰椎间盘人工髓核置换术是治疗腰椎间盘突出症的合理方法,是脊柱重建的一种趋势,术后合理的康复治疗有助于患者的康复,减少并发症的发生。     

人工椎间盘及髓核假体的生物力学

背景:全椎间盘或髓核假体是否符合人的椎间盘的解剖特点、生物力学是目前关注的焦点。目的:综述目前存在的人工椎间盘及髓核假体的类型及其生物力学特征。方法:由第一作者用计算机检索万方数据库、中国期刊全文数据库和PubMed数据库,检索时间:1989/2011,检索词分别为"椎间盘、髓核、人工假体、生物力学"和"intervertebral diac,nucleus pulposus,artificial prosthesis,biomechanics",语言分别设定为中文和英文。纳入与人工椎间盘及髓核假体的材料类型及其生物力学特性相关的研究,排除重复性研究。共检索到72篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入26篇文章进行分析。结果与结论:目前应用于人工椎间盘的材料有钴铬合金、钛合金、不锈钢、陶瓷和超高分子量聚乙烯等。应用不同材料制备的人工椎间盘假体校多,其中Bryan假体在临床中最常用,体外实验、三维有限元分析及临床研究均证实其具有良好的生物力学特性,置换成功率高。目前存在的人工髓核假体有预制型和原位聚合型,由于其手术损伤小,是目前研究的热点,但仍很难达到人体髓核的生物力学功能。发掘新型材料和设计个性化假体是将来的发展方向。     

腰椎间盘突出症的非手术治疗现状

腰椎间盘突出症是骨伤科的多发病和常见病,也是严重危害人民群众身心健康的一种疾病,由于诊疗设备技术水平的提高,目前对该病可以获得明确诊断,其诊疗研究也更加深入。为了对腰椎间盘突出症的非手术治疗的现状作一分析,对近10年来有关非手术治疗临床资料进行整理,综述如下,冀其有裨于同道。     

人工腰椎间盘假体设计原理与研究进展

背景：人工腰椎间盘置换作为治疗腰椎间盘退行性疾病的新选择，由于在消除患者疼痛的同时保留了腰椎原有的生物力学状态，得到了临床的广泛关注，对于假体结构和材料设计尚需进一步研究和验证。 目的：对现有人工腰椎间盘假体结构和材料的设计情况进行了综述，并对未来的优化设计趋势进行了展望，可为今后开发以及评估新的人工腰椎间盘假体提供指导。 方法：计算机检索PubMed、CNKI、中国生物医学文献数据库，纳入包含人工腰椎间盘的结构设计、材料设计以及体内、体外生物力学评价的文章，排除观点重复和陈旧的文章，最后对46篇文献进行归纳与讨论。 结果与结论：人工腰椎间盘已经历了近30年的发展，对于假体的结构和生物材料的设计也经历了不断的发展与改进，文章对现有人工腰椎间盘假体的运动保留设计、运动限制设计、即刻固定设计、基体材料、负重面材料、涂层材料的研究现状进行了归纳总结，并结合现有的体内、外生物力学实验结果对各种设计进行评价。最后结合最新的研究趋势，对腰椎间盘假体未来在结构仿生设计、材料改进、假体和辅助植入器械的优化设计等发展方向进行了展望。     

人工腰椎间盘假体设计原理研究及未来趋势发展

背景：椎间盘置换是治疗椎间盘退行性疾病的新选择,可在消除疼痛的同时保留腰椎原有的生物力学状态,但对于其假体结构和材料设计尚需进一步研究和验证。目的：对现有腰椎间盘假体结构和材料设计方案进行综述,并对其未来优化设计进行展望。方法：第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库、Pubmed数据、中国生物医学文献数据库中2005年1月至2013年2月有关人工腰椎间盘及髓核假体材料类型及生物力学的文章。中文检索词为“人工椎间盘,假体设计原理,结构,材料,临床试验”,英文检索词为“artificial lumbar disc, total disc replacement, structure, material, clinical trial”,排除重复及陈旧文献。共检索到135篇文章,共纳入36篇文章进行综述。结果与结论：目前用于椎间盘的材料有钴铬合金、陶瓷、不锈钢、钛合金和超高分子量聚乙烯等。用不同材料制备的椎间盘假体较多,其中Bryan假体在临床最常用,三维有限元分析、体外实验及临床研究都证实具有良好的生物力学特性,置换成功率较高。人工髓核假体有预制型及原位聚合型,由于置换损伤小,是目前的研究热点,但很难达到人体髓核生物力学功能。挖掘新型材料来设计个性化假体是将来的发展方向。对于假体结构和生物材料设计经历了不断的改进与发展,文章结合最新研究趋势,对椎间盘假体未来在材料改进、结构仿生设计、假体和辅助置入器械优化设计等发展方向进行了展望。     

人工腰椎间盘置换的有限元模型研究

背景人工腰椎间盘置换是治疗腰椎间盘突出症的新方法,其理论依据需进一步验证.目的建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的有限元模型,用于进一步的生物力学研究.设计以脊柱L4～5节段三维模型的相关数据为研究对象的单一样本研究.单位一所大学医院的骨科.对象实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成.选择1名健康男性志愿者作为模拟对象,对其脊柱T12～S1节段进行层厚2 mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15°进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据.方法将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4～5运动节段的三维模型,结合SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型.主要结局观察成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型.结果建立了腰椎L4～5节段SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘置换的有限元模型,模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究.     

人工腰椎间盘置换的有限元模型

背景:国内外已有学者将有限元分析用于脊柱的生物力学模拟,但对人工帷间盘置换前后腰椎生物力学系统的有限元模拟报道较少.目的:实验建立腰椎运动节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的新型三维有限元模型,并在此基础上进行有限元分析.设计、时间及地点:观察性实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成.对象:选择1名健康成年男性志愿者作为模拟对象,对脊柱T12～S1节段进行层厚2 mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15.进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据.方法:将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4～5运动节段的三维模型.主要观察指标:结合SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型.结果:成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型.L4～5节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的有限元模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型.     

中国人腰椎间盘结构与人工椎间盘置换相关的参数测量

背景：全椎间盘置换已应用多年,但国内鲜见对人腰椎间盘结构测量的大样本系统研究。目的：为中国人腰椎间盘假体置换手术和设计提供参考数据。方法：选取中国成年尸体41具（男22例,女19例）,解剖获得完整的腰椎标本。测量椎体软骨板断面厚度。随机抽取正常成年人标准腰椎正侧位X射线片157例（男89例,女68例）。测量椎体上/下横径、上/下矢状径和椎间隙高度。结果与结论：成年尸体及正常成年人标准腰椎正侧位X射线片显示腰椎间盘软骨板厚度、椎体上/下横径、矢状径和椎间隙高度均不存在性别差异（P〉0.05）。除L1/2相邻椎体矢状径、L3/4相邻椎体横径和L4/5相邻椎体矢状径外,其余椎间盘相邻椎体横径或矢状径的差异有显著性意义（P〈0.05）,但各径线实测数值之间差距均较小。腰椎间隙自L1/2至L4/5逐渐增宽,前缘高度大于后缘高度。L5/S1椎间隙与其他腰椎间隙存在较大差异,其相邻终板间夹角明显增大。     

中国人腰椎间盘结构与人工椎间盘置换相关的参数测量

背景:全椎间盘置换已应用多年,但国内鲜见对人腰椎间盘结构测量的大样本系统研究。目的:为中国人腰椎间盘假体置换手术和设计提供参考数据。方法:选取中国成年尸体41具(男22例,女19例),解剖获得完整的腰椎标本。测量椎体软骨板断面厚度。随机抽取正常成年人标准腰椎正侧位X射线片157例(男89例,女68例)。测量椎体上/下横径、上/下矢状径和椎间隙高度。结果与结论:成年尸体及正常成年人标准腰椎正侧位X射线片显示腰椎间盘软骨板厚度、椎体上/下横径、矢状径和椎间隙高度均不存在性别差异(P>0.05)。除L1/2相邻椎体矢状径、L3/4相邻椎体横径和L4/5相邻椎体矢状径外,其余椎间盘相邻椎体横径或矢状径的差异有显著性意义(P<0.05),但各径线实测数值之间差距均较小。腰椎间隙自L1/2至L4/5逐渐增宽,前缘高度大于后缘高度。L5/S1椎间隙与其他腰椎间隙存在较大差异,其相邻终板间夹角明显增大。     

人工腰椎间盘置换的临床应用：现状与未来**

背景：人工腰椎间盘置换的基本理念是在稳定病变节段的前提下,力求最小影响相邻节段的生物力学状态,防止以及减少相邻节段退变的发生率。
　　目的：分别对人工腰椎间盘置换的适应证和禁忌证、围置换期经济学考量、远期并发症以及人工腰椎间盘置换与融合术的混合使用效果进行了探讨。
　　方法：计算机检索PubMed数据库、中国期刊全文数据库、中国生物医学文献数据库近十年的相关文献。纳入腰椎间盘置换术的回顾性和前瞻性临床实验报告,排除观点重复的文章,最后对34篇文献进行归纳与分析。结果与结论：1982年人工腰椎间盘假体首次临床应用以来,已有许多关于腰椎间盘置换的临床报道,然而对临床实验中遇到的许多问题始终没有统一答案。人工腰椎间盘置换的适应证和禁忌证应考虑到置换节段数对临床结果的影响、小关节退变对临床结果的影响、既往有腰椎间盘手术史患者的选择、患者年龄、椎间盘置换前休息时间等因素。评价腰椎间盘置换是否优于传统的腰椎融合,可以从椎间盘置换中出血量、手术时间、置换后住院时间等方面进行考量。腰椎间盘置换后较常见的并发症有异位骨化、植入物机械故障、相邻节段和小关节退变。将人工腰椎间盘置换与融合术的混合使用治疗多节段腰椎间盘病变,使两种手术干预方法互补不足,得到优于单独使用的手术疗效。     

截石位人工腰椎间盘置换术护理配合

人工椎间盘置换术(artificial disc replacement ADR)是目前治疗椎间盘源性腰痛的前沿技术[1]。我院自2004年11月开展截石位人工椎间盘假体置换术治疗椎间盘源性腰痛14例,取得满意疗效。截石位通常用于妇科、泌尿科、肛肠科手术,在骨科手术中应用较少。现将该体位手术的护理配合介绍如下。1临床资料2004年11月至2006年3月期间,我院收治椎间盘源性腰痛患者14例,均以顽固性慢性腰痛为主诉,经保守治疗6个月以上未见缓解。术前均经CT导引下椎间盘造影确诊。其中男5例,女9例。年龄45~58岁,平均52岁。腰4~5椎间盘置换5例;腰5~骶1椎间盘置换7例;…