腰椎棘突间撑开装置生物力学及有限元分析的研究与进展北大核心

背景:非融合技术在临床应用日益广泛,棘突间撑开装置便是其中重要的一员,与传统融合技术相比具有独特的生物力学优势,随着假体设计和植入技术不断改进,在未来具有更广阔的应用前景。目的:对腰椎棘突间撑开装置的生物力学及有限元分析研究进展进行综述。方法:第一作者以"腰椎,棘突间装置,生物力学,有限元分析"检索CNKI数据库、万方数据库,以"Lumbar spine,Interspinous devices,Biomechanics,Finite element analysis"检索PubM ed数据库、SpringerL ink数据库。纳入有关腰椎棘突间撑开装置生物力学分析或有限元分析的研究,排除重复研究。通过阅读摘要初步筛选,共选取44篇文献进行综述,其中中文8篇,英文36篇。结果与结论:(1)就生物力学研究而言,几种临床较为常见的棘突间撑开装置都可以通过限制屈伸活动增加置入节段矢状面的稳定性,对相应节段的侧弯和旋转无影响或影响较小;(2)不同植入物尺寸、置入位置对置入节段和邻近节段影响的研究报道较少;(3)三维有限元分析通过应力云图可直观分析棘突间撑开装置置入前后椎间盘、椎板峡部和小关节等结构承受应力分布的变化。生物力学研究及有限元分析均证实,棘突间撑开装置对椎间盘、小关节有明显分担负荷作用,同时对邻近节段的活动、应力没有产生明显影响;(4)提示棘突间撑开装置短期生物力学优越性明显,其长期生物力学优势仍需进一步深入研究。有限元分析可以模拟不同在体力学环境,分析棘突间撑开装置置入后不同研究对象力学分布变化,是一种较为有效的评估棘突间撑开装置力学作用机制的手段。     

腰椎融合及植入物内固定后滑脱腰椎的椎体稳定性

背景：腰椎滑脱症的治疗目的是重建脊柱序列和椎体稳定性,解除神经压迫,达到永久腰椎融合的作用。 目的：探讨腰椎滑脱症患者腰椎融合及植入物内固定后椎体稳定性的恢复。 方法：腰椎滑脱症最常采用Wiltse分型将其分为发育不良性、峡部裂性、退变性、创伤性以及病理性,将腰椎侧位X射线片的上位椎体相对于下位椎体的滑移程度分为5级,根据腰椎滑脱症患者的分型和分级以及患者具体情况选择适宜的治疗方式。 结果与结论：坚强融合内固定,植入物与椎体间是刚性连接,常用来稳定脊柱、矫正畸形,骨融合率较高,减少了假关节形成。动态融合内固定是用弹性材质或微动装置分散坚强内固定负荷传导,减少应力遮挡效应及邻近节段的应力集中。动态非融合内固定能改变脊柱运动节段的负荷传递方式,阻止脊柱运动,预防邻近节段退变,使失稳的腰椎达到其正常状态的活动特性,实现动态重建腰椎序列。峡部关节缺损部位直接修复植骨,适用于青壮年有症状不伴有退行性椎间盘疾病的滑脱患者。腰椎滑脱症选择哪种材料植骨和植骨部位以及哪种入路方法融合和植入物内固定可以得到理想的融合内固定效果一直是学者们争论的焦点,目前尚未达成统一。     

非融合棘突间固定器不同棘突间撑开高度对植入节段椎间盘压力分布的影响

背景：腰椎退变性疾病目前的非融合内固定特别是棘突间固定理论上可以保留有益活动,在缓解疼痛的同时预防邻近节段退变。 目的：测量棘突间不同的撑开程度情况下节段椎间盘负荷分担及应力分布情况。 方法：新鲜成人腰椎标本L_2~5,采用电子万能实验机模拟腰椎前屈、中立、后伸运动负荷。实验分为7组：正常脊柱组,形状记忆合金棘突间固定器支撑高度10,12,14,16,18,20 mm组。 结果与结论：支撑高度为10 mm的形状记忆合金棘突间固定器对植入节段椎间盘的压力分布无显著性影响;支撑高度为12 mm的形状记忆合金棘突间固定器在过伸时可分担46%的椎间盘后纤维环负荷(P < 0.05);支撑高度为14 mm的形状记忆合金棘突间固定器可维持植入节段的轻度前屈,在过伸时可分担约47%的后环负荷(P < 0.05),但后伸时会增大前环的负荷,当支撑高度远大于植入节段中立位时的棘突间高度时,屈伸活动时,后环的负荷显著降低的同时,前环负荷可增大达400%。提示支撑高度等于或略大于中立位棘突间高度的非融合棘突间固定器可分担椎间盘负荷并使椎间盘应力更均匀分布;但支撑高度过大会明显增大前环的负荷,如果用于神经源性间歇性跛行患者的椎间孔撑开,可能会加快椎间盘的退变。     

椎间盘镜下腰椎钉棒置入内固定椎间融合植入物的特点与选择

背景：目前临床椎间盘镜下钉棒置入内固定腰椎融合植入物材料有天然生物材料、人工合成材料以及复合材料,它们都存在各自不同的优缺点。 目的：分析与总结椎间盘镜下钉棒置入内固定腰椎融合植入物的特点,并探讨如何根据植入物的特点进行选择最合适腰椎内固定融合植入物。 方法：在万方数据库及Medline数据库中检索1999-01/2010-12有关椎间盘镜下钉棒置入内固定植入物的研究,关键词为“椎间盘镜,钉棒内固定腰椎融合,植入物”。 结果与结论：由于椎间融合器的尺寸符合内窥镜通道的要求,因而椎间融合器的应用逐渐成为目前椎间盘镜下钉棒置入内固定腰椎融合中最主要的手术方式。腰椎间融合器材料由最初的惰性材料钛合金发展至可降解、可吸收生物材料,异体皮质骨材料融合器也已出现,它最为接近所谓的“金标准”。每种椎间融合器都有各自的优缺点,应根据患者腰椎影像学表现及内固定植入物的特点选择最合适内固定植入物。     

一种新型脊柱动态内固定系统的理论验证

背景：传统的腰椎融合固定后存在许多不可避免的缺陷,可造成邻近节段的退行性变或加剧已存在的脊柱退行性变。目前动态内固定系统的初步临床效果令人鼓舞,但进一步的临床应用却呈现出现有棘突间内固定器设计上的诸多不足,出现一些与器械直接相关的并发症。目的：研发一种新型脊柱动态内固定系统。方法：自行设计一种新型脊柱动态内固定系统,既能适应脊柱的万向活动,又能保留棘上韧带。从设计理念而言,更能满足人体脊柱的正常活动。结果与结论：腰椎棘突间动态固定在不牺牲脊柱即刻稳定性的前提下将其动态固定,置入后可分散坚固内固定的负荷传导,避免应力遮挡,还可增大椎管容积,增加椎间孔的大小,恢复椎间隙高度,卸载后方纤维环的负荷,减少相应节段小关节载荷。但由于现有腰椎棘突间动态稳定器的设计缺陷和昂贵价格,使临床应用受限。自主研发的一种棘间万向动态稳定器,可安于棘突根部,实现棘间、棘-板间弹性承载并能万向活动,从而有望克服现有技术的诸多不足并降低其价格。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

腰椎L4/5棘突间椎间融合器的生物力学特性及生物相容性

背景：腰椎管狭窄引起腰椎两侧神经根痛等不适症状甚至致残,严重影响人们的生活质量,针对这种疾病临床上主要采用椎间融合治疗。有研究表明棘突融合器易出现骨裂及植入器脱落等现象,所以实验从腰椎L4/5棘突研究椎间融合器的生物力学特性和生物相容性。 目的：分析研究腰椎L4/5棘突间植入椎间融合器的稳定性,以及对相邻节段的生物力学特性和生物相容性。 方法：选择10组新鲜的成人冰冻脊柱标本,将10个标本分为2组,分别为正常标本组和模拟腰椎棘突间植入物组,每组5例。对标本进行编号并放置固定在特殊的夹具中,使用由郑州凯斯特医疗器械有限公司生产的腰椎融合器,选择棘突间弹性内植入,由Ti6AL-4V ELI钛合金构成的cage固定器固定。 结果与结论：人工椎体不同植入位置在中心压缩、前屈、后伸、侧屈4种状态下的应变变化均小于正常组标本(P < 0.05)。两组标本在最大载荷500 N下椎体的位移数据中,与正常标本组比较,模拟腰椎棘突间植入物组线性位移和角位移在前屈、后伸、左侧屈、左旋转时均减小(P < 0.05)。结果表明,腰椎棘突间融合器能够保留伤椎的大部分活动度,维持节段稳定性,降低椎间盘应力。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

原位及复位融合腰椎滑脱的三维有限元分析

背景：由于脊柱结构复杂,对复位或原位融合后融合的腰椎节段应力分布变化特点的精确生物力学分析一直是个难点。 目的：通过建立L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定的三维有限元模型来比较腰椎滑脱原位融合和复位融合两种手术方式在各种载荷下的生物力学变化及其对腰椎稳定的影响。 方法：根据健康成年男性的下腰椎CT数据,利用mimics,Catia和Patran,Marc等软件建立起L₄/₅节段的三维有限元模型,利用此模型模拟退变性腰椎滑脱,在此基础上建立L₄/₅节段原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合内固定模型,分析两模型在各种载荷下的应力分布特点,并比较异同。 结果与结论：L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定三维有限元模型在前屈后伸侧屈旋转负荷下,该节段各部结构,包括椎体,椎弓根钉内固定器和椎间融合器上的应力变化没有显著差异。两模型都显示椎间融合器和椎弓根螺钉内固定器上分布的应力最大。结果表明退变性腰椎滑脱,行原位椎间融合内固定和复位椎间融合内固定后,复位与否对该节段生物力学没有显著影响。     

非融合棘突间固定器不同棘突间撑开高度与植入节段关节突关节的压力分布

背景：棘突-棘突间固定可分担椎间盘及关节突关节的压力并保留生理活动,但其具体的生物力学机制有待进一步研究。 目的：测量棘突间不同的撑开程度情况下节段关节突关节负荷分担及应力分布情况。 方法：取6具新鲜成人无病变无破坏腰椎标本(L2~5),将各标本棘突间高度锉至12 mm,在L3~4棘突间分别植入支撑高度为10,12,14,16,18,20 mm的非融合棘突间固定器,采用ZWICK-Z010/BIXI电子万能实验机施加700 N•m模拟腰椎前屈、中立、后伸运动负荷。 结果与结论：支撑高度为10 mm的非融合棘突间固定器对植入节段关节突关节的压力分布无显著影响;支撑高度为12 mm的非融合棘突间固定器在过伸时可分担关节突关节压力;支撑高度为14 mm的非融合棘突间固定器可显著降低关节突关节负荷;而支撑高度为16~20 mm的非融合棘突间固定器可使关节突关节负荷基本消除。说明支撑高度等于或略大于中立位棘突间高度的非融合棘突间固定器可合理分担关节突关节的负荷。     

微小切口与经椎间孔腰椎融合治疗腰椎退行性病的Meta分析

背景：大量研究已证实微小切口与开放经椎间孔腰椎椎间融合治疗单节段和多节段腰椎退行性疾病均有较好的疗效,但两种治疗方法的优劣目前尚无定论。目的：系统评价微小切口与开放经椎间孔腰椎椎间融合治疗腰椎退行性疾病的疗效及安全性。方法：计算机检索 The Cochrane Library(2014 年第2期)、PubMed、EMbase、MEDLINE、SCI、CNKI、CBM、WanFang Data,检索时限为到2014年2月;收集采用微小切口与开放经椎间孔腰椎椎间融合治疗腰椎退行性疾病的随机或非随机同期对照试验。由2名评价者按照纳入与排除标准选择试验、提取资料和评价质量后,采用RevMan 5.2软件进行Meta分析。结果与结论：纳入1个随机对照试验,18个非随机对照试验,共1 400例患者。Meta分析结果显示,与传统开放经椎间孔腰椎椎间融合相比,微小切口经椎间孔腰椎椎间融合具有椎旁肌损伤小,出血量少,住院时间短,早期疗效好,腰痛远期缓解率高等优点;但是微小切口经椎间孔腰椎椎间融合在改善远期运动功能,远期腿痛缓解率,减少并发症方面并不优于开放经椎间孔腰椎椎间融合治疗;且手术时间更长。因此,在严格掌握适应证的前提下,采用微小切口经椎间孔腰椎椎间融合能较好解决腰椎退行性疾病患者的病痛。由于纳入研究数量和质量存在局限性,上述结论仍需大样本、高质量的随机对照试验进一步验证。临床应根据患者的具体情况,综合评估病情,选择最佳治疗方案。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

Coflex棘突间动力重建系统治疗腰椎退变性疾病18例

背景：近年来脊柱非融合技术一直是脊柱外科研究与争论的热点。Coflex棘突间动力重建系统作为腰椎后路非融合器材,国外虽已应用较长时间,但国内尚处于试用阶段。 目的：探讨Coflex棘突间动力重建系统治疗腰椎退变性疾病的适应证,并对其早期临床疗效进行评价。 方法：2008-10/2010-06使用Coflex棘突间动力重建系统治疗腰椎退变性疾病31例,对其中随访超过1年的18例患者临床资料进行分析总结。治疗方式均为后路髓核摘除,椎管减压、Coflex棘突间动力重建系统置入;1例患者术中置入2枚Coflex。治疗前及各次随访时均对患者进行日本骨科学会下腰痛功能量表、中文版Oswestry功能障碍指数量表及目测类比评分法评估,并测量治疗前后、各次随访时腰椎前屈后伸位置入节段及其上下节段活动范围、Colfex上下极板夹角及置入节段椎间隙高度。 结果与结论：患者均获随访,随访时间12~20个月。末次随访时患者日本骨科学会下腰痛功能量表评分、中文版Oswestry功能障碍指数量表评分及目测类比评分均获显著改善;治疗前后置入节段椎间高度及其上下节段椎间活动度差异均无显著性意义(P > 0.05),末次随访时Coflex上下极板夹角在过伸位较中立位显著增大(P < 0.05)。提示Coflex棘突间动力重建系统对腰椎间盘突出症、椎管狭窄及腰椎不稳等腰椎退变性疾病安全有效,在腰椎后伸时能够有效分担载荷,同时对腰椎生理活动影响较小,有利于维护腰椎功能,早期临床疗效肯定。     

脊柱非融合系统的研究进展

腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症等腰椎退行性疾病是临床上引发患者腰腿痛的常见病因,腰椎融合术是腰椎退行性疾病保守治疗无效后的常见手段.但脊椎融合术对患者创伤大,且易致融合节段畸形、疼痛、螺钉断裂、再手术率高、加速邻近节段退变等问题,这些问题迫使研究者们去探寻其他的治疗手段,非融合动态固定系统是大家目前研究较为广泛的一种替代...     

K-Rod动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病的中期疗效

目的 探讨K-Rod动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病的中期疗效及其对邻近上位节段的影响。方法 回顾性分析昆明市第一人民医院骨科2011年2月至2013年6月65例采用K-Rod动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病患者的临床资料。其中，男31例，女34例，年龄21 ～ 73岁，平均（53.4±10.8）岁；融合组（n=21），非融合组（n=20），“融合+非融合”组（n=24）。记录术中失血量、手术时间、住院时间及并发症；根据术前及各随访时间腰痛、下肢痛VAS评分，ODI评分评价临床疗效。比较3组病例术前及随访时间腰椎侧位X线片、腰椎MRI手术及邻近上位节段椎间隙高度、椎间盘退变Pfirrmann''s分级情况。结果 经72 ～ 84个月，平均（72.0±8.6）个月随访。3组组内术后3、6个月及末次随访时腰痛、下肢痛VAS评分及ODI评分与术前比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。末次随访时，腰痛、下肢痛VAS评分改善率，融合组为66.4%、76.7%，非融合组为84.4%、72.4%，“融合+非融合”组为70.8%、77.8%；邻近上位节段椎间盘退变Pfirrmann''s分级：非融合组、“融合+非融合”组与术前比较差异无统计学意义（P>0.05），融合组与术前比较差异有统计学意义（P<0.05）。手术节段椎间高度指数: 3组组内术后1周与术前比较，差异有统计学意义（P<0.05），术后3个月、6个月、末次随访时与术后1周比较差异无统计学意义（P>0.05）。邻近节段椎间高度指数：非融合组、“融合+非融合”组术后1周、3个月、6个月、末次随访时与术前比较，差异无统计学意义（P>0.05）；融合组末次随访与术前比较，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 应用K-Rod动态稳定系统对腰椎退行性疾病行非融合及“非融合+融合”术治疗，中期随访疗效良好，一定程度上可延缓邻近节段椎间盘退变，对退变的椎间盘有一定的保护作用。     

Coflex棘突间固定装置在治疗腰椎管狭窄症中的价值

目的　评价Coflex棘突间固定装置治疗腰椎管狭窄症的应用价值。 方法　回顾性分析临床随访期＞5年的手术治疗腰椎管狭窄症患者115例,其中Coflex组54例,融合组61例。比较两组围手术期指标及术前和末次随访时JOA、ODI、VAS、 SF-36评分;比较两组术前及末次随访时邻近节段椎间活动度增加量、椎间隙高度丢失量及Pfirrmann 分级评定。 结果 两组间临床观察指标无统计学差异（P>0.05）。两组椎间活动度增加量对比无统计学差异（P>0.05）;融合组椎间隙高度丢失量较Coflex组明显（P<0.01）;融合组相邻节段椎间盘Pfirrmann分级进展较Coflex组明显（P<0.05）。 结论　Coflex植入术和融合术临床疗效相当,并能延缓影像学上的邻近节段病变。     

单侧椎弓根螺钉置入并椎间融合对邻近椎间盘节段退变的影响

背景：坚强内固定和良好融合存在严重缺陷和不足。目前还未见临床应用单侧椎弓根螺钉固定结合椎间cage植骨融合治疗腰椎退变性疾病对邻近节段退变影响的相关报道。 目的：回顾分析单侧椎弓根螺钉固定结合椎间cage植骨融合治疗部分腰椎退变性疾病后对固定融合邻近上下节段退变的影响。 方法：2006-03/2009-12对收治的部分腰椎管狭窄症、腰椎失稳及腰椎间盘脱出症患者22例,进行了单侧椎弓根螺钉固定加椎间cage植骨融合,术中不显露对侧。在固定融合后3,6,12,20个月及取出内固定钉棒后3,6个月,随访X射线片及MRI。针对X射线片运用角平分线法测量固定融合邻近上位椎间隙高度变化,MRI测量椎间盘髓核退变情况。 结果与结论：所有病例获得随访,患者椎管狭窄症状及神经根性症状消失,并且在随访期间内没有新的临床症状出现。固定融合前、固定融合后3,6,12,20个月邻近节段上位椎间隙高度分别为(7.420±0.035 4),(7.426 6±0.036 9),(7.453 3±0.036 9),(7.516 6±0.036 9),(7.430 8±0.036 9) mm,结果表明,腰椎单侧固定融合后邻近节段椎间隙高度无明显变化(P > 0.05)。MRI测量结果显示,固定融合邻近上位椎间盘髓核信号在T2加权像无明显退变。提示单侧椎弓根螺钉固定结合椎间融合治疗部分腰椎退变性疾病能有效预防固定融合邻近上下节段退变。     

腰椎间盘结构、盘内压力及不同载荷的影响：生物力学研究进展

背景：腰椎间盘突出是临床引起腰腿疼的最主要原因,严重影响患者的日常生活、学习与工作,而对腰椎间盘的生物力学特点进行研究,对预防和治疗腰椎间盘疾病具有重要指导意义。 目的：综述目前腰椎间盘生物力学的研究进展。 方法：由第一作者用中国期刊全文数据库和PubMed数据库,检索时间：2009至2014年,检索词分别为“椎间盘、髓核、生物力学、纤维环、软骨板” 和“intervertebral disc,nucleus pulposus,biomechanics,fibrosis annulus,cartilage”,语言分别设定为中文和英文。纳入与腰椎间盘、髓核、纤维环及软骨板的生物力学特性相关的研究,排除重复及陈旧文献。共检索到5 072篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入49篇文章进行综述分析。 结果与结论：通过对腰椎间盘结构特点、不同载荷的影响、腰椎间盘内压力、腰椎间盘退行性改变的生物力学特点以及腰椎间盘力学模型的建立等方面进行综述,有助于充分了解腰椎间盘相关问题的发生机制、发展过程以及造成的不良后果。对于腰椎间盘的日常保健及如何能更好的运用“力”这个物理因子解决腰椎间盘问题具有指导意义。     

Coflex植入术与腰椎椎间融合术治疗L4/5腰椎退变性疾病的临床疗效对比

目的　通过将L4/5节段Coflex植入内固定与单节段融合术治疗腰椎间盘突出及腰椎管狭窄症的临床疗效及邻近节段退变情况的比较,比较Coflex等非融合理念用于中年患者的优势。 方法　随访2008年5月-2010年5月间在我科行L4/5单节段Coflex植入术与L4/5单节段腰椎椎间融合术的患者,年龄限制在40~60岁。其中Colfex组患者48例,融合组患者52例。统计两组患者围手术期相关数据,对比两组患者在手术时间、出血量及平均住院天数的差异。记录术前术后患者的日本骨科学会评分值（JOA）、功能障碍指数（ODI）及视觉评分量表（VAS）评分值。在术前及术后的站立侧位片上测量邻近节段椎间隙高度变化,在过伸过屈动力位片上测量邻近节段椎间活动度。 结果　两组患者术前及末次随访时JOA、ODI及VAS评分值的差异无统计学意义。Coflex组患者平均手术时间、手术出血量及平均住院天数均显著小于融合组。Coflex组患者术后早期疼痛较轻。Coflex组患者术后上下邻近节段的活动度与术前对比其差异无统计学意义,融合组患者术后上下邻近节段的活动较角术前有明显增加,差异有统计学意义。  结论　对于40~60岁的中年患者,单节段Coflex与融合术均能取得满意的术后疗效,但Coflex手术时间更短,术后恢复更快,且能有效的保护邻近节段的退变。     

腰椎间盘退变中的细胞因子及炎症递质：文献分析与临床应用

背景：通过分析细胞因子及炎症递质对腰椎间盘退变的影响,有助于深入认识腰椎间盘退变的发病机制,指导临床对腰椎间盘退变疾病的预防和治疗。 目的：结合临床对腰椎间盘退变中细胞因子及炎症递质进行研究,并对其发展趋势进行多层次探讨分析。 方法：以电子检索方式对CNKI数据库学术期刊2002-01/2011-12收录有关腰椎间盘退变中细胞因子及炎症递质研究的文献进行分析,采用检索词主要为“腰椎间盘退变;细胞因子;炎症介质”,运用数据库的分析功能和Excel软件图表的功能分析数据特征。结合2009-01/12在解放军第306医院骨科进行腰椎间盘突出症治疗的患者67例,治疗方法为单节段椎管减压,椎间融合器植入植骨融合内固定,对术中切除的间盘进行镜下和免疫组织化学分析。 结果与结论：在CNKI数据库学术期刊2002/2011收录的文献中,共检索到76篇与腰椎间盘退变细胞因子及炎症递质研究相关的文献,文献数量处于上升趋势。腰椎间盘退变中细胞因子及炎症递质研究检测方法以免疫组织化学为主,对炎症递质的表达定量定性准确性研究较多。可见,细胞因子及炎症递质在椎间盘退变的复杂病理过程中具有重要的调控作用。