短节段椎弓根钉固定术的生物力学研究

目的 基于计算机控制的六自由度机器人全新试验装置,更好地模拟人体在自然状态下的复杂运动.比较3椎体4枚、5枚与6枚椎弓根钉固定术治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学稳定性效果.方法 采用6具国人新鲜脊柱尸体标本(T_(11)～L_(13)),椎体切除法模拟失去前柱支持、完全不稳定L_1椎体爆裂骨折.试验分跨节段3椎体4枚椎弓根钉固定组、3椎体5枚椎弓根钉固定组和3椎体6枚椎弓根钉固定组.应用混合力-位移控制加载的六自由度机器人全新试验装置对标本进行前屈,后伸,左侧弯、右侧弯及左轴向旋转和右轴向旋转6种运动方式,对固定节段(T_(11)～L_3)的运动范围(ROM)进行测试并计算刚度值,比较各组间差异.结果 随着螺钉数的增加,固定节段(T_(11)～L_3)的运动范围逐渐减小,刚度逐渐增大;轴向旋转时,6钉组、5钉组的运动范围小于4钉组(P<0.05),6钉组刚度大于4钉组(P<0.05)、5钉组刚度与4钉组的差异无统计学意义(P>0.05);6种不同加载方向下,6钉组与5钉组的运动范围与刚度的差异均无统计学意义(P>0.05);屈伸、侧弯状态下,3种不同固定方式之间差异不具有统计学意义(P>0.05).结论对于胸腰椎爆裂骨折,经骨折椎3椎体6枚钉或5枚钉的固定方式可以提高生物力学稳定性,稳定效果要优于传统的4枚钉固定,而6枚钉与5枚钉固定稳定性的差异不明显.     

枢椎后路侧块螺钉与椎弓根螺钉固定强度的生物力学评价

目的评价单皮质和双皮质枢椎侧块螺钉与枢椎椎弓根螺钉的固定强度,为临床选择枢椎后路螺钉的固定方式提供生物力学依据。方法利用12具新鲜尸体枢椎标本,进行单皮质和双皮质的椎弓根螺钉或侧块螺钉固定,测试比较其螺钉拔出强度。结果双皮质枢椎椎弓根螺钉的拔出力量最大,为(1 726.5±433.3)N;单皮质枢椎椎弓根螺钉〔(1 279.9±432.0)N〕与双皮质枢椎侧块螺钉〔(1 054.8±411.3)N〕之间差异无统计学意义;单皮质枢椎侧块最小为(689.4±128.0)N。结论枢椎后路螺钉固定宜首选椎弓根螺钉,侧块螺钉可作为补充固定技术,且以双皮质骨固定为宜。     

新型可注射骨水泥椎弓根螺钉的设计及生物力学研究

目的 探讨一种新型可注射骨水泥椎弓根螺钉(bone cement injectable canulated pedicle screw,CICPS)的设计和生物力学性能,为骨质疏松脊柱疾病的内固定治疗提供一种安全有效的新选择. 方法 (1)在体外、骨质疏松松质骨模型和椎体标本内行骨水泥注射实验,X线片、CT观察骨水泥分布和钉-骨界面情况.(2)取10枚灌注骨水泥后的CICPS和普通椎弓根螺钉行剪切力试验.(3)在松质骨模型中用2～3ml骨水泥强化CICPS行轴向拔出力试验,与普通椎弓根螺钉进行比较. 结果 CICPS各个侧孔均有骨水泥流出,且仅分布于螺钉前部,弥散均匀广泛,未见骨水泥渗漏.CICPS的剪切力为(10600.8±360.1)N,普通螺钉为(15 458.1±311.4)N(P＜0.05).CICPS的最大轴向拔出力为(209.3±13.3)N,普通螺钉为(27.0±5.0)N(P＜0.05).结论 CICPS使骨水泥弥散均匀一致,减少骨水泥渗漏风险,并可显著提高骨质疏松椎体中椎弓根螺钉的把持力.CICPS具有良好的有效性和安全性,为其临床应用提供了理论基础.     

五种经椎弓根内固定器的生物力学对比研究

目的 观察抗旋转复位内固定器（ａｎｒｉ－ｒｏｔａｔｉｏｎ ｒｅｃｌｕｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｉｘａｔｏｒｓ,ＡＲＲＩＦ）与其他４种经椎弓根内固定器的生物力学差异,为进入临床应用获取实验依据。方法 １０具新鲜健康成人Ｔ１１－Ｌ３脊柱标本,分为５组,分别使用ＡＲＲＩＦ、ＡＦ、ＲＦ、Ｄｉｃｋ钉、Ｓｔｅｆｆｅｅ钢板,在屈曲压缩骨折模型、屈曲牵张型模型上测试内固定器的抗压缩、抗屈伸、抗侧弯、抗旋转能     

强化椎弓根螺钉稳定性的生物力学研究进展

脊柱外科内固定技术是随着脊柱生物力学理论的进步和临床的实践而发展的。椎弓根内固定技术也不例外。椎弓根螺钉内固定系统是目前脊柱外科技术最常用的脊柱后路内固定方法[1 ] 。自椎弓根螺钉内固定系统出现以来 ,先后有Ｒｏｙ -Ｃａｍｉｌｌｅ等[2 ] 和Ｓｔｅｆｆｅｅ等[3] 对其进行了许多改进和发展 ,并被广泛应用于治疗骨折、畸形、骨转移瘤、脊柱失稳 ,以及脊柱退行性病变、滑脱和椎管狭窄等病症。但有时由于椎弓根螺钉的握持力不够或手术后承载负荷过大 ,造成椎弓根螺钉的松动或拔出 ,从而导致内固定失效或假关节形成。这种情况在骨质…     

聚甲基丙烯酸甲酯强化椎弓根螺钉内固定对骨质疏松不稳定性胸腰椎损伤稳定性的影响

目的　评价聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylate,PMMA)骨水泥强化椎弓根螺钉内固定对骨质疏松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具新鲜老年女性骨质疏松脊柱标本 (T1 0 ～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 ,进行左 /右侧弯、左 /右旋转和前屈 /后伸 6个运动方向的稳定性测试 ,并在MTS 85 8型材料试验机上进行屈 /伸疲劳试验。比较完整脊柱标本 (a)、损伤模型钢板固定未强化疲劳前 (b)、钢板固定未强化疲劳后 (c)、钢板固定强化后疲劳前 (d)、钢板固定强化后疲劳后 (e) 5种状态下脊柱的稳定性变化。　结果　在b、d、e三种状态下 ,6个运动方向脊柱的稳定性差异不明显 (P >0 .0 5 ) ,但均强于a、c状态 (P <0 .0 1)。 2 0颗螺钉未强化疲劳后有 19颗出现松动 ,而强化螺钉疲劳后未见螺钉松动。　结论　PMMA强化骨质疏松椎弓根螺钉内固定能明显增强脊柱的稳定性和抗疲劳能力。     

椎弓根钉断钉的力学分析

随着椎弓根固定系统的问世,已在脊柱骨折,滑脱及侧弯的治疗上取得了突破性进展。随之临床医师又注意到其各类并发症。就断钉而言,RF 系统并不多见,特别是螺纹棒断裂尚未见报导。现报告两例,旨在探索其发生原因及预防措施。 例1:女,32岁,腰痛10年,间歇性破行伴双下肢麻木、乏力、疼痛半年入院,查双下肢肌力Ⅳ级,感觉略迟顿,X线示L_4峡部裂伴椎体Ⅱ度滑脱,1996年9月行手术减压RF2型椎弓根滑脱钉复位固定。术后照片解剖复位,左侧椎拉力螺钉位置不佳,因症状完全消失未来复诊。1998年5月因右腰痛来院复查:右侧椎拉力螺钉螺纹交界处断裂,L_4 Ⅰ度滑脱。手术取出内固定物,后路“H”植骨融合。     

骨水泥强化椎弓根螺钉固定治疗骨质疏松性胸腰椎骨折的临床效果观察

目的 评价骨水泥强化椎弓根螺钉固定治疗骨质疏松性胸腰椎骨折的临床效果.方法 对2013年6月-2014年12月收治的53例骨质疏松性胸腰椎骨折患者进行骨水泥强化椎弓根螺钉固定治疗,所有患者术前骨密度检测T值均≤–2.5,术中均于伤椎邻近椎体注射1.5ml骨水泥强化椎弓根螺钉,术前和术后均给予抗骨质疏松治疗.观察和记录患者围术期基本情况及并发症发生情况.记录术前、术后1周和末次随访时患者疼痛视觉模拟评分(VAS)和神经功能情况(ASIA分级),测量术前、术后1周和末次随访时的伤椎前缘压缩率、伤椎后缘压缩率、椎管狭窄率和Cobb角.结果 53例患者均顺利完成手术,手术时间90~140min,出血量150~350ml;术中无神经损伤,无硬膜撕裂,无明显骨水泥渗漏和螺钉松动.所有患者均获随访,随访时间12~30个月.患者术后神经功能较术前有明显恢复.末次随访X线片及CT示椎体骨折均愈合,内固定位置良好,未见明显松动迹象,未见明显骨水泥渗漏.术后1周和末次随访时的VAS评分、伤椎前缘压缩率、伤椎后缘压缩率、椎管狭窄率、Cobb角与术前比较差异均有统计学意义(P<0.05),而术后1周与末次随访时比较差异均无统计学意义(P>0.05).结论 骨水泥强化椎弓根螺钉固定术能有效强化骨质疏松条件下内固定的初始稳定性,恢复骨折椎体的高度,减轻椎管内压迫,有利于后凸畸形的矫正和神经功能的恢复,并能很好地维持骨质疏松条件下内固定的远期稳定性和骨折椎体的高度,显著降低了远期螺钉松动和椎体塌陷的风险.     

屈曲应力损伤致胸腰段骨折经椎弓根内固定生物力学分析

目的 本实验研究椎弓根系统对屈曲应力下两类型骨折固定生物力学特点。方法 实验分为二组,A、单纯椎体骨折组,B、椎体骨折伴三柱损伤组,分别用AF钉及RF钉固定。结果 1、使用AF钉及RF钉固定,2000N负荷下,两组位移基本相似;2、2000N以上,三柱损伤组位移稍增大,但统计学无显著差异。结论 经椎弓根固定系统对三柱损伤的椎体压缩骨折固定的稳定性与单纯椎体压缩骨折相同。     

生物力学在脊柱器械研究中的意义

近年来,脊柱器械的生物力学特性已成为新器械的研制和对比研究中的一项重要内容。本文综述了生物力学实验的类型、意义和方法,并对实验模型、实验记录和分析方法方法进行了阐述。     

骶髂螺钉不同进针点置钉对骨盆外旋不稳定的生物力学影响

目的 测量骶髂螺钉不同进针点置钉对骨盆外旋不稳定的生物力学影响,为临床应用提供试验依据.方法 10具新鲜冰冻成人骨盆标本,骶髂关节拉力螺钉经进针点B(髂后下棘前2.5 cm与坐骨大切迹上4.0 cm的交点)、A(B点同一水平面前方1.0 cm)、C(B点同一水平面后方1.0 cm)固定骶髂关节.测量骶髂关节前韧带完整组、A进针点组、B进针点组、C进针点组在相同外旋应力下骶髂关节、耻骨联合的分离距离,从而比较不同进针点的固定强度.结果 在对抗外旋力上,韧带完整组、C进针点组与A/B组差异均具有统计学意义(P<0.05);A、B进针点组之间差异无统计学意义(P>0.05).在骶髂关节稳定性上,除韧带完整组、B进针点组之间差异无统计学意义(P>0.05)外,余各组间差异均具有统计学意义(P<0.05).结论 对骶髂关节稳定性B进针点更为优越,更为安全、有效.     

不同内固定器固定股骨颈骨折的生物力学比较研究

目的 对治疗股骨颈骨折的几种常用内固定器进行生物力学对比,为临床选择理想的内固定器提供理论依据.方法 利用聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate,PMMA)制作人工股骨模型12个,按照人体股骨颈骨折时最常见的Pauwels 70.角用电锯锯断,造成内收型股骨颈骨折模型.将骨折标本解剖复位后,按手术操作方法用动力髋螺钉(dynamic hip screw,DHS)、3枚空心螺钉、股骨近端髓内钉(proximal femoral nail,PFN)和动态套筒式三翼钉不同置人物加以内固定.标本模拟人体单足站立位固定于Instron - 8874液压伺服力学实验测试机上,选择股骨近端15个点作为应变测试点,以10 mm/min加载速度、线性载荷0～1200 N分级加载,测定各组于1200N载荷下各点的应变值、不同载荷下头下沉位移和主压力侧8点的应变值.结果 1200N载荷下各组均在8点处出现峰值,DHS组、3枚空心螺钉组、PFN组和动态套筒式三翼钉组应变值分别为(-700±35)με、(-756±14)με、(-1362±136)με和(3024±127) με,两两比较差异均有统计学意义(P＜0.01).同一载荷下,动态套筒式三翼钉组股骨头下沉位移大于空心螺钉组和PFN组(P＜0.01),但小于DHS组(P＜0.01).同一载荷下,动态套筒式三翼钉组在主压力侧8点处的应变值均比其他三组的应变值大,其差异均有统计学意义(P＜0.01);同一固定组,随着载荷的增大,应变值也逐渐增大.结论动态套筒式三翼钉固定股骨颈骨折稳定可靠,从生物力学角度可以推广使用.     

两种脊柱内固定方法疗效和生物力学评价

报告两组手术开放复位固定治疗脊柱损伤的临床疗效和生物力学测试比较，Ａ组哈氏棒加钢丝节段固定１７例；Ｂ组爱德华兹大棒内固定６０例。结果（１）两组方法对畸形角的短正均十分明显（Ｐ＜０．０１），Ｂ组优于Ａ组（Ｐ＜０．０１）。（２）移位百分率的改进亦显著（Ｐ＜０．０１），Ｂ组优于Ａ组（Ｐ＜０．０１）。（３）压缩椎体高度的恢复Ｂ组优于Ａ组（Ｐ＜０．０１）。（４）神经功能恢复一级以上Ａ组为８２％，Ｂ组为９０％     

人工椎体植入位置的生物力学研究

目的　研究人工椎体不同植入位置对腰椎生物力学性能的影响。　方法　小牛腰椎标本 6具 ,按中间区、前区、后区、侧方区及斜向分别植入人工椎体 ,测试原始标本及不同植入位置时屈曲、伸展、左、右侧屈等工况下载荷 -应变关系及应力强度。　结果　与中间区植入相比 ,屈曲、伸展、左右侧屈 4种状态下人工椎体斜向及侧方植入时 ,应变增大 ,且差异有显著性意义 (P<0 .0 5 ) ,前区及后区植入差异无显著性意义 (P >0 .0 5 )。不同植入位置人工椎体上的应力强度均大于原始标本 ,后区植入屈曲、伸展应力强度最高 ,为原始标本的 1.5～ 1.9倍。与中间区相比 ,人工椎体斜放或侧方放置时 ,胸腰椎强度明显下降 (P <0 .0 5 ) ;前区或中间区植入时 ,胸腰椎强度并无明显下降 (P >0 .0 5 ) ,相反在某些状态如屈曲或伸展时会有所增高。　结论　斜向植入人工椎体对椎体的应变及应力强度影响最为明显 ,其次为侧区放置 ,后区、中间区及前区放置时椎体应变及强度变化不大。尽管人工椎体不同位置时椎体应力强度均大于原始标本 ,但以后区及中间区放置最为理想 ,应尽量避免斜放及偏于椎体一侧放置。     

伞降着陆环境下踝关节外侧副韧带及关节囊损伤的生物力学研究

目的 模拟空降兵着陆瞬间踝关节由跖屈位到内翻位的变化,测定外侧副韧带及关节囊等软组织损伤时的负荷,并分析其在受力过程中所表现的特性,为研制新式伞兵护踝及伞靴提供理论依据. 方法 采用人体踝关节标本6具,通过自制夹具固定在MTS-858生物材料试验机上,施加轴向力,轴向压缩范围10 cm,当负荷曲线出现峰值时停止.记录负荷峰值及达到峰值的时间,绘制负荷-时间曲线. 结果 模拟空降兵着陆瞬间踝关节由跖屈位到内翻位试验中,标本踝关节负荷在达到峰值前随时间逐渐增加,达到峰值后迅速下降.负荷峰值约2207.18 N,达到峰值时间约9.76s.当负荷达到峰值时,踝关节外侧副韧带及关节囊主要呈现钝性断裂损伤,断端极不整齐.全部标本经C型臂摄X线片,均无骨性损伤. 结论 模拟空降兵跳伞着陆瞬间踝关节由跖屈状态到内翻状态下,外侧副韧带及关节囊纤维组织在负荷-时间曲线中表现出“等长收缩”及“等张收缩”特性.本试验为改进护踝或伞靴设计,以更好地防止外侧副韧带及相关软组织损伤提供了一定的理论依据.     

三种手术方式固定不稳定性股骨转子间骨折的生物力学研究

目的 对单纯股骨近端锁定板(locking proximal femoral plate,LPFP)、LPFP联合磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)、防旋股骨近端髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)固定不稳定性股骨转子间骨折进行生物力学研究. 方法 18具标本共36根股骨纳入试验,标本证实无病理缺陷、骨折、畸形或肿瘤,分为A、B、C三组,每组各12根股骨,依据Evans分型中的ⅢA型股骨转子间骨折造模,A组采用LPFP联合CPC固定,B组采用单纯LPFP固定,C组采用PFNA固定.将股骨标本固定在特殊的夹具内进行力学对比测试. 结果 轴向压缩试验结果显示,在生理载荷作用下,三种内固定股骨上的载荷-位移关系基本上呈线性变化;股骨转子间骨折三种内固定扭矩-扭角测量结果表明,随着扭角的逐渐增大,扭矩也逐渐增大,直至内固定物失效. 结论 LPFP联合CPC或PFNA治疗不稳定性转子间骨折均能够达到坚强固定.     

经伤椎椎弓根植骨结合椎弓根钉对严重胸腰椎爆裂骨折患者神经功能的影响

目的探讨经伤椎椎弓根植骨结合椎弓根钉对严重胸腰椎爆裂骨折(STBF)患者神经功能的影响。方法 2013年12月—2016年12月河南省濮阳市人民医院收治STBF患者100例,分为跨伤椎组和经伤椎组,每组50例。跨伤椎组给予跨伤椎椎弓根植骨结合椎弓根钉治疗,经伤椎组给予经伤椎椎弓根植骨结合椎弓根钉治疗。统计分析所有患者术前术后椎体前缘高度、后凸Cobb角、受压面积、神经功能、并发症情况。结果经伤椎组术后椎体前缘高度(52.57±5.51)mm、神经功能优良率(88%)明显高于跨伤椎组[(45.29±5.32)mm,64%];经伤椎组术后后凸Cobb角(9.82±1.37)°、受压面积(21.52±2.24)mm~2明显低于跨伤椎组[(6.65±1.18)°,(17.81±2.01)mm~2],差异有统计学意义(P0.05);跨伤椎组和经伤椎组并发症发生率基本相同,差异无统计学意义(P0.05)。结论与跨伤椎比较,经伤椎椎弓根植骨结合椎弓根钉治疗可有效改善STBF患者伤椎骨质高度和受压状态,有利于提高患者神经功能的恢复效果,且具有良好的安全性,值得临床进一步推广。     

钛网融合器在胸腰段脊柱前路重建术中应用的生物力学评价

目的　评价一种新型内置物钛网融合器 (titaniummeshcage)在胸腰段脊柱不稳重建术中应用的生物力学特性。　方法　取 8个新鲜冷藏的人尸体脊柱标本 (T1 1 ～L3) ,分别行L1 椎体次全切除 ,T1 2 、L1 和L1 ,2 椎间盘全切除 ,制作损伤后减压失稳模型 ,依次实施四种重建术式。 (1)髂骨块植入加前路Kaneda钢板固定 ;(2 )钛网融合器内松质骨植入 ;(3)钛网和前路Kaneda钢板联合应用 ;(4)钛网和后路TSRH椎弓根钉系统联合应用。对上述试件依次分组进行生物力学稳定性测试。　结果　钛网融合器的置入使失稳脊柱的稳定性提高 ,其侧弯、屈伸运动度减少 ,与完整脊柱组比较 ,差异有显著性意义 (P <0 .0 5 ) ,相反 ,抗旋转运动减少不明显 (P >0 .0 5 ) ;钛网融合器无论与前路或后路固定器的联合使用 ,均可使失稳脊柱节段在各方向的运动度显著减少 ,与完整脊柱组比较 ,差异有非常显著性意义 (P <0 .0 1)。　结论　钛网融合器的置入在失稳胸腰段脊柱的前路重建术中 ,具有提高稳定性、恢复和维持脊柱正常形态的作用。与前后路内固定器联合使用可提高其生物力学效应。