可吸收骨水泥对椎弓根螺钉稳定性的生物力学影响

目的：验证椎弓根螺钉植入时添加可吸收骨水泥α-BSM^TM对螺钉初始稳定性的影响。方法：采用6具人体新鲜腰椎标本,共16个椎体（L3－L5）,将椎弓根螺钉分别置入两侧椎弓根,随机在一侧加α-BSM^TM,测试螺钉最大轴向拔出力（F－max）和螺钉拔出过程中达到最大轴向拔出力时的能量吸收（E－F－max）及螺钉拔出一个螺距（2．0mm)旦的能量吸收（E－2mm)。结果：同未加α－BSM^TM组相比较,椎弓根螺钉最大轴向拔出力F－max在加入α-BSM^TM后,由370N提高到665N,增加了80％。E－F－max和E－2mm也分别增加了83％和68％,差别有统计学显著意义（Wilcoxon's检验,P＜0．01）。最大轴向拔出力F－max（加和不加α-BSM^TM)与椎体松质骨的骨密度（BMD）紧密相关（r=0.9585,0.9056,P＜0．05）。结论：在椎弓根螺钉植入时添加α-BSM^TM能显著提高其初始稳定性。     

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。     

两种不同方法提高椎弓根螺钉稳定性的体外生物力学研究

目的 比较膨胀式椎弓根螺钉(EPS)与骨水泥(PMMA)强化方法在体外提高螺钉稳定性的效果.方法 将60个新鲜成年绵羊腰椎随机分为三组.普通椎弓根螺钉组(CPS组):直接拧入普通椎弓根螺钉;PMMA-PS组:向钉道内注入PMMA(1.0 ml)后拧入CPS;EPS组:直接拧入EPS.24 h后对所有标本进行X线检查,随...     

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.     

骨质疏松对椎弓根螺钉稳定性影响 的实验研究

目的评价不同骨质疏松程度条件下,椎弓螺钉的稳定性,为椎弓根内固定在合并有骨质疏松 症的患者中的选用提供力学理论基础。方法采用新鲜尸体脊柱标本,根据骨密度检测结果,按临床 诊断标准分成骨质正常、骨量减少、骨质疏松和重度骨质疏松四个水平。然后,每个骨密度水平,植入 普通椎弓根螺钉24枚,进行螺钉轴向拔出实验,测定最大拔出力、刚度和能量吸收值三项指标,对所 测指标进行骨密度水平间的对比分析。结果骨密度水平从正常下降到重度疏松程度,最大拔出力、 刚度均随之下降,组间比较均存在显著性差异（孕<0.05 )。正常骨密度水平的能量吸收值显著高于 骨质疏松、重度疏松（孕<0.05 ),但与骨量减少水平相比并无统计学差异（孕>0.05 )。另外,骨量减少 水平的能量吸收值显著性高于重度骨质疏松水平（孕<0. 05 ),但与骨质疏松水平相比较无显著性差 异（P跃0.05 )。结论反映椎体骨质质量的骨密度是决定椎弓根螺钉稳定性的重要因素。     

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。     

磷酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉对骨质疏松性椎体骨折的临床意义

目的 :评价磷酸钙骨水泥 (calciumphosphatecement ,CPC)强化和修复椎弓根螺钉的生物力学效果。方法 :6具新鲜老人骨质疏松的脊柱标本 ,从T11～L4 共 36个椎体 ,随机选取其中 32个 ,分为 4组 ,每组 8个。A组 :随机选择一侧椎弓根放置直径为 6 .5mm的椎弓根螺钉 ,另一侧以直径为 3.5mm的钻头导孔。向两侧椎弓根孔道注入配制好的磷酸钙骨水泥 (CPC) 3～ 5ml ,体温下 ( 37℃ )放置 2 4h后 ,再行前述拔出实验。B组 :应用PMMA进行修复和强化 ,作为对照 ,操作方法同A组。C组 :植入椎弓根螺钉 ,添加或不添加CPC ,进行周期抗屈实验。D组 :相同方法 ,应用PMMA作为对照。结果 :CPC骨水泥强化组和修复组拔出力明显高于对照组 ,差异有显著性意义 (P <0 .0 5)。结论 :在植入椎弓根螺钉时添加具有生物活性的磷酸钙 (CPC)骨水泥可显著提高其初始稳定性     

膨胀式椎弓根螺钉与骨水泥强化方法增强螺钉稳定性的比较研究

[目的]比较膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS)与骨水泥(polymethylmethacrylate,PM-MA)强化方法在体外增强螺钉稳定性的效果,并观察各方法中的钉道界面情况.[方法]45个新鲜成年绵羊腰椎随机分为3组.CPS组:直接拧入普通椎弓根螺钉;PMMA-PS组:向钉道内注入PMMA后拧入普通椎弓根螺钉;EPS组:直接拧入EPS.24 h后,对所有标本进行轴向拔出实验、X线和micro-CT检查.[结果]EPS组和PMMA-PS组中螺钉的稳定性均显著强于CPS组(P<0.05),而EPS组和PMMA-PS组之间的差异无统计学意义(P>0.05).X线检查示各组中螺钉位置良好.CPS组中骨组织包裹螺钉,形成"螺钉-骨质"界面;PMMA-PS组中,PMMA包裹螺钉,阻碍了螺钉与骨质的接触,形成了"螺钉-PMMA-骨质"界面;EPS组中,骨小梁直接包裹螺钉,形成"螺钉-骨质"界面.螺钉的前端明显膨胀,形成一个"爪状"结构.螺钉前端胀开的两翼挤压周围骨质,使膨胀部分周围的骨质较非膨胀部分更加致密.[结论]EPS可以显著提高螺钉的稳定性,其效果与目前临床上常用的PMMA强化方法接近.同时,EPS可以有效的避免因增加螺钉直径和使用PMMA可能带来的椎弓根骨折和渗漏、压迫等风险.另外,EPS的置入并不增加手术时间和手术创伤.作为一种有效、安全和操作简便的方法,EPS在临床上的广泛应用具有巨大的潜力.     

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。     

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。     

空心侧孔椎弓根螺钉在腰椎滑脱伴骨质疏松椎体中的临床应用

[目的]探讨空心侧孔椎弓根螺钉在腰椎滑脱伴骨质疏松患者的手术方法和固定效果。[方法]2012年4月~2013年5月收治的26例腰椎滑脱症患者,经骨密度检测均有不同程度骨质疏松,骨密度0.80 g/cm2,T值-2.5。术中应用骨水泥增强的空心侧孔椎弓根螺钉行复位固定,共42个椎体,置入空心侧孔椎弓根螺钉84枚,观察椎弓根螺钉术中及术后的稳定性和临床治疗效果。[结果]术中出现骨水泥漏2例,无临床严重不适。26例患者均获得随访,随访时间12~30个月,平均23.3个月。术后VAS评分较术前比较改善明显,滑脱椎体均复位良好,椎体间均获得骨性融合,X线片显示内固定无松动、断裂或脱落,螺钉周围未见透亮线影出现。[结论]经空心侧孔椎弓根螺钉固定椎体,增加了椎弓根螺钉界面把持力,能够满足腰椎滑脱伴骨质疏松患者脊椎后路固定手术对力学稳定的要求。     

Intraoperative biomechanics of lumbar pedicle screw loosening following successful arthrodesis

Pedicle screw loosening has been implicated in recurrent back pain after lumbar spinal fusion, but the degree of loosening has not been systematically quantified in patients. Instrumentation removal is an option for patients with successful arthrodesis, but remains controversial. Here, we quantified pedicle screw loosening by measuring screw insertion and/or removal torque at high statistical power (beta = 0.02) in N = 108 patients who experienced pain recurrence despite successful fusion after posterior instrumented lumbar fusion with anterior lumbar interbody fusion (L2–S1). Between implantation and removal, pedicle screw torque was reduced by 58%, indicating significant loosening over time. Loosening was greater in screws with evoked EMG threshold under 11 mA, indicative of screw misplacement. A theoretical stress analysis revealed increased local stresses at the screw interface in pedicles with decreased difference in pedicle thickness and screw diameter. Loosening was greatest in vertebrae at the extremities of the fused segments, but was significantly lower in segments with one level of fusion than in those with two or more. Clinical significance: These data indicate that pedicle screws can loosen significantly in patients with recurrent back pain and warrant further research into methods to reduce the incidence of screw loosening and to understand the risks and potential benefits of instrumentation removal. © 2017 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 35:2673–2681, 2017.

     

颈椎椎弓根三种置钉法的实验研究

目的: 评价 3种颈椎椎弓根置钉方法。方法: 3组尸体各 9具, 行颈椎CT影像测量后分别用 3种方法进行椎弓根置钉, 其结果由CT验证。结果: 颈椎椎弓根三维定位器法置钉 90枚, 椎弓根内占 90%, 其中神经根损伤 2枚, 椎动脉损伤 1枚; Abumi法置钉 90枚, 椎弓根内占 55. 56%, 其中神经根损伤 19枚, 椎动脉损伤 4枚; Ebraheim法置钉 72枚, 椎弓根内占 29. 17%, 其中神经根损伤 24枚, 椎动脉损伤 29枚, 3种方法均无脊髓损伤。结论: 在术中不探查椎弓根、无影像设备导向条件下, 颈椎椎弓根三维定位器置钉准确率较Abumi手法置钉高, 而Ebraheim法不适用于国人。     

牵引对颈椎生物力学影响的实验研究

目的　探讨不同牵引角度及重量对颈椎生物力学的影响。方法　将５ 具颈椎标本（ Ｃ１ ～７）制成颈椎生物力学模型,观察牵引对下颈椎椎体（ Ｃ４ , Ｃ５） 和椎间盘（ Ｃ４ ～５ , Ｃ５ ～６） 应变以及颈椎总体位移的影响。结果　前屈１５°牵引时,椎体的应变增加最大,中立位和前屈１５°牵引时,椎间盘的应变增加最大,前屈２５°和后伸２５°牵引时,颈椎总体位移增加最大。上述各角度牵引后应变位移的线性变化以４ ～６ ｋｇ 较好。结论　在前屈１５°、中立位４ ～６ ｋｇ 的牵引较为符合人体颈椎的生物力学原理。     

骨科机器人辅助下脊柱椎弓根螺钉置入准确性与安全性的临床研究

目的:探讨骨科机器人与C形臂X线透视辅助下脊柱椎弓根螺钉置入的准确性与安全性.方法:对2019年1月至2020年8月采用外科治疗的36例脊柱疾患病例进行回顾性分析.36例患者中18例采用骨科机器人辅助下的椎弓根螺钉置入(观察组),男12例,女6例;年龄16～61 (38.44±3.60)岁;青少年脊柱侧弯1例,脊柱结核...     

应用交互式医学影像控制系统仿真设计椎弓根螺钉最佳进钉通道

目的:探讨第三腰椎(L3)椎弓根螺钉最佳钉道位置。方法:选取50例(男30例,女20例)正常成人的腰椎CT扫描数据,通过交互式医学影像控制系统(MIMICS)建立仿真椎体模型,获取L3椎弓根轴线及最小截面的中心点M。通过"人字嵴"确定进钉点N1并与中心点M点连线模拟钉道T1,"交点法"确定进钉点N2并与中心点M连线模拟螺钉钉道T2,分析模型中钉道位置及角度。8例腰椎骨折患者术前参考仿真钉道设计手术方案,并行螺钉置入,术后观察螺钉位置情况。结果:MIMICS上测量L3椎弓根横径(9.57±0.98)mm,矢径(14.89±0.78)mm。T1钉道与椎体水平面夹角1.5°±1.0°,矢状位夹角12.0°±1.5°;T2钉道与椎体水平面夹角3.0°±1.0°,矢状位夹角10°±1.5°。8例患者应用MIMICS设计钉道方案行腰椎后路固定术,术后影像学显示螺钉位置良好。结论:MIMICS能够精确测量椎弓根各项参数,根据其测量数据设计钉道方案在临床上具有一定参考意义。     

多节段椎弓根螺钉内固定系统矫正胸椎侧凸畸形的有效性和安全性评价

目的:评价多节段椎弓根螺钉内固定系统矫正胸椎侧凸畸形的有效性和安全性。方法:回顾我院1994年3月～2002年3月应用椎弓根钉-棒系统矫治的118例胸椎侧凸畸形患者的临床资料,分析评价其手术并发症、侧凸矫正率及长期随访结果。结果:胸椎椎弓根总计置入螺钉916枚,术中及术后螺钉松动16枚;螺钉位置不良12枚;椎弓根骨折7例;脑脊液漏3例;1例术后螺钉松动压迫脊髓。术后平均随访5年,脊柱侧凸畸形平均矫正率为75%,平均矫正度丢失率1.2%,1例出现交界性后凸再次手术治疗。结论:多节段椎弓根螺钉内固定系统是矫正脊柱侧凸畸形一种较安全、有效的三维内固定方式。     

滑槽钉生长棒内固定系统三维有限元的生物力学研究

[目的]建立L3～5有效的三维有限元模型,评价滑槽钉内固定系统生物力学性能.[方法]利用软件建立正常人L3～5有限元模型,对腰椎模型模拟手术过程装配滑槽钉及锁定钉内固定系统;并对模型进行赋值得到最终有限元模型.对模型施加500 N的轴向压缩及15N·m力矩的预载荷,使模型产生前屈、后伸、侧弯、旋转运动,分析滑槽钉及锁定钉内固定系统内部应力分布及大小情况,并计算运动转角度及位移.[结果](1)建立的L3～5三维有限元模型与文献报道相似,装配滑槽钉内固定系统的腰椎三维有限元模型,其运动转角度及位移与锁定钉内固定系统存在一定的差异;(2)滑槽钉组内固定系统在前屈、后伸时较锁定组所受应力值明显增大;旋转时所受应力值明显减少;滑槽钉组内固定系统的螺钉-腰椎骨界面应力值在各种工况下均有不同程度的增大.[结论]滑槽钉内固定系统与锁定钉内固定系统相比具有更好的活动范围,滑槽钉内固定系统钛棒、螺钉及螺钉-腰椎骨界面所受的最大应力值均小于其极限强度,滑槽钉内固定系统具有较好的生物力学特性.