椎弓根螺钉内固定稳定性的生物力学分析

目的：胸腰椎骨折采用椎弓根螺钉内固定，其疗效与螺钉固定的长度、螺钉的植入方向以及骨密度大小诸因素相关，为此进行生物力学分析，为临床手术提供依据。方法：采用6具成人新鲜脊柱标本，应用实验应力分析手段进行测试。结果：长螺钉的应变比短螺钉应变在压缩、前屈、后伸、侧屈分别小16％，41％，56％，41％；其强度分别提高16％，41％，55％，41％；其脊柱位移分别小18％，25％，32%，30％；轴向刚度分别提高18％，25％，32％，30％(F处理=60．2，v处理=2，v误差=14，P均&;lt;O．05)。螺钉平行植入与椎弓根成7&;#176;角植入，后者其拔出力大20％，拔出位移增加70%，能量增加18％(F处理=60．2，v处理=2，v误差=14，P&;lt;O．05)。骨密度对拔出力的影响，正常组与骨质疏松组相差67％，相应的相对位移、应变、能量两组平均相差均在16%，以上(F处理=60．2，v处理=2，v误差=14，P&;lt;O．05)。结论：注意椎弓根螺钉固定的相关因素，对脊柱骨折固定强度、刚度和稳定性有重要作用。     

上颈椎椎弓根螺钉内固定的生物力学研究进展

上颈椎椎弓根螺钉内固定能提供坚强的手术即刻稳定，具有较高的临床应用价值，现就其解剖学基础，生物力学性能及其影响因素作一综述。     

椎弓根螺钉内固定稳定性的生物力学分析

目的胸腰椎骨折采用椎弓根螺钉内固定,其疗效与螺钉固定的长度、螺钉的植入方向以及骨密度大小诸因素相关,为此进行生物力学分析,为临床手术提供依据.方法采用6具成人新鲜脊柱标本,应用实验应力分析手段进行测试.结果长螺钉的应变比短螺钉应变在压缩、前屈、后伸、侧屈分别小16%,41%,56%,41%;其强度分别提高16%,41%,55%,41%;其脊柱位移分别小18%,25%,32%,30%;轴向刚度分别提高18%,25%,32%,30%(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P均＜0.05).螺钉平行植入与椎弓根成7°角植入,后者其拔出力大20%,拔出位移增加7%,能量增加18%(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P＜0.05).骨密度对拔出力的影响,正常组与骨质疏松组相差67%,相应的相对位移、应变、能量两组平均相差均在16%以上(F处理=60.2,v处理=2,v误差=14,P＜0.05).结论注意椎弓根螺钉固定的相关因素,对脊柱骨折固定强度、刚度和稳定性有重要作用.     

下颈椎椎弓根螺钉固定的研究进展

颈椎椎弓根螺钉是一种临床尚未普及开展的新技术.本文从颈椎椎弓根的解剖结构,生物力学性能,置钉角度及方法,临床应用等诸多方面综述国内外相关资料,认为颈椎椎弓根螺钉固定技术以其独特的生物力学性能和广泛的适应症,可用于颈椎创伤和非创伤疾患的治疗中,但其安全性还依赖于实验解剖学的发展,置钉经验丰富的医生及影像仪器导航的临床应用.     

下颈椎螺钉置入内固定过程中的生物力学特征

目的:从生物力学方面,总结金属材料螺钉置入内固定技术在下颈椎疾病领域的应用进展.方法:收集2000/2008发表的下颈椎螺钉置入内固定的生物力学分析和临床应用的文献22篇,从下颈椎螺钉置入内固定的解剖学基础、生物力学、临床应用及优缺点加以整理和分析.结果:不论是侧块螺钉置入内固定还是椎弓根螺钉置入内固定,以及经关节螺钉置入内固定,均能为下颈椎疾病提供更大的生物力学稳定性.结论:螺钉置入内固定是一种有效的下颈椎置入内固定技术,它可用于各种原因引起的下颈椎不稳、缺损,尤其是后柱的部分缺损.     

颈椎椎弓根螺钉置入固定失稳颈椎

背景:颈椎椎弓根螺钉置入内固定治疗颈椎失稳具有较高的风险,研究分析颈椎椎弓根螺钉置入对失稳颈椎的固定作用,确定颈椎椎弓根螺钉置入内固定治疗失稳颈椎的可行性及可靠性.目的:深入分析颈椎椎弓根螺钉置入对失稳颈椎的固定作用,为失稳颈椎的固定治疗提供重要数据参考信息.方法:对颈椎椎弓根螺钉置入固定失稳颈椎的生物力学、形态学、临床随访试验以及对颈椎肿瘤所致颈椎失稳的固定作用进行分析,从不同角度分析确定颈椎椎弓根螺钉固定系统对失稳颈椎固定作用的可行性及安全性.结果与结论:颈椎椎弓根螺钉置入对失稳颈椎的固定作用无论从生物力学及形态学,还是从临床应用的角度都显示了满意的治疗效果,对改善患者临床症状、减轻痛苦具有重要的意义,是治疗颈椎失稳可靠安全的方法之一.     

下颈椎椎弓根螺丝钉内固定在颈椎后路融合术中的应用

目的:探讨下颈椎椎弓根螺丝钉内固定的简易及安全方法,为下颈椎融合提供一种坚强可靠的办法.方法:从2007年2月至2009年3月,对13例具有作后路减压内固定指征的病例术前作下颈椎螺旋CT扫描,了解椎弓根的变异情况.术中采用椎弓根入口探测法,探测到椎弓根的方向后,C3-C6以外倾45°～ 50°,C7以外倾35°,采用直径3.5 mm、长度24 mm的螺丝钉沿探测到的椎弓根方向,安装螺丝钉作后外侧固定融合术.术后对13例下颈椎椎弓根螺丝钉内固定的患者作CT扫描,在CT工作站重建椎弓根螺丝钉轴切面,判断螺丝钉的位置.结果:13例共75枚椎弓根螺丝钉有5枚轻微穿破椎弓根外壁,但未超过螺丝钉的半径,其余螺丝钉均位于椎弓根内,准确率93%,术后半年JOA评分较术前增加(4.5 ± 2.8)分.结论:椎弓根入口探测法行下颈椎椎弓根螺丝钉内固定具有较高的安全性及准确性,是一可行的办法.     

颈椎椎弓根螺钉内固定治疗无骨折脱位型颈脊髓损伤

目的探讨颈椎椎弓根螺钉内固定治疗无骨折脱位型颈脊髓损伤的临床疗效。方法将2011年1月至2013年5月于治疗的76例无骨折脱位型颈脊髓损伤患者按照治疗方法分为两组,治疗组38例,采用颈椎椎弓根螺钉内固定治疗;对组组38例,应用大剂量的甲强龙激素治疗。治疗后比较两组疗效、JOA神经功能评分以及并发症。结果治疗后,治疗组的总有效率为97.37%,高于对照组的81.58%,差异具有显著性(P0.05);治疗组于治疗3个月后、治疗6个月后以及治疗12个月后的JOA神经功能评分均明显高于对照组,差异均具有显著性(P0.01);治疗组的并发症发生率也明显低于对照组,差异具有显著性(P0.05)。结论颈椎椎弓根螺钉内固定治疗无骨折脱位型颈脊髓损伤的临床疗效显著,值得临床推广应用。     

腰椎单侧与双侧椎弓根螺钉固定的生物力学对比性研究

目的本研究采用小牛腰椎标本进行单侧和双侧椎弓根螺钉固定,测试并比较两者的生物力学稳定性,以探讨单侧椎弓根钉固定多节段(包括双节段和三节段)腰椎的可行性。方法采用6具小牛体新鲜标本制成相应的实验测试模型进行生物力学测试,依次记录不同标本在不同处理状态下各节段的运动范围,所得数据进行统计学分析。结果单节段单侧固定与双侧固定在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋6个方向上的生物力学稳定性无显著性差异(P>0.05)。多节段(包括双节段和三节段)的单侧固定除右侧弯外,在前屈/后伸、左侧弯、左/右旋方向上与双侧固定对比无显著性差异(P>0.05)。结论单侧腰椎椎弓根螺钉固定多节段(包括双节段和三节段)的生物力学性能良好,刚度适中,腰椎可获得可靠的稳定性。     

伤椎传统短节段椎弓根螺钉固定与附加椎弓根螺钉固定后椎体生物力学稳定性的比较

背景：目前通常采用在骨折椎相邻的上下椎弓根置入螺钉复位、固定的方法治疗胸腰椎骨折,但固定后容易出现伤椎高度恢复不够,融合节段后突畸形及内固定失败等并发症。一般认为固定螺钉少是内固定失败的重要原因。目的：比较在治疗胸腰椎骨折时,增加骨折椎椎弓根螺钉固定是否较传统后路短节段椎弓根螺钉固定有生物力学优势。设计、时间及地点：对比观察实验,于2007-10/2008-02在南方医科大学解剖实验室完成。材料：6具新鲜冰冻家猪胸腰椎标本T14-L3节段。方法：测量完整标本前屈-后伸、侧屈及旋转的稳定性后,通过重物撞击技术制造伤椎骨折模型,然后对每个标本行传统短节段椎弓根螺钉固定（4枚螺钉固定）及增加骨折椎椎弓根螺钉固定（6螺钉固定）。主要观察指标：①完整标本、4螺钉固定标本、6螺钉固定标本中前屈-后伸、侧屈、旋转的运动范围。②4螺钉固定及6螺钉固定在3个轴向运动范围与完整标本运动范围的比值。结果：6枚螺钉固定在前屈、后伸、侧屈状态下的运动范围均小于对照组和4枚螺钉固定组（P〈0.01）,6枚螺钉固定组和4枚螺钉固定组旋转运动范围均高于对照组（P〈0.01）。6枚螺钉固定在3个轴向运动范围与完整标本运动范围的比值均高于4枚螺钉固定。结论：附加伤椎置钉较传统的4枚螺钉固定可增加生物力稳定性,有助于椎体高度恢复的保持和复位。     

脊柱内固定椎弓根螺钉置入后生物力学的稳定性

背景：椎弓根螺钉内固定系统由于具有牢固的三维固定效果、良好的生物力学稳定性以及较好的复位和矫正畸形作用,被广泛用于脊柱外科,但椎弓根螺钉系统松动、折断及螺钉拔出等并发症仍是导致内固定手术失败的主要原因. 目的：分析脊柱内固定植入物椎弓根钉的生物力学及稳定性探索. 方法：应用计算机检索万方、维普和PubMed数据库中1999年1月至2011年12月关于椎弓根钉植入后生物力学评价相关的文章,以“椎弓根钉,脊柱,内固定,稳定性,生物相容性”为关键词进行检索.选择脊柱内固定植入物生物力学及评价相关的文献,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.初检得到260篇文献,根据纳入标准选择40篇文章进行综合分析. 结果与结论：要提高椎弓根螺钉系统对脊柱固定的稳定性,可通过改进内固定材料、设计和操作技术以分散固定界面应力,但对螺钉的改进受椎弓根和椎体大小的限制,如何从内固定系统装置上来增强固定效果,有待进一步研究.作者认为椎弓根螺钉植入后的稳定性评价应该结合动物实验和临床研究,包括椎弓根螺钉材质、置入位置、角度、固定装置等因素,还应该针对患者个体化因素进行,即对椎弓根螺钉置入遵循个体化原则,对每一个不同的椎弓根施以不同的置钉入点、方向及螺钉.     

胸椎椎弓根螺钉置入与经胸椎"椎弓根-肋骨间"途径置入的生物力学稳定性

尽管胸椎椎弓根螺钉固定现在已广泛地应用于脊柱外科,但应用在中段胸椎(T4,T7)时的安全性己引起关注.椎弓根根外通道的解剖学研究表明:①在此通道中置入螺钉由于和椎管的距离增加,从而降低了神经组织医源性损伤的风险.②椎弓根根外螺钉固定和标准的经椎弓根螺钉固定在生物力学稳定性方面的差别并不太大.③当胸椎椎弓根螺钉置入失败时,可以用椎弓根根外螺钉固定来补救.④补救后的固定螺钉拉拔力尚缺较精确的测量.     

Biomechanical stability of five pedicle screw fixation systems in a human lumbar spine instability model

In this study, the three-dimensional biomechanical stabilizing capabilities of five pedicle screw fixation systems and facet screw fixation were determined. These systems were the Ace device without and with transverse wiring, AO device, CD device, Steffee plate, Wiltse device with single and double rods, and facet screw fixation. All systems were applied to the L₅---S₁ level in a human in vitro spine rendered unstable by transection of the posterior ligaments and transverse holes drilled through the intervertebral disc. There were no statistically significant differences in the biomechanical stability provided by any of the pedicle screw devices, where stability was defined as the average stiffness from the load-displacement curve. All devices restored motion to less than 50% of intact levels under flexion moments. In extension, all devices, except the facet screw method, restored motion to below intact levels. In lateral bending, all devices restricted motion to less than 50% of intact motion. Under axial torque, the CD device provided the least motion while the AO device did not restore motion to the intact level.     

Posterior cervical spine crisscross fixation: Biomechanical evaluation

BackgroundBiomechanical/anatomic limitations may limit the successful implantation, maintenance, and risk acceptance of posterior cervical plate/rod fixation for one stage decompression-fusion. A method of posterior fixation (crisscross) that resolves biomechanical deficiencies of previous facet wiring techniques and not reliant upon screw implantation has been devised. The biomechanical performance of the new method of facet fixation was compared to the traditional lateral mass plate/screw fixation method.MethodsThirteen human cadaver spine segments (C2-T1) were tested under flexion-compression loading and four were evaluated additionally under pure-moment load. Preparations were evaluated in a sequence of surgical alterations with intact, laminectomy, lateral mass plate/screw fixation, and crisscross facet fixation using forces, displacements and kinematics.FindingsCombined loading demonstrated significantly lower bending stiffness (p < 0.05) between laminectomy compared to crisscross and lateral mass plate/screw preparations. Crisscross fixation showed a comparative tendency for increased stiffness. The increased overall motion induced by laminectomy was resolved by both fixation techniques, with crisscross fixation demonstrating a comparatively more uniform change in segmental motions.InterpretationThe crisscross technique of facet fixation offers immediate mechanical stability with resolution of increased flexural rotations induced by multi-level laminectomy. Many of the anatomic limitations and potentially deleterious variables that may be associated with multi-level screw fixation are not associated with facet wire passage, and the subsequent fixation using a pattern of wire connection crossing each facet joint exhibits a comparatively more uniform load distribution. Crisscross wire fixation is a valuable addition to the surgical armamentarium for extensive posterior cervical single-stage decompression-fixation.     

牵引对颈椎稳定性影响的生物力学研究

目的：探讨不同牵引重量对颈椎稳定性的影响。方法：采用五具意外伤亡的新鲜尸体颈椎标本（Ｃ１～７）先后制成正常和Ｃ５－６椎间盘部分切除的颈椎生物力学模型,运用生物力学电测技术观察不同牵引重量对颈椎稳定时的总体位移和椎间盘位移的影响。结果：７５Ｎ压缩载荷下,切除组比正常组的压缩载荷－位移增加２７％（Ｐ＜０．０１）,椎间盘膨出位移增加５９％（Ｐ＜０．０１）。牵引下颈椎压缩载荷－位移转向拉伸载荷－位移,其在两组中均随着牵引量的增加而增加。前屈１５度４,６,８ｋｇ牵引下,切除组比正常组的位移分别增加２２％,７％,１７％（Ｐ＜０．０５）,椎间盘位移也呈类似变化。牵引后的二种位移增加幅度以４～６ｋｇ时较适度。结论：椎间盘急慢性损伤后,颈椎稳定性下降,对部分颈椎病患者采用轻度前屈位４～６ｋｇ的牵引方法,符合颈椎的生物力学原理。     

下颈椎前路内固定联合后路经关节金属螺钉置入固定的生物力学稳定性

背景：对退变性颈椎管狭窄单纯采用前路椎体次全切除或椎间盘切除或单纯后路单开门椎管扩大成行均不能彻底完成脊髓减压和脊柱三柱稳定。目的：探讨下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定的生物力学稳定性。方法：正常成人尸体颈椎标本,每具分别制作以下两种模型：①经后路C3～C7单开门和下颈椎前路C5椎体次全切除钛网支撑植骨、ORION内固定模型（对照组）。②经后路C3～C7单开门和经关节螺钉内固定及下颈椎前路C5椎体次全切除钛网内植骨、ORION内固定模型（实验组）。结果与结论：实验组在前屈、后伸、左、右侧屈及左、右旋转移位角度均小于对照组（P〈0.001）。提示：①在生物力学实验中,下颈椎前路固定联合后路经关突节螺钉固定的生物力学性能优良,对抗前屈、后伸、左、右旋转的作用力更强,颈椎可获得更可靠的稳定性。②下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定在对抗颈椎前屈运动时力学稳定性更为强大。     

下颈椎前路内固定联合后路经关节金属螺钉置入固定的生物力学稳定性

背景:对退变性颈椎管狭窄单纯采用前路椎体次全切除或椎间盘切除或单纯后路单开门椎管扩大成行均不能彻底完成脊髓减压和脊柱三柱稳定。目的:探讨下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定的生物力学稳定性。方法:正常成人尸体颈椎标本,每具分别制作以下两种模型:①经后路C3～C7单开门和下颈椎前路C5椎体次全切除钛网支撑植骨、ORION内固定模型(对照组)。②经后路C3～C7单开门和经关节螺钉内固定及下颈椎前路C5椎体次全切除钛网内植骨、ORION内固定模型(实验组)。结果与结论:实验组在前屈、后伸、左、右侧屈及左、右旋转移位角度均小于对照组(P<0.001)。提示:①在生物力学实验中,下颈椎前路固定联合后路经关突节螺钉固定的生物力学性能优良,对抗前屈、后伸、左、右旋转的作用力更强,颈椎可获得更可靠的稳定性。②下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定在对抗颈椎前屈运动时力学稳定性更为强大。     

髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的生物力学评价

背景:腰骶骨盆间的固定技术临床应用较多,但作者尚未查到一种既安全又牢固且较成熟的理想的内固定方法.目的:探讨骼骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术在腰骶骨盆固定中的稳定性.设计、时间、地点:对照实验,于2006-0112007-12在中山大学生物力学研究室完成.材料:因创伤致死男性成人尸体6具,采用新鲜冷藏的腰骶椎、骨盆标本;髂骨钉为8.5mm×100mm、L5椎弓根钉为6.5mm×45mm、S1椎弓根钉为6.5mm×35mm,均由美国枢法模公司提供;测试用美国MTS855型微型生物力学测试机.方法:实验分为4组:无固定组和3种固定组,即髂骨翼拉力螺钉、L5～S1椎弓根钉棒系统、髂骨钉与L5椎弓根钉连接系统.对固定组试件分别与无固定组进行生物力学稳定性比较.主要观察指标:各组旋转、侧弯、前屈、后伸的三维运动数据.结果:在3个固定组中,采用髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统固定在腰骶骨盆固定中的稳定性最好,各种运动状态下的活动度均明显减少,在6.4Nm力矩下的三维运动度为:旋转(1.07±0.86)°、侧弯(0.95±0.47)°、前屈(1.22±0.67)°、后伸(1.80±0.73)°;髂骨钉与L5椎弓根钉链接系统组腰骶骨盆间稳定性明显强于无固定组,差异有显著性(P<0.01).结论:髂骨钉与腰骶椎弓根钉连接技术具有维持腰骶骨盆间稳定的生物力学优势.     

腰椎融合固定和非融合固定生物力学分析

目的探讨腰椎Isola椎弓根钉系统内固定和DIAM固定后椎体的生物力学特性的变化。方法 9具尸体腰椎(L1～5)标本建立力学测试模型,分为A:正常对照组;B:腰椎DIAM固定组;C:腰椎Isola椎弓根钉系统内固定组。应力加载方式为轴向压缩、前屈、后伸、侧屈等4种,测试各种工况的生物力学变化。结果采用DIAM固定,腰椎的集中应力被分散,同时起到了固定的作用。Isola椎弓根钉系统内固定同样能使椎体稳定,但是坚强内固定较正常椎体应力下降过大,形成应力遮挡,增加了邻近节段的应力水平。结论 DIAM棘突间植入物能够改善由于后部结构缺损造成的脊柱稳定性降低。Isola椎弓根钉系统能增强腰椎的稳定性,但融合相邻节段的应力增加。