不同后路内固定治疗颅底凹陷寰枢椎脱位的生物力学研究

目的 探讨两种后路内固定治疗颅底凹陷寰枢椎脱位(basilar invagination with atlantoaxial dislocation, BI-AAD)的生物力学差异。方法 基于BI-AAD患者枕颈CT数据和临床手术方案,建立寰枢椎关节间融合器+后路枕骨板+C2椎弓根螺钉(Cage+C2PS+OP)和Cage+C1侧块螺钉+C2PS(Cage+C1LMS+C2PS)有限元模型,分析不同运动工况下寰枢关节稳定性、C2终板和植入器械应力分布特征。结果 与Cage+C1LMS+C2PS模型相比,Cage+C2PS+OP模型在前屈、后伸、侧弯和旋转工况下寰枢关节活动度分别降低了5.26%、33.33%、43.75%、-5.56%,钉棒系统应力峰值分别降低了47.81%、60.90%、48.45%、39.14%。两种内固定方式下C2终板和融合器应力均主要分布于运动受压侧,螺钉与椎体接触处和螺钉尾部都承受较大的载荷。结论 两种内固定方法都能提供相似的稳定性,但Cage+C1LMS+C2PS中钉棒系统应力集中较明显,螺钉松动和断裂发生的可能性较大。     

前后路重建治疗II型Hangman骨折对颈椎稳定性的影响

目的评价颈前路C3椎体大部分切除、植骨融合钢板系统内固定术重建上颈椎稳定性的生物力学性能,并与临床常用的C2～3开槽植骨融合钢板内固定术、后路椎弓根螺钉内固定术作对比。方法 6例新鲜尸体上颈椎标本(含C2～4),在标本完整(完整组)、C2双侧椎弓峡部切断加C2～3前纵韧带切断加C2～3椎间盘切除(Hang-man骨折组)、后路C2双侧椎弓根螺钉内固定(后路固定组)、前路C2～3植骨融合内固定术(前路内固定组)以及前路C3椎体大部分切除、植骨融合钢板系统内固定术组(前路椎体切除+内固定组)状态下,依次用脊柱三维运动测量系统测试其C2～3、C3～4节段分别在0.5、1.5、2.5 N.m力矩下的运动范围(rage of motion,ROM),并行统计学分析。结果 (1)C2～3节段:前路内固定组和前路椎体切除+内固定组在0.5、1.5、2.5 N.m力矩载荷下的6个方向上,ROM值较完整,Hangman骨折组、后路固定组均明显减小(P<0.05),前路内固定组与前路椎体切除+内固定组间比较无显著性差异。后路固定组在各种载荷条件下6个方向ROM均较完整组大(P<0.05)。后路固定组在各种载荷条件下前屈和后伸时与骨折组无显著性差异,在所有载荷条件下左右旋转及2.5 N.m力矩载荷下左右侧屈时与骨折组间存在显著性差异(P<0.05)。(2)C3～4节段:除前路椎体切除+内固定组外,其余各组在各种载荷条件下6个方向ROM各组间无显著性差异。在各种载荷下前路椎体切除+内固定组6个方向ROM明显较其余各组小(P<0.05)。Hangman骨折组、后路固定组、前路内固定组中,虽然前路内固定组在各个方向上ROM较其他组略大,但无统计学意义。结论从生物力学观点来看,前路C3椎体大部分切除、植骨融合钢板系统内固定术固定伴有C2～3节段前纵韧带、椎间盘损伤的II型Hangman骨折较C2后路椎弓根螺钉固定更为适当和稳定,是治疗伴有C2～3椎间盘损伤的Ⅱ型Hangman骨折的一个合适选择。     

两种改良Goel技术治疗颅底凹陷症稳定性的有限元分析

目的　应用有限元分析评价C2双皮质椎板螺钉和C2椎弓根螺钉联合关节内Cage在寰枢固定中的生物力学差异。 方法　采集1名35岁正常男性上颈椎（C0~2）CT数据,通过Mimics10.01和Abaqus6.11软件建立C0~2节段三维有限元完整模型并进行有效性验证。在失稳模型上分别建立后路C1侧块螺钉+Cage+C2双皮质椎板螺钉组成的钉棒系统模型（C1 lateral mass screw+Cage+bicortical C2 laminar screw, C1L+Cage+BC2L）、后路C1侧块螺钉+Cage+C2椎弓根螺钉组成的钉棒系统模型（C1 lateral mass screw+Cage+C2 pedicle screw, C1L+Cage+C2P）。在枕骨髁上施加40 N轴向压力模拟头颅重力,同时在枕骨上施加1.5 Nm力矩使模型产生前屈、后伸、侧弯、旋转运动,记录C1L+Cage+BC2L组及C1L+Cage+C2P组的应力云图及应力峰值,计算C1~2节段活动度（range of motion,ROM）。 结果　在任何工况下C1L+Cage+BC2L组和C1L+Cage+C2P组的C1~2节段ROM差异均小于0.1°,且两组内固定所有螺钉的应力分布和应力峰值无明显差异。在后伸工况下两组内固定Cage内植骨应力最小,存在明显应力遮挡, 尤其是C1L+Cage+C2P组。 结论　对于BI的治疗, C1L+Cage+BC2L内固定系统的稳定性与C1L+Cage+C2P相当,与C2P技术相比,BC2L技术简单、易行,同时能有效避免椎动脉和脊髓的损伤。为了避免内固定失效和应力遮挡,术后患者应避免颈部后伸运动。     

伴椎动脉高跨的Ⅱ型齿状突骨折后路寰枢椎固定术的有限元分析

研究伴枢椎单侧椎动脉高跨的Ⅱ型齿状突骨折采用两种组合后路寰枢椎内固定术式治疗的生物力学特性,分析上颈椎的稳定性和内固定植入椎板螺钉、椎弓根螺钉和C2pars螺钉的应力分布情况。基于人体颈椎Ⅱ型齿状突骨折的CT图像数据,结合有限元前处理软件,依据临床手术方案,建立上颈椎两种组合后路寰枢椎内固定模型:一种是单侧枢椎椎板螺钉(C2TL)+寰枢椎椎弓根螺钉(C1PS、C2PS)固定(C1PS-C2TL+PS模型),另一种是单侧C2pars螺钉+寰枢椎椎弓根螺钉固定(C1PS-C2pars+PS模型),分析两种固定模型在屈伸、侧弯和旋转工况下的关节活动度和内固定植入器械的应力分布情况。结果表明,伴椎动脉高跨Ⅱ型齿状突骨折在后路寰枢椎两种固定术式中,C1PS-C2TL+PS模型在屈伸、侧弯和旋转工况下寰枢关节的关节活动度比骨折模型分别减小92.71%、91.28%、95.89%,C1PS-C2pars+PS模型分别减小89.50%、94.77%、92.72%,表明椎体固定节段的刚度都显著提高。此外,C1PS-C2pars+PS模型在前屈和后伸运动时,枢椎螺钉的根部和连接棒下部出现明显的应力集中,最大应力值分别为179.9和167.6MPa,比C1PS-C2TL+PS模型分别增大55.1和52.2MPa。C2pars螺钉在不同工况下最大应力值的变化幅度比较显著,最大值为前屈工况的123.7MPa,比C2TL最大应力值增大21.4MPa。伴椎动脉高跨的Ⅱ型齿状突骨折采用C1PS-C2TL+PS和C1PS-C2pars+PS两种固定术式,均能有效地提高寰枢椎的刚度,前者在屈伸和旋转时具有更好的稳定性,C1PS-C2TL+PS内固定术式在结构和应力分布上更加合理,结果可为伴椎动脉高跨Ⅱ型齿状突骨折内固定术式的研究提供一定的理论依据。     

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。     

脊柱胸腰段钉棒系统后外侧前后一体内固定的有限元分析

背景:目前脊柱胸腰段内固定方法均有优缺点,希望探索一种新的内固定方案,使脊柱有效固定的同时,可更安全、方便的进行其他操作。目的:建立脊柱胸腰段(T12-L2)三维有限元模型,观察钉棒系统后外侧前后一体内固定对胸腰段稳定性的影响。方法:基于人正常T12-L2节段的CT扫描数据,利用Geomagic 11.0、Ug 7.0、Hypermesh 10.0、Abaqus6.9.1软件建立T12-L2节段三维有限元模型,并在此基础上分别建立钉棒系统后路固定、前路固定、后外侧前后一体内固定模型,在T12上表面施加500 N预载荷,再施加7.5 N·m的力矩,模拟胸腰段前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转等生理活动,观察不同工况下内固定节段的平均刚度。结果与结论:3种内固定模型在不同工况下的平均刚度均较正常模型的平均刚度高。在前屈、左右侧屈、左右扭转等不同工况下,后外侧钉棒系统前后一体固定的平均刚度均高于单纯后路固定,平均刚度分别较后路固定高13%,28%,11%,17%和9%,后伸时平均刚度低于后路固定,比后路固定低6%。但与前路相比,后外侧钉棒系统前后一体内固定在前屈、左右侧弯3种工况下的平均刚度低于前路固定,平均刚度分别比固定低15%,10%和14%,而在后伸、左右扭转情况下平均刚度高于前路固定,分别比前路固定高5%,12%和2%。提示后外侧钉棒系统前后一体内固定能够明显提高固定节段的稳定性,在抗后伸及左右扭转方面的稳定性略好于前路固定,而在抗前屈、左右侧弯、左右扭转方面略好于后路固定,因此可作为一种可选的内固定方法。     

颈胸段脊柱全脊椎切除术后不同重建方式的有限元分析

目的 基于CT图像对人体颈胸段脊柱C5~T2节段进行三维模型重建,采用有限元方法探究椎弓根螺钉、钛网和钢板等不同内固定器械组合对颈胸段脊柱全脊椎切除（total spondylectomy, TS）术后稳定性的影响及内固定器械的应力分布。方法 建立颈胸段脊柱C5~T2节段健康完整模型,并通过与体外实验关节活动度（range of motion, ROM）结果对比验证模型有效性。在健康完整模型基础上,建立颈椎C7节段行TS后的4种重建模型：TM+AP+DPS模型（钛网+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,TM+AP+SPS模型（钛网+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉固定）;TM+DPS模型（钛网+后路双节段椎弓根螺钉固定）;AP+DPS模型（前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,并分析各重建模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转时的ROM及内固定器械的应力分布情况。结果 TS术后重建会大幅度降低重建节段ROM,模型的重建节段ROM均下降超过93%,后路单节段螺钉固定时,钛网出现应力集中现象。结论 4种模型重建节段固定效果相近,后路双节段螺钉固定的3种模型中内固定器械应力分布较为平均,模型整体稳定性优于后路单节段固定模型。     

不稳定Hangman骨折颈椎前后路融合金属植入物内固定方式的对比

背景：对于Hangman骨折,采用颈前路融合钢板置入内固定和后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定,目前存在争议。 目的：比较颈前路融合钢板置入内固定和后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗Hangman骨折的临床效果。 方法：将26例Hangman骨折患者按随机数字表法分为2组,分别行颈前路减压植骨钛合金钢板置入内固定与后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗。 结果与结论：与后路C2椎弓根、C3侧块钉棒置入内固定治疗比较,颈前路减压植骨钛合金钢板置入内固定治疗手术时间更短,术中出血与术后引流量更少(P < 0.05)。两组术中、术后并发症差异无显著性意义。提示与颈椎后路手术内固定相比,颈椎前路融合植入物内固定手术治疗Hangman骨折手术时间短,术中出血量少,术后颈椎功能恢复良好。     

颈前路钢板置入内固定加椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学评价

背景:C2/3椎间盘切除,钢板置入内固定加椎间植骨是治疗Hangman骨折的常用术式。该术式在临床应用广泛,但目前尚缺乏相关实验评价钢板置入内固定治疗Hangman骨折的生物力学特点研究。目的:评价钢板置入内固定+椎间植骨治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学稳定性。方法:6具正常成人新鲜冷冻颈椎,每一标本依次制作成以下3种状态组:即正常对照组、Ⅱ型Hangman骨折模型组、椎间植骨+钢板内固定组。按以上顺序应用脊柱三维运动试验机和三维激光扫描仪测试每一状态C2/3节段的三维运动范围。结果与结论:与正常对照组比较,Ⅱ型Hangman骨折模型组C2/3节段前屈、后伸、旋转及侧弯关节活动度均显著增大(P0.05),钢板内固定+椎间植骨组旋转方向关节活动度显著增大(P0.05);与Ⅱ型Hangman骨折模型组相比,钢板内固定+椎间植骨组C2/3节段前屈、后伸及侧弯关节活动度均显著减小(P0.05)。结果提示钢板置入内固定能够在前屈、后伸及侧弯方向恢复Ⅱ型Hangman骨折的稳定性,然而在旋转方向缺乏稳定作用,术后需辅以外固定以确保融合。     

有限元分析颈椎棘突骨折内固定有效性

通过对颈椎棘突骨折(累及椎板)内固定治疗有限元模型的建立和分析,明确此种治疗方式对颈椎棘突骨折的有效性。先建立正常全颈椎(C0-T1)的有限元模型并与文献报告进行对比验证,模型验证后,在正常模型基础上建立颈椎棘突骨折(累及椎板)模型,并模拟直型接骨板行内固定治疗,测量并比较颈椎棘突骨折模型及手术内固定模型和原始正常模型在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6种条件下活动度改变。以及颈椎各结构的应力变化。结果表明,在正常模型上结合临床病例建立的颈椎棘突骨折(累及椎板)外观逼真,生物力学相似度良好。骨折模型部分节段,主要为C7-T1的活动度(前屈+后伸9.20°,左右侧弯5.83°,左右旋转13.12°)较正常模型(前屈+后伸7.11°,左右侧弯4.92°,左右旋转 9.59°)增大,尤其是旋转活动度,模拟植入内固定后稳定性增加(前屈+后伸4.07°,左右侧弯2.21°,左右旋转2.91°),且内固定钢板应力分析提示,承受最大应力值在安全范围。颈椎棘突骨折(累及椎板)及内固定模型可以较好地模拟临床实际病例,通过有限元分析预示,此型骨折存在潜在不稳的可能性,探讨微型棘突钢板在骨折手术治疗中的应用,具有一定的临床参考价值。     

不同固定方式治疗急性脊柱创伤的脊柱生物力学指标分析

目的 用脊柱力学指标分析和比较前路内固定术和后路切开椎弓根内固定治疗急性脊柱创伤的疗效,以期得到更好的治疗急性脊柱创伤的方法。方法 基于正常胸腰椎有限元模型的基础上构建创伤模型,在创伤模型中对比不同固定模式载荷下模型整体的变形和Von Mises应力。结果 在中立位及前屈、左弯及右弯载荷下,前路内固定术的位移均小于后路切开椎弓根内固定术;在后伸载荷下,后路切开椎弓根内固定术的位移均小于前路内固定术。在中立位及前屈、后伸、左弯及右弯载荷下,前路固定术的椎体应力均大于后路切开椎弓根内固定术。结论 前路内固定在增加椎体刚度方面有较好的效果,活动更加接近于正常;后路切开椎弓根内固定承受的应力较大,出现内固定断裂的概率也较大。     

后路固定术治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学研究

为了给胸腰椎爆裂性骨折病人手术方式的选择提供理论支持和临床依据,建立T10-L2节段正常脊柱模型、爆裂性骨折模型,经伤椎单节段固定模型、经伤椎双节段固定模型和跨伤椎短节段固定钉模型。在T10上表面施加400 N的压缩载荷和7.5 N·m的力矩,模拟人体前屈、后伸、左/右侧弯和左/右侧旋转6种生理活动,利用有限元方法分析3种手术固定方式的生物力学特性。结果表明,与完整的正常脊柱模型相比,3种固定模型在所有运动状态下的活动度(ROM)均有所减少。相比经伤椎双节段内固定模型,经伤椎单节段内固定模型在前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种受力状态下,椎弓根螺钉上的应力分别增加了78.1%、87.8%、90.5%、81.3%、51.3%,72.3%。经伤椎单节段固定术系统的活动度和正常脊柱最为相似,其在恢复脊柱稳定性的同时可最大可能地保护脊柱原有的力学属性,但其钉棒的最大应力远高于经伤椎双节段固定术。对于失稳严重的损伤,经伤椎双节段固定术可明显降低螺钉应力,同时提高脊柱的稳定性。     

下颈椎全脊椎切除术后两种内固定重建方法的有限元分析

研究下颈椎C5椎体全脊椎切除术(TS)之后,前后路不同联合内固定重建方法对颈椎稳定性的影响。基于CT图像建立下颈椎C3-C7节段完整无损模型,在无损模型基础上,建立C5全脊椎切除术后两种内固定重建模型：一为钛网重建+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+SPS);二为钛网重建+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+DPS)。对模型分别施加0.5、1.0、1.5、2.0 N·m的扭矩,分析两种模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转等工况下的关节活动度（ROM）以及钛网、钢板、椎弓根螺钉的应力分布情况。结果表明,重建节段ROM随着扭矩的增大而增加,呈现出非线性的趋势,TM+AP+SPS模型的增加幅度较大。1.0 N·m工况下,两种模型重建节段ROM均减少83%以上;TM+AP+SPS模型在后伸、侧弯和扭转时,邻近节段的ROM均增加11%以上,C6-C7节段的ROM在扭转时增加41.79%,TM+AP+DPS模型的邻近节段ROM则显著降低。TM+AP+SPS模型和TM+AP+DPS模型中钛网应力分别集中于受压侧和后方。TM+AP+SPS模型的邻近节段有较大的代偿活动,TM+AP+DPS模型各节段ROM均大幅度减小,TM+AP+DPS模型的稳定性更好。     

C2、3椎弓根侧块钢板内固定术治疗Hangman骨折的生物力学评价

目的:评价C2、3椎弓根侧块钢板内固定术治疗不稳定型Hangman骨折的生物力学性能.方法:6具新鲜C0～C4颈椎标本,在脊柱三维运动实验机上依次按照:①对照组(正常状态);②损伤组(按Levine-Edwards诊断标准制成Ⅲ型Hangman骨折模型);③C2、3前路AO锁定钢板内固定组;④C2、3椎弓根侧块钢板内固定组顺序测试其三维运动范围(ROM)并进行对比.结果:内固定组ROM值均小于损伤组,均有显著性差异(P＜0.05);C2、3椎弓根侧块钢板内固定组各ROM值明显小于C2、2前路钢板固定组,均有显著性差异(P＜0.05).结论:C2、3椎弓根侧块钢板固定的三维稳定性明显强于C2、3前路钢板固定,具有良好的生物力学性能.     

斜外侧椎间融合结合不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸的有限元分析

目的 运用三维有限元分析法验证斜外侧椎间融合(oblique lateral interbody fusion, OLIF)辅助不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸(degenerative lumbar scoliosis, DLS)的生物力学稳定性。方法 建立L1～S1三维有限元DLS模型(模型1),模拟L2～5连续三节段OLIF手术及其结合不同内固定方式,分别建立单纯OLIF(stand-alone OLIF)模型(模型2)、椎体钉棒固定模型(模型3)、单边椎弓根螺钉固定模型(模型4)和双边椎弓根螺钉固定模型(模型5)。在直立、前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转工况下,记录并分析各模型融合节段活动度(range of motion, ROM)、融合器及内固定的应力及其分布情况。结果 6种运动工况下,模型2～5融合节段整体ROM均小于模型1;与模型1相比,模型3、4的ROM降幅大于模型2、小于模型5;前屈和后伸工况下,模型4与模型5的ROM降幅相仿;左右侧弯工况下,模型3与模型5的ROM降幅相仿。在所有运动工况下,模型3、4融合器应力峰值大于模型5、小于模型2;其中,模型3的L2～3、L3...     

不同植入物固定L1节段爆裂性骨折的三维有限元分析

背景：胸腰段椎体爆裂性骨折临床十分常见,通过前路或者后路内固定重建稳定是目前常用的方法,作者未查及有关内固定应力情况的相关报道。 目的：通过三维有限元法分析在L₁节段爆裂性骨折情况下前路钛网重建钉棒内固定和后路椎弓根内固定两种方式中内固定物应力的分布情况,并进行两种方式稳定性的比较。 方法：选择1名健康男性志愿者,通过CT扫描和有限元软件建立T₁₂-L₂节段的三维有限元模型。在验证有效的有限元模型上分别模拟L₁节段爆裂性骨折,建立前路L₁节段钛网重建钉棒内固定模型(模型A)和后路短节段椎弓根钉棒内固定模型(模型B),在各模型上施加载荷,观察内固定应力分布情况,进行稳定性的比较。 结果与结论：建立T₁₂-L₂节段的三维有限元模型。两种内固定方式有限元模型在不同载荷实验中,模型A应力主要集中在钛网区域,模型B应力主要集中在钉棒的交接处。模型A的稳定性优于后者,模型A的T₁₂平面的平均应力值小于模型B,差异有显著性意义(P < 0.01)。说明前路术后钛网发生沉降和后路术后钉棒处断裂均可能与局部应力集中有关。前路钛网重建钉棒内固定较后路椎弓根内固定稳定性更好。     

颈椎动态稳定器置入非融合颈椎的生物力学分析

背景：颈椎动态稳定器的解剖型设计与正常椎间盘应具有相似的生物力学特点,其动态性设计具有轴向顺应性以及震荡吸收功能,而前缘倒齿嵌入上下椎体可获得足够的轴向稳定性。 目的：比较颈椎前路融合内固定和颈椎动态稳定器置入非融合后颈椎相关生物力学指标变化。 方法：将6具新鲜人C2~C7颈段脊柱标本随机分为3组,在完整颈椎测试后分别行C5、6前路减压颈椎动态稳定器DCI置入,C5、6前路减压单纯Cage融合内固定,C5、6前路减压颈椎前路一体化钢板椎间融合器融合内固定。检测各组标本前屈、后伸、左右侧屈不同生理运动工况并施加2.0 N•m纯力偶矩,颈椎标本C5~6上下邻近节段手术前后活动度大小。 结果与结论：3种内固定后C5~6上下邻近节段较正常颈椎标本前屈、后伸和左右侧屈关节活动度值均有所增加,且表现出良好的即时稳定性,但颈椎动态稳定器置入组最接近正常值;3组间C5~6上下邻近节段关节活动度差异无显著性意义。表明颈椎动态稳定器置入后对邻近节段椎体活动度无明显影响或影响甚小,在一定程度上减小假体与其邻近椎体轴向应力,有效地维持颈椎活动。     

新型后路寰枢椎限制性非融合内固定系统的有限元分析

背景:寰枢椎融合是目前治疗寰枢椎脱位的主要修复方式,但是其前提是牺牲寰枢椎活动为代价,特别是旋转功能。限制性非融合内固定是一种既可以维持寰枢椎稳定性,又可保留寰枢椎活动功能的方法,其生物力学特点与传统融合术之间的差异有待进一步研究。目的:通过建立寰枢椎不稳的三维有限元模型并模拟后路寰枢椎限制性非融合内固定系统和后路寰枢椎钉棒内固定系统,验证该新型内固定系统的生物力学特性。方法:选择1名31岁成年健康男性志愿者,采集从枕骨底到第3颈椎(C0-C3)的CT数据,应用Simpleware3.0、Geomagic 8.0、Hypermesh 10.0、Abaqus 6.9、Rhino 4.0软件构建有限元模型。施加1.5 N·m的纯力偶矩,使模型在屈伸、侧弯、旋转方向上运动,将模型的椎间活动度与文献报道的体外生物力学实验数据相比进行验证。建立后路寰枢椎限制性非融合内固定系统模型和后路寰枢椎钉棒内固定系统模型,对比两种模型在前屈、后伸、侧弯、旋转等工况下的椎间活动度,记录下限制性非融合内固定系统模型的SMise应力云图。结果与结论:(1)实验建立了健康人的上颈椎(C0-C3)三维非线性有限元模型,模型包括206 747单元,72 500个节点,其外形逼真,椎间活动度与文献报道的体外生物力学实验结果吻合;(2)限制性非融合内固定系统模型C1-C2节段前屈、后伸工况的活动度与传统钉棒内固定系统模型相似;(3)在左右侧屈工况下,传统钉棒内固定系统模型C1-2间的侧屈活动度明显受限,而限制性非融合内固定系统模型的活动度比寰枢椎脱位模型有所增加,与正常寰枢椎模型基本相同;(4)在左右旋转工况下,传统钉棒内固定系统模型寰枢椎之间的旋转活动度基本消失,而限制性非融合内固定系统模型其活动度虽有所减少,但仍保留大部分旋转活动度;(5)限制性非融合内固定系统模型在螺钉与连接棒、连接杆接触部位出现应力集中;(6)结果表明,后路寰枢椎限制性非融合内固定系统是一种实用、有效的寰枢椎内固定方式,该限制性非融合内固定装置具有限制屈伸活动,并且有效保留寰枢椎轴向旋转和侧弯活动功能的特点。     

后路椎间融合对不同程度小关节切除腰椎稳定性的影响

目的:探讨后路椎问融合对不同程度小关节切除腰椎稳定性的影响.方法:采用6具无脊柱疾患的尸体脊柱标本(L1～S5),利用最大载荷为10Nm的力偶对其中L4～5节段的完整状态、腰椎不稳状态、双侧小关节切除1/3、1/2、全切除+Cage固定或全切除+Cage+TSRH等6种状态进行前屈、后伸,左、右侧弯和左、右轴向旋转运动试验,而后进行统计学处理.结果:对于L4～5节段,双侧小关节切除1/3、1/2或全切除后,加后路椎间融合器后前屈、左右侧弯运动范围较完整均显著降低,分别为4.50±2.43、2.61±0.82、3.21±1.41,4.70±1.47、3.43±0.75、4.13±0.81,5.98±2.67、3.89±0.70、4.53±1.33(P＜0.01);另外,加用TSRH内固定组后该节段的前屈、后伸、左右侧弯及右轴向旋转运动范围分别下降至1.49±0.58,1.60±0.98,1.21±0.34,1.29±0.41,1.60±0.87,1.53±0.98(P＜0.01).结论:单纯后路椎间融合器可增加不同程度小关节切除节段的稳定性,且小关节切除越少,脊柱稳定性越好.对于小关节切除太多者,可加用椎弓根内同定增加其稳定性.     

体外生物力学评价上胸椎前路钛板内固定装置的三维运动稳定性

背景：国内外少见颈前路带锁钢板重建上胸椎的体外生物力学报道。 目的：从生物力学角度评价自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置。 方法：15具成人尸体上胸椎标本分成3组,即上胸椎前路钛板内固定组(B),颈前路钛板预弯内固定组(C),颈前路钛板未预弯内固定组(D)。对完整标本进行三维活动度测量,分别安装好各组内固定再次进行标本在前屈、后伸和侧弯及旋转状态下的三维运动稳定性测量,并与完整状态(A)进行对比。 结果与结论：在完整状态下B、C、D 3组标本的三维运动稳定性差异无显著性意义(P > 0.05)。前屈稳定性排列：B>D>C>完整,B、A之间差异有显著性意义(P=0.012);后伸稳定性排列：B>C>A>D,B与A,C,D之间差异有显著性意义(P=0.001,0.021,0.01);旋转状态下的稳定性排列：B>C>A>D,各组差异无显著性意义;侧弯稳定性排列：A>B>C>D,A和C,D之间差异有显著性(P=0.005,0.002)。提示上胸椎前路钛板装置具有较好的三维稳定性,如果采用颈前路钛板内固定建议塑型。