一种新型经椎弓根螺钉动力内固定系统的设计和力学测试

[摘要]目的设计一种新型经椎弓根螺钉动力内固定系统，并测试其对失稳腰椎的稳定性效果及对相邻节段的作用。方法 1采用6具人新鲜尸体腰椎标本，测试各个节段的活动度，为新型动力内固定系统的设计提供参数支持。2以钛合金棒、钛缆和钛合金碟片弹簧为主要结构，根据正常腰椎各节段的活动度，参照文献报道的相关测试结果，设定动态连接棒屈曲范围0~10°，旋转范围0~5°，并对其进行了相关力学测试。3制作腰椎失稳模型，测试新型动力内固定系统固定后失稳腰椎固定节段及相邻节段的运动范围（ROM）和中性区（NZ），并与坚强固定对比，同时测定其上邻节段软骨终板下压力，探讨其稳定性及对相邻节段的作用。结果 与完整脊柱相比，新型动力内固定系统固定后屈伸和侧屈方向的ROM和NZ较完整脊柱减小（P<0.05），但旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异（P>0.05）。与坚强固定组相比，新型动力内固定组三个主方向的ROM和NZ均显著增加，差异有显著性意义（P<0.01）。疲劳试验后的结果表明，固定节段在三个主方向上的ROM和NZ均较疲劳前显著增加（P <0.05），但与失稳脊柱相比，差异仍具有显著性意义，与完整脊柱相比，动力内固定屈伸方向的ROM和NZ仍较小，两组相比差异显著（P <0.05），侧屈与旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异（P >0.05）。结论 新型动力内固定系统可控性强、可靠性好、能够提供足够的活动度。新型动力内固定系统能对失稳腰椎提供各方向上的稳定性，尤其对前屈后伸的稳定效果最好，疲劳试验后也能提供足够的稳定性。相邻节段的ROM和上邻节段终板下压力与固定方式无显著相关。     

后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响

目的 研究后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响,验证棘上韧带对维持损伤胸腰椎稳定的作用。方法 取8具健康新鲜人体T11~L3节段标本,于L1椎体中1/3行楔形切除,并在材料试验机上压缩至闭合以制备L1椎体骨折。对T12~L1处后方韧带复合体按照关节囊、棘间韧带、棘上韧带、黄韧带的顺序进行逐级切除,依次连续测量T12~L1节段前屈、后伸、侧弯、旋转运动时的运动范围（range of motion, ROM）及中性区（neutral zone, NZ）变化。结果 在前屈和后伸运动中,椎体切除及棘上韧带断裂后,ROM及NZ显著增加。在侧弯运动中,椎体切除和关节囊破坏后,ROM显著增加。在旋转活动中,椎体切除及关节囊破坏导致ROM增加,NZ无显著增加。结论 棘上韧带断裂后,T12~L1节段稳定性发生显著下降,尤其在前屈运动中。棘上韧带是维持胸腰椎节段稳定性的关键韧带。     

后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响

目的 研究后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响,验证棘上韧带对维持损伤胸腰椎稳定的作用。方法 取8具健康新鲜人体T11~L3节段标本,于L1椎体中1/3行楔形切除,并在材料试验机上压缩至闭合以制备L1椎体骨折。对T12~L1处后方韧带复合体按照关节囊、棘间韧带、棘上韧带、黄韧带的顺序进行逐级切除,依次连续测量T12~L1节段前屈、后伸、侧弯、旋转运动时的运动范围（range of motion, ROM）及中性区（neutral zone, NZ）变化。结果 在前屈和后伸运动中,椎体切除及棘上韧带断裂后,ROM及NZ显著增加。在侧弯运动中,椎体切除和关节囊破坏后,ROM显著增加。在旋转活动中,椎体切除及关节囊破坏导致ROM增加,NZ无显著增加。结论 棘上韧带断裂后,T12~L1节段稳定性发生显著下降,尤其在前屈运动中。棘上韧带是维持胸腰椎节段稳定性的关键韧带。     

后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响

目的研究后方韧带复合体逐级切除对损伤胸腰椎稳定性的影响,验证棘上韧带对维持损伤胸腰椎稳定的作用。方法取8具健康新鲜人体T11~L3节段标本,于L1椎体中1/3行楔形切除,并在材料试验机上压缩至闭合以制备L1椎体骨折。对T12~L1处后方韧带复合体按照关节囊、棘间韧带、棘上韧带、黄韧带的顺序进行逐级切除,依次连续测量T12~L1节段前屈、后伸、侧弯、旋转运动时的运动范围(range of motion,ROM)及中性区(neutral zone,NZ)变化。结果在前屈和后伸运动中,椎体切除及棘上韧带断裂后,ROM及NZ显著增加。在侧弯运动中,椎体切除和关节囊破坏后,ROM显著增加。在旋转活动中,椎体切除及关节囊破坏导致ROM增加,NZ无显著增加。结论棘上韧带断裂后,T12~L1节段稳定性发生显著下降,尤其在前屈运动中。棘上韧带是维持胸腰椎节段稳定性的关键韧带。     

Evaluation of load transfer characteristics of a dynamic stabilization device on disc loading under compression

In the current study, finite element analyses were conducted to examine the biomechanical capability of a newly design dynamic stabilization system, FlexPLUS, to restore the load transmission of degenerated intervertebral L4-L5 lumbar motion segment spine under compression. Detailed three-dimensional FE models of L4-L5 motion segment and the FlexPLUS were developed. Compressive loading up to 1000 N was applied to the intact L4-L5 model, the L4-L5 models with slight and moderate degenerated disc, and the implanted L4-L5 model. Further more, the load transmission characteristics of Dynesys and a rigid rod was also simulated for comparison. The resultant load–displacement curves and the load transferred through annulus under various conditions were compared. The predicted axial displacement of L4 top surface against applied compressive force of the intact L4-L5 model agreed well with experimental data. The predicted results showed that degenerated disc has significant effect on the lumbar segment load bearing capacity. Not only the stiffness of the segment was greatly increased, the uniform nature of the disc stress distribution was also altered. The FlexPLUS can effectively reduce the disc loading of degenerated model. Although the non-uniform load distribution pattern through annulus was not improved, the overall stress magnitude was greatly reduced to the level of intact model for grade II degeneration.     

聚醚醚酮棒椎弓根螺钉系统在多节段腰椎退行性疾病治疗中的应用

目的探讨聚醚醚酮(PEEK)棒椎弓根螺钉内固定系统在多节段腰椎退行性疾病中的应用价值。方法回顾性分析2014年9月至2015年5月应用PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统治疗的多节段腰椎退行性疾病患者,共11例,所有患者随访资料均完整。其中男5例,女6例,平均年龄60.4±8.7岁。其中9例患者固定4个节段,5例患者固定范围为L_3-S_1,4例患者固定范围为L_2-L_5,2例患者固定5个节段,均固定至L_2-S_1。根据病变的情况在固定节段内选择性行椎间融合,其中2例患者融合了2个节段,7例患者融合了1个节段,2例患者未行椎间融合。通过术前、术后3月、6月、1年及2年的Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disfunctional Index)和视觉模拟评分(Visual Analogue Scale,VAS),评估临床疗效。通过腰椎侧位X线观察融合节段的椎间高度指数(DHI),腰椎过伸过屈X线观察椎间活动度(Range of Motion,ROM)变化情况,术后2年CT二维重建观察椎间融合情况,术后2年CT三维重建观察有无PEEK棒断裂或变形。结果 11例患者平均随访24.6±1.7(22~28)月。平均手术时152±25(120~210)分钟,平均术中失血518±248(300~1000)mL。ODI评分术前49.6±12.2,末次随访15.5±3.7,同术前相比差异有统计学意义(P=0.000);VAS评分术前8.1±0.8,末次随访时1.7±0.6,同术前相比差异有统计学意义(P=0.000)。融合节段的DHI术前0.343±0.091,末次随访DHI 0.321±0.069,差异无统计学意义(P=0.070)。在24个非融合节段中,ROM术前平均9.3°±1.5°,末次随访2.3°±0.5°,术前术后变化差异有统计学意义(P=0.000)。行椎间融合的11个节段在术后2年随访时共8例患者获得骨性融合,融合率为72.7%。术后2年随访时无PEEK棒断裂,变形情况出现。结论 PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统治疗多节段腰椎退行性病变安全有效,但长期疗效有待进一步随访观察。     

椎弓根螺钉PEEK棒动态稳定内固定系统治疗腰椎退行性疾病

目的:探讨椎弓根螺钉PEEK棒动态稳定内固定系统治疗退变性腰椎疾病的临床疗效及对植骨融合时间的影响.方法:退变性腰椎疾病患者40例,随机分为PEEK动态内固定组(A组)20例和坚强内固定组(B组)20例.两组患者均行后路减压椎间植骨融合内固定术,A组用PEEK棒安装于椎弓根螺钉钉尾予以动态稳定内固定,B组以钛棒安装于钉尾进行坚强内固定.比较两组患者的治疗效果及同期椎间植骨融合率等.治疗效果评价采用 Oswestry 功能障碍指数(ODI)评分,同期椎间植骨融合率根据X线片和CT平扫检查结果进行评价.结果:所有患者术后均随访7～16个月,平均12个月.两组患者术后症状均有明显改善,ODI评分与术前相比差异有统计学意义(P＜0.01);A组治疗效果优于B组(P＜0.01).术后3个月A组植骨融合率明显高于B组(P＜0.05),末次随访两组植骨融合率差异无统计学意义(P＞0.05).两组均未出现内固定相关并发症.结论:坚强内固定和椎弓根螺钉PEEK棒动态稳定内固定治疗腰椎退变性疾病均可取得较为满意的短期临床疗效,其中椎弓根螺钉PEEK棒动态稳定内固定术后椎间融合时间更短,治疗效果更优,因此更值得推荐,但其长期疗效仍需要进一步观察.     

动态固定位置对腰椎稳定性影响的实验研究

目的腰椎棘突间动态稳定装置Coflex是一种临床上腰椎退行性疾病手术治疗的器械,在置入时其U形底部与硬脊膜之间的距离是手术的关键,Coflex置入不同深度后对手术节段的影响是本文关注的问题。本文通过体外实验评估Coflex的U形底部与硬脊膜的距离对术后腰椎稳定性的影响。方法选取成年新鲜尸体腰椎(L1—L5)标本6具。每个标本按照实验过程分为6组模型:完整组(A组)、失稳组(B组)、10 mm安装组(C组)、5 mm安装组(D组)、0 mm安装组(E组)、融合组(F组)。对模型进行前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6个方向的运动测试,通过观察手术节段的运动角度和关节活动度(range of motion,ROM)来分析其稳定性。结果各实验组手术节段运动角度与完整组的相似性为E组D组C组B组F组;ROM的计算结果显示,E组的ROM值比其他组相对较小,刚度较大。结论前屈后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向运动时,棘突间动态稳定装置Coflex置入位置距脊柱较近时,术后手术节段性能更加接近正常腰椎。     

Biomechanical analysis of a new lumbar interspinous device with optimized topology

Interspinous spacers used stand-alone preserve joint movement but provide little protection for diseased segments of the spine. Used as adjuncts with fusion, interspinous spacers offer rigid stability but may accelerate degeneration on adjacent levels. Our new device is intended to balance the stability and preserves motion provided by the implant. A new interspinous spacer was devised according to the results of topology optimization studies. Four finite element (FE) spine models were created that consisted of an intact spine without an implant, implantation of the novel, the device for intervertebral assisted motion (DIAM system), and the Dynesys system. All models were loaded with moments, and their range of motions (ROMs), peak disc stresses, and facet contact forces were analyzed. The limited motion segment ROMs, shielded disc stresses, and unloaded facet contact forces of the new devices were greater than those of the DIAM and Dynesys system at L3-L4 in almost all directions of movements. The ROMs, disc stresses, and facet contact forces of the new devices at L2-L3 were slightly greater than those in the DIAM system, but much lower than those in the Dynesys system in most directions. This study demonstrated that the new device provided more stability at the instrumented level than the DIAM system did, especially in lateral rotation and the bending direction. The device caused fewer adjacent ROMs, lower disc stresses, and lower facet contact forces than the Dynesys system did. Additionally, this study conducted topology optimization to design the new device and created a smaller implant for minimal invasive surgery.     

观察IntraSPINE椎板间动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病近期疗效及适应证探讨

目的 观察IntraSPINE椎板间动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病的近期疗效,探讨其适应证。方法分析2017年2月 ～ 2018年3月28例采用IntraSPINE椎板间动态稳定系统治疗腰椎退行性疾病的手术疗效及近期随访结果（术后1周、3个月、6个月、12个月）,采用疼痛视觉模拟评分（visual analogue score,VAS）、日常生活能力评分（oswestry disability index,ODI）、Odom’s评分及患者满意度评价近期手术疗效,测量分析术前、术后手术节段椎间隙高度比及活动度,对比术前与术后腰椎整体活动度变化。结果 术后随访15 ～ 27个月,所有患者术后症状均得到不同程度缓解。术后各时间段VAS评分、ODI评分与术前比显著改善,差异有统计学意义（P<0.01）,末次随访Odom’s评分优24例,良3例,可1例,优良率为96.4%。手术节段活动度（range of motion,ROM）术前,术后1周、3个月、6个月、12个月分别为6.6°±2.4°、6.3°±2.4°、6.9°±2.1°、7.1°±1.8°、7.0°±1.6°,术前与术后手术节段活动度差异无统计学意义（P>0.05）;术前与术后12个月腰椎整体活动度分别为31.5°±4.7°、32.7°±4.8°,差异无统计学意义（P>0.05）。术后1周椎间隙高度比明显增加,与术前相比差异有统计学意义（P<0.05）,3个月后椎间隙高度比逐渐减小至平稳水平,但仍然大于术前。本组患者未出现严重并发症,总体满意度为96.4%。结论 IntraSPINE椎板间动态稳定系统操作简便,手术时间短,出血量少,无棘突骨折等植入物相关并发症,近期疗效确切,中长期临床疗效还需大样本、多中心观察评价。     

聚醚醚酮棒椎弓根内固定系统在腰椎退行性疾病治疗中的应用

目的分析聚醚醚酮棒（PEEK棒）椎弓根螺钉内固定系统在治疗腰椎退行性疾病中的应用可行性。方法对比分析分别采用PEEK棒内固定（P组,13例）及传统钛棒固定（T组,15例）后路椎管减压椎体间融合治疗腰椎退行性病变的两组患者的资料,通过日本骨科学会（JOA）评分评价临床疗效,并比较两组间手术时间、术中输血量、以及末次随访时椎间融合率及相关并发症。结果所有患者术后均经过6个月以上的随访。P组术前JOA评分10．53±1．90,术后为24．1±1．93,手术前后JOA评分改善率为（73．7±9．33）％;T组术前JOA评分为9．33±1．95,术后为23．7±1．83,手术前后JOA评分改善率为（73．3±9．15）％,差异无统计学意义（P=0．891）。植骨融合情况：P组9例为1级,4例为2级;T组15例中5例为1级,7例为2级,3例为3级,差异有统计学意义（P=0．036）。结论PEEK棒椎弓根螺钉内固定与坚强内固定治疗腰椎退行性疾病相比,短期可取得相同的疗效。PEEK棒组的骨融合率要高于传统钛棒组。PEEK棒治疗腰椎退行性疾病的长期临床效果尚有待进一步观察。     

Cervical spine biomechanics following implantation of a disc prosthesis

This study presents a finite element model of the C4-C7 segment in healthy conditions and after implantation of a disc prosthesis at a single level, in order to investigate of the influence of disc arthroplasty on the biomechanics of the cervical spine. A nonlinear finite element model of the C4-C7 segment in intact conditions was developed and run in flexion and extension. A detailed model of the Bryan disc prosthesis, including contacts between the different components of the device, was built and positioned at C5-C6. The calculated segmental motion resulted preserved after disc arthroplasty, with respect to the model of the intact spine, in both flexion and extension. A general preservation of the forces transmitted through the facet joints was obtained; a minor force increase at the implanted level was detected. The analysis of the instantaneous centers of rotation (ICR) in flexion-extension showed the preservation of a physiological kinematics. The mechanical behaviour showed an asymmetry between flexion and extension, probably due to the removal of the anterior longitudinal ligament and the anterior part of the annulus fibrosus, and the preservation of the posterior structures. In general, the disc prosthesis showed to be able to reproduce a nearly physiological motion. However, other important mechanical aspects, such as the possible micromotion at the bone-implant interface and the possible degenerative conditions of the spine, need to be evaluated before drawing a conclusion about total disc arthroplasty from an engineering point of view.     

不同腰椎生理曲度下牵引的三维有限元分析

文题释义：腰椎牵引：是指令患者平卧于治疗床上,使用束带将患者前臂固定,达到医者固定患者双臂的目的;波浪式滚动气柱以腰背部为作用点进行顶推,控制多层气柱叠加高度使受试者腰部逐渐过伸牵引脊柱关节,实现对软组织的牵伸,并结合自身重力过伸牵引脊柱关节,能够增大椎间隙及调整椎小关节,最终达到理筋整复的作用。 三维有限元分析：是指在获取腰椎的CT图像数据,并导入到Mimics等软件当中建立的有限元模型基础上,将L₃的发生的位移变化带入MSC.Nastam软件中,高度仿真模拟人体在不同生理曲度下,计算分析出全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。 背景：近年来利用有限元分析方法研究腰椎生物力学成为热点,研究认为腰椎生理性前凸可减少腰椎间盘压力负荷,而对腰椎起保护效应。 目的：研究腰椎在正常生理曲度、屈曲位及最大过伸位下进行腰椎牵引时对L₁-L₅腰椎各节段的生物力学效应,并评估腰椎牵引的最佳生理曲度。 方法：选取1名健康男性志愿者,26岁,身高174 cm,体质量60 kg,既往体健,排除腰椎骨骼异常疾病。以受试者L₃为作用点徒手操作南少林倒盖金被法,利用DR机分别获得受试者腰椎起始位和最大过伸位的腰椎侧位片,构建全腰椎有限元模型。计算腰椎不同生理曲度下全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。研究方案的实施符合福建中医药大学附属康复医院相关伦理要求,受试者对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①模拟腰椎前屈、后伸,左右侧弯,左右旋转6种工况活动度：L₁-L₂的前屈与后伸活动度之和为9.31°,左右侧弯9.84°,左右旋转4.43°;L₂-L₃：前屈与后伸10.22°,左右侧弯12.35°,左右旋转4.57°;L₃-L₄的前屈与后伸的活动度之和为11.20°,左右侧弯11.63°,左右旋转5.32°;L₄-L₅前屈与后伸活动度之和13.16°,左右侧弯11.58°,左右旋转5.05°;②在正常生理曲度牵引腰椎时,腰椎各个结构的应力值远大于过伸位牵引的应力值;前纵韧带应力值正常曲度是2.47 MPa,过伸位是21.20 MPa;L₃的椎体应力值达到最大,是过伸位牵引应力值的4倍;L₂-L₃的椎间关节及椎间盘的应力值在腰椎各个节段是最大的;③结果说明,腰椎在过伸位较正常生理曲度牵引下椎体、椎间关节、椎间盘的压力减轻更大,而且前纵韧带的压力值始终在安全范围内。腰椎在过伸位牵引时可能获得更好的临床疗效,同时具备一定的安全性。 ORCID: 0000-0002-4468-1464(李民) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

单节段腰椎活动度对邻近节段运动的影响

背景：有研究报道腰椎融合后其邻近节段运动范围和压力会明显增大;但也有报道腰椎融合与动态固定非融合或正常腰椎相比,其邻近节段运动范围和压力未见明显增加,甚至出现减少。然而,腰椎的活动度多少到底对邻近节段会有什么影响呢？ 目的：观察单节段腰椎不同范围活动度对邻近关节运动范围的影响。 方法：取6具新鲜成人L2~S2腰椎标本,依次对成人L4~L5椎体进行不同方式处理形成5种不同活动度状态：完整标本状态;部分失稳状态;动态固定状态;完全失稳状态;刚性固定状态。在脊柱三维运动试验机上,采用“载荷控制”法进行屈伸、侧弯和旋转等运动方向测试,分别将其他4个状态与完整标本状态进行比较。 结果与结论：处理节段L4~L5椎体在各处理状态的下运动范围明显不同,形成了完全不同范围的活动度。与完整标本状态相比较,其他4个状态旋转时,上方邻近节段L3~L4的运动范围在刚性固定状态下明显减少;下方邻近节段L5~S1各方向和上方邻近节段L3~L4其余方向的运动范围无显著性差异。单节段腰椎刚性固定状态下,整个脊柱标本的运动范围明显减少。说明在“载荷控制”方法的实验下,单节段腰椎活动度多少对邻近节段的屈伸、侧弯等运动范围影响不明显,对上方邻近节段的旋转运动范围影响较大;腰椎刚性固定融合后,不一定要恢复到正常腰椎的活动范围,也许对预防邻近节段病有利。     

人工颈椎间盘置换术与融合术的生物力学比较

目的 分析颈前路植骨融合术（anterior cervical discectomy and fusion,ACDF）与颈椎间盘置换术（total disc replacement,TDR）后颈椎生物力学特性。方法 采用12具人体颈椎标本,通过三维非接触式光电测量系统及位移控制方式,测试原始状态（intact）、TDR及ACDF术后各节段在前屈与后伸、左侧弯与右侧弯、左旋转与右旋转6种独立工况的运动和载荷分布,并探讨颈椎正常生理运动规律及植入器械特点。结果TDR术后,颈椎各节段运动保留效果明显,能恢复接近正常的运动,并以屈伸、旋转工况为优;同等工况下ACDF术后手术节段运动丢失达73.41%,其他节段运动也存在明显改变。侧弯工况两者均存在较大运动改变,TDR达45.92%,ACDF达108.06%。试验发现,颈椎正常生理运动为空间三轴耦合运动,以侧弯工况耦合程度最大,绕X轴运动分量达35%,TDR术后,颈椎能恢复接近正常的耦合运动规律。结论TDR术能使颈椎恢复更接近正常的生理运动,在屈伸、旋转工况效果最好,侧弯次之。本研究为TDR与ACDF的临床手术提供理论依据和定量参考。     

椎间盘不对称切除对小关节压力及腰椎稳定性的影响

目的探讨腰椎间盘不对称切除对小关节压力及腰椎稳定性的影响。方法采用7具人体脊柱标本(L2~3),制备完整椎间盘组、1/4椎间盘切除组、1/2椎间盘切除组,对标本施加7.5 N·m的屈伸、侧弯和轴向旋转方向的纯力偶矩,记录腰椎运动范围(range of motion,ROM)和小关节压力。结果后伸方向,1/4椎间盘切除状态下非切除侧小关节压力显著性增大;侧弯方向,1/2椎间盘切除状态下的两侧小关节压力均有显著性增大;轴向旋转方向,1/2椎间盘切除状态下仅切除侧小关节压力显著性增大。1/4椎间盘切除、1/2椎间盘切除状态下的ROM均大于完整椎间盘,但前屈方向各组间ROM无差别,各组间侧弯和轴向旋转的ROM在左、右侧无差别。结论腰椎间盘不对称切除导致腰椎除前屈方向外稳定性下降和小关节压力不对称性增大,提示腰椎间盘不对称退变引起腰椎不稳和小关节压力增大可产生腰痛。     

颈椎前路钮扣钢板的研制及生物力学评价

目的:研制颈椎前路钮扣钢板内固定系统,评价其生物力学稳定性。方法:用317L不锈钢研制出颈椎前路钮扣钢板螺钉系统。取6具青年男性新鲜尸体的颈椎标本,制成5种状态脊柱功能单位(FSU)的试验模型:正常颈椎、屈曲型损伤、单纯植骨、钮扣钢板内固定、AO钢板内固定。利用脊柱三维运动分析系统测定不同状态下颈椎节段的运动范围(ROM),比较钮扣钢板内固定与AO钢板内固定对失稳颈椎的稳定作用,并摄X线片观察各种状态下颈椎的影像学改变。结果:生物力学测试表明,钮扣钢板内固定系统可以对失稳颈椎提供明显的稳定作用(P<0.01),与AO钢板内固定系统的稳定作用相比无显著性差异(P>0.05)。动态X线摄片显示,钮扣钢板内固定及AO钢板内固定均能维持植骨块的稳定,并恢复椎间隙高度及颈椎生理曲度,而单纯植骨则容易出现植骨块的移位、凸出甚至脱出。结论:钮扣钢板内固定系统具有较好的生物力学稳定性。操作简便,适合国人颈椎解剖结构及功能特点。     

微创椎间融合不对称固定的稳定性和椎体应变分布研究

目的研究腰椎微创经椎间孔椎体间融合术(MI-TLIF)不对称内固定条件下节段稳定性和椎体前柱应变分布特点。方法采用新鲜小牛腰椎标本8例,完成L4~L5节段完整状态测试后建立TLIF手术损伤模型,分别测试右侧椎弓根螺钉固定(UPS)、右侧椎弓根螺钉加对侧经关节突椎弓根螺钉(UPS+TFPS)固定、双侧椎弓根螺钉固定(BPS)状态的三维运动范围(ROM),同时在L4椎体前柱表面用电阻应变片技术测量在前屈和侧弯运动中电阻应变数据。结果 UPS+TFPS和BPS固定状态的稳定性效果接近,UPS固定抗旋转稳定性不足。UPS+TFPS固定后椎体前柱应变在前屈和侧弯运动下较BPS固定分别增加21.8%和24.2%。结论 UPS+TFPS固定提供有效稳定的同时可以实现更好的椎体-内植物载荷共享。     

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。     

螺旋式与环式椎体融合器的生物力学比较

目的：用生物力学的方法比较螺旋式与环式椎体融合器的初始稳定性和拔出力量,方法：将24个颈椎运动节段（C4／5或C6／7）,根据BMD和不同节段随机分为两组,分别用螺旋式BAK－C和环式Brantigan I/F,测试完整模型和固定状态下椎体在前屈／后伸,左右侧弯和轴向旋转6种运动状态的稳定性,最后进行拔出试验,结果：BAK－C和Brantigan I/F均能增加颈椎的初始稳定性,但在效率上无显著性差异,BAK－C的拔了出力量显著大于Brantigan I/F,结论：两种椎体融合器的稳定性几乎没有差异。螺旋式融合器具有较大的拔出力量。