颈椎前路一体化钢板椎间融合器置入后与颈椎生物力学环境的匹配

背景:研究表明,颈椎一体化前路钢板融合器比现行钢板和融合器具有更多理论上的优势。但是目前有关其生物力学方面的研究国内尚无文献报道。目的:观察与评价颈椎前路一体化钢板椎间融合器内固定置入后的生物力学特征。方法:采集6具成人尸体颈椎标本,分为5组进行测试,即正常组、椎间盘摘除组、颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定组、CBK融合器固定组及CBK融合器+Secuplate钢板联合固定组,以C5～6椎间隙为观察对象,进行生物力学实验。结果与结论:颈椎间盘摘除后,颈椎在各个方向运动加大,刚度及强度等生物力学数值减小,脊柱失稳。与椎间盘摘除组相比,颈椎前路一体化钢板椎间融合器固定后其强度增加24%,椎体应变减小31%,刚度增加14.3%,位移减小15%(P<0.05),颈椎前路一体化钢板椎间融合器对颈椎的力学性能影响较小,说明它能较好地与颈椎的力学环境相匹配。CBK融合器固定后抗后伸及旋转作用相对较小,同椎间盘摘除组相比差异有显著性意义(P<0.05)。CBK融合器+Secuplate钢板联合固定组载荷强度和应变过大,与椎间盘摘除组相比其强度增加27%,椎体应变减小38%,刚度增加17%,位移减小17%(P<0.05),颈椎刚度增大且邻近椎节的运动有增大趋势,将引起力学性能的改变。提示颈椎前路一体化钢板椎间融合器结合了颈椎前路钢板和融合器生物力学方面的优点,能较好地与颈椎的力学环境相匹配。     

颈椎前路单纯椎间融合器与钢板并用恢复颈椎生理曲度

目的 探讨单纯应用椎间融合器（CAGE）及CAGE与ORIEN钢板联合应用对椎间高度变化率、颈椎前弯变化率的影响。方法 采用CAGE或与ORIEN钢板联合应用治疗颈椎损伤、脊髓型颈椎病、颈椎退变78例，随访6-15个月，观察椎间高度变化率、颈椎前弯变化率、融合率及并发症。结果 术后两组的颈椎生理曲线、椎间高度的改变无显差别，但CAGE与ORIEN钢板联合应用组的融合率明显高于单纯CAGE组。结论 CAGE与ORIEN钢板联合应用弥补了单纯应用CAGE时稳定上的欠缺，组合后对椎间高度变化，颈椎前弯变化及植骨融合率均较单独应用有明显优势。     

颈椎前路单纯椎间融合器与钢板并用恢复颈椎生理曲度

目的探讨单纯应用椎间融合器(CAGE)及CAGE与ORIEN钢板联合应用对椎间高度变化率、颈椎前弯变化率的影响。方法采用CAGE或与ORIEN钢板联合应用治疗颈椎损伤、脊髓型颈椎病、颈椎退变78例,随访6～15个月,观察椎间高度变化率、颈椎前弯变化率、融合率及并发症。结果术后两组的颈椎生理曲线、椎间高度的改变无显著差别,但CAGE与ORIEN钢板联合应用组的融合率明显高于单纯CAGE组。结论CAGE与ORIEN钢板联合应用弥补了单独应用CAGE时稳定上的欠缺,组合后对椎间高度变化、颈椎前弯变化及植骨融合率均较单独应用有明显优势。     

Orion和Window颈椎前路钢板置入对颈椎稳定性影响的生物力学评估

目的:以Orion为代表的静力性钢板有较高植骨不融合率;Window钢板属动力性钢板,理论上有减少应力遮挡的作用,促进植骨融合。本文通过比较Orion和Window两种颈椎前路钢板生物力学特点对颈椎单椎间减压植骨融合模型稳定性的影响,为临床应用提供理论依据。方法:实验于2004-10/2005-05在上海大学生物力学研究所完成。①实验分组:取新鲜小牛颈椎标本12具,平均年龄1个月,随机数字表法分成两组,Orion组:用Orion钢板固定;Window组:用Window钢板固定;每组6具。②实验方法及评估:用生物力学测定仪测定正常颈椎C4/5节段在前屈、后伸、侧屈、旋转时的运动范围,然后切除C4/5椎间盘,制成模型,测定植骨加钢板,植骨块缩短1mm加钢板固定后颈椎相应节段在150N的载荷下的运动范围,植骨块的长度根据测量椎间隙的高度而定。结果:纳入小牛颈椎标本12具,均进入结果分析。Orion和Window钢板在前屈、后伸、侧屈、旋转时初始稳定性相似(P>0.05),其中Orion钢板在前屈时与正常颈椎相比稳定性提高,差异有显著性(P<0.05),在后伸、侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05);Window钢板与正常标本相比,在前屈、后伸时稳定性提高且差异有显著性(P<0.05),在侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05)。在植骨缩短后,两种钢板的稳定性均下降,Orion钢板在前屈时稳定性仍较正常颈椎好,差异有显著性意义(P<0.05),在后伸、侧屈、旋转时差异无显著性(P>0.05);Window钢板在前屈时稳定性比正常颈椎好,差异显著(P<0.05),在后伸时差异无显著性(P>0.05),在侧屈、旋转时不能达到正常颈椎的稳定性(P<0.05)。结论:Orion钢板在植骨与植骨块缩短后以及Window钢板在植骨后均能提供有效的稳定性,Window钢板在植骨缩短后不能提供有效的稳定性。     

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问植骨是治疗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(P<0.05),钢板内固定+椎间植骨组旋转方向关节活动度显著增大(P<0.05);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(P<0.05).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.     

颈椎螺钉和钢板内固定器械的生物力学评价

目的 对颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉、C1-2关节突螺钉、椎弓根螺钉和枕颈部钢板的生物力学特征作一综述。方法应用计算机检索PUBMED 1998—01／2005—01期间的相关文章，检索词为“Caspar，Orozco，Roy-Camille”，并限定文章语言种类为英文。同时计算机检索万方数据库2001—01／2005—01期间的相关文章，检索词为“颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉、C1-2关节突螺钉、椎弓根螺钉、枕颈部钢板”，并限定文章语言种类为中文。对资料进行初审，并查看每篇文献后的引文。纳入标准：文章所述内容应与颈椎前路钢板、后路侧块螺钉、齿状突螺钉等器械的生物力学特征相关。排除标准：重复研究或Meta分析类文章。结果 共收集到96篇相关文献，24篇文献符合纳入标准，排除的72篇文献是由于内容陈旧或重复。生物力学实验证实前路钢板在抵抗伸展和侧屈载荷时优于后路钢丝系统。在颈椎后部结构缺失或功能不全造成不稳时，颈椎后路钢板螺钉固定系统是一种理想的选择。对于Ⅱ型齿状突骨折应用直径为4．5mm的Herbert中空螺钉，比采用两枚直径为3．5mm的AO螺钉具有更大的抗扭曲强度。在齿状突骨折伴有明显的旋转和移位不稳时，同时有寰椎横韧带损伤，单独应用后路钢丝技术固定明显地降低融合率。从解剖学和生物力学两个方面来讲，在C2和C7可能更适合应用椎弓根螺钉。结论骨科固定器设计的影响因素很多，用生物力学来评价不同器械的优缺点是一重要方法，前路和后路螺钉和钉板系统成为外科广泛应用的内固定器械，并经过不断的改进，取得了良好的治疗效果。     

颈椎前路钢板内固定系统在脊柱内固定中的生物力学特性

颈椎前路钢板内固定系统可明显增强颈椎的稳定性，并使植骨融合率得到提高，减少植骨相关并发症。目前临床应用的多为单皮质螺钉固定的带锁钢板，根据锁定机制的不同，带锁钢板可分为限制性钢板和非限制性钢板，分别以Orion钢板和Zephir钢板为代表，Orion钢板独特的设计可有效防止松质骨螺钉的脱出和滑移，使固定节段瞬间即获得有效的稳定，但Orion钢板的坚强固定会产生应力遮挡，影响融合效果，Zephir钢板通过固定椎体的螺钉在角度上或者位置上的微动来达到动力加压的效果，可使植骨块与植骨床之间紧密接触，提高融合率。同种异体骨植入时，使用钢板固定能够保证节段间稳定，增加融合率，防止骨块脱落及下沉，最终促进同种异体骨被新骨替代。钛网植骨联合颈椎钢板内固定具有明显生物力学优势能，提供足够的重建后稳定，临床应用也取得了满意的疗效。     

颈椎植入物的生物力学分析及临床应用

目的：概述颈椎植入物在颈髓损伤、颈椎损伤、颈椎骨折脱位治疗中的应用及其生物力学特征。资料来源：检索PubMed 1993—04／2005—10关于颈椎植入物的临床应用及相关生物力学分析的文章。检索词为“spinal fixation；cervical fracture；spinal injury：biomechanics”并限定语言种类为英文。同时检索中国期刊全文数据库2004-01／2006—12的相关文章，检索词“颈椎植入物；颈椎损伤；生物力学”。资料选择：对资料进行初审，纳入标准：①颈椎植入物在颈椎、颈髓损伤及颈椎骨折脱位治疗的临床应用。②颈椎植入物的生物力学分析。排除标准：重复性研究。资料提炼：共收集到142篇文章，排除112篇重复性研究或关系不密切的文章，纳入30篇与纳入标准最为贴近的文章。资料综合：随着对颈椎的生物力学和损伤机制研究的深入，以及手术设计、材料、技术的改进，手术治疗显示了它的优越性。颈椎损伤、脊髓损伤和颈椎骨折脱位中螺钉、钢板通过精确复位和切实固定，减少了颈椎畸形：对不稳的节段早期固定，以防止后期的颈椎不稳及对颈脊髓的继发性损害：利于早期活动，最大限度地降低并发症。不同骨科固定器械的具有不同生物力学特征，用于治疗颈椎疾病时应考虑到这一点。结论：颈椎植入物的应用已在临床广泛开展，并已取得了较满意的效果；目前所应用的固定器械在具有突出优点的同时，也存在不足之处。这就需要临床医生在临床实践中，根据生物力学原理和结构分析的方法选择适宜的颈椎植入物。     

颈椎前路钢板螺钉内固定置入系统的理论研究及其临床应用

颈椎前路钢板由于具有增强术后颈椎的稳定性及促进病变部位植骨融合等优点,已广泛应用于颈椎创伤、退行性变、畸形和肿瘤等疾病的治疗当中.文章介绍了钢板螺钉内固定系统的分类及演变,分析了颈椎前路内固定钢板的生物力学研究,探讨了颈椎前路内固定钢板的临床应用.虽然颈椎前路钢板的治疗作用目前已得到肯定,但仍然出现不同的手术后并发症.因此,可以考虑从不同角度对颈椎前路钢板进行改进,使之更加适合临床工作的需要.     

颈椎损伤钢钉置入后的生物力学分析

背景:生物力学研究表明,颈椎损伤的许多问题都与力学密切相关.目的:总结运动员颈椎损伤置入螺钉后的生物力学研究进展.方法:应用计算机检索PubMed数据库及CNKI数据库.中文检索关键词:颈椎损伤,置入钢钉,生物力学.英文检索关键词:Cervical spine injury; Implanted the nail; Biomechanics.所有选用的文献均为相关性较强,并在此领域具有代表性和权威性,能及时准确地反应和报道颈椎生物力学的研究进展.最终入选28篇文章进入结果分析.结果与结论:文章主要从颈椎内源性稳定、外源性稳定和功能锻炼的角度对运动员颈椎损伤置入螺钉后进行生物力学分析,为运动员颈椎伤病的功能锻炼提供了理论依据.针对其关键发病机制,恢复颈椎内源性、外源性的动力平衡是治疗关键,为认识和掌握脊柱伤患的发生、发展、诊断及治疗方法的选择提供了新的理论依据.     

In vivo evaluation of biomechanical anterior cervical plate failure

Anterior cervical plate (ACP) failure is rarely addressed in the literature. In this retrospective, observational, longitudinal, cohort study, the objectives were to (1) identify incidences of in vivo biomechanical failure in commercially available, US Food and Drug Administration-approved ACP systems, (2) describe modes of failure, (3) suggest structural explanations for system failure, and (4) discuss complications and treatment of patients with failed ACP systems. Investigators retrospectively identified patients who underwent anterior cervical procedures followed by use of ACP as a fusion adjunct and showed evidence of ACP failure on plain radiographs. Components of the ACP system that led to failure were identified and examined. A total of 240 patients received ACP supplementation of anterior cervical fusion constructs during the 9.5-y study period. Evidence of ACP failure was noted in 7 patients (3.3%), and an eighth patient was referred for evaluation after ACP failure. Screw-plate interface failure occurred in all 8 cases. The biomechanical method by which the bone screw head was secured into the vertebral body, or against the ACP, the use of hybrid systems, the surgical technique selected, and host factors were used to determine the rate of failure. Concern for esophageal or other tissue injury often necessitated ACP removal. Screw-plate interface failure, which was found to be the most common mode of biomechanical ACP failure, may occur in hybrid constructs and in systems that do not create a rigid interface between the screw head and the ACP. Surgical technique and patient host factors may also influence the rate of biomechanical construct failure.     

氮化纯钛颈椎植骨融合器的研制及生物力学测试

目的:根据国人颈椎特点设计研制了一种经氮化处理的纯钛植骨融合器,并进行生物力学测试。方法:取12具新鲜成年男性颈椎标本,分别处理成包含单、双运动功能单位的试样,模拟前路植骨及植人融合器,进行前屈、后伸、侧弯、扭转四个方面的测试,比较本融合器植人后与完整颈椎及单纯椎间植骨的稳定性,经统计学分析后自编程序拟合出载荷—位移曲线和扭矩一扭转角曲线。同时进行疲劳强度和强度破坏试验。结果:融合器植人后颈椎在各方向运动中的稳定性均明显强于单纯椎间植骨,也较完整颈椎运动功能单位稳定。结论:纯钛颈椎植骨融合器适用于前路间盘摘除减压手术的椎间固定融合,尤其是多节段病变的病例。     

桥形固定颈椎前路融合器ROI-C在颈椎内固定治疗中的初步疗效分析

背景：随着前路钛板的广泛应用,术后一些并发症如吞咽困难、钛板松动、螺钉退出及邻近阶段椎间盘退变等越来越引起研究者的关注,而桥形固定颈椎前路融合器系统的应用有望避免这些并发症。
　　目的：观察桥形固定颈椎前路融合器ROI-C在颈椎前路手术中应用的初步疗效。
　　方法：2013年4至12月,苏州大学附属无锡九院应用ROI-C进行前路减压融合内固定治疗颈椎病患者32例,融合器中均植入骨诱导促进椎间融合。32例中脊髓型颈椎病23例,神经根型颈椎病2例,颈髓过伸伤3例,颈椎间盘突出1例,颈椎不稳2例,节段性颈椎后纵韧带骨化1例。内固定前及末次随访时测定JOA及NDI评分评价神经症状及功能改善情况,同时记录不良反应。
　　结果与结论：32例患者均完成了4-8个月的门诊定期随访,所有患者的临床症状、脊髓功能明显改善,未出现ROI-C松动移位及二次手术。椎间融合平均时间4.2个月(3-5个月);JOA评分由内固定前平均9.2分上升至术后13.8分,末次随访时JOA评分、NDI评分均较内固定前提高(P<0.05)。提示ROI-C在颈椎前路手术中能有效地恢复病变椎间隙高度,能获得颈椎稳定性重建及椎体间融合,有效避免因植入钢板固定而引起的相关手术并发症,改善神经症状及功能,近期效果良好。     

生物活性颈椎椎间融合器的生物力学特征比较

目的:比较一种自行合成的羟基磷灰石(HA)/左旋聚乳酸(PLLA)复合材料研制的生物活性颈椎椎间融合器(BioactiveCervicalFusionCage,BCFC)和自体髂骨的拔出阻力,以评价BCFC植入椎间后的最初脱位趋向。方法:在6具新鲜人尸体颈椎标本上,行颈前路环锯减压后,分别植入BCFC和自体髂骨,测试植入物的最大拔出阻力。结果:在拔出试验中,BCFC的最大拔出阻力平均为117.87N(最小值97.5N,最大值135.1N)和自体骼骨的最大拔出阻力平均为57.65N(最小值48.6N,最大值68.2N)。结论:BCFC的空心螺柱状结构植入椎间后能提供较好的即刻稳定性,可防止最初脱位趋向,能够满足颈椎椎间支撑融合的要求。     

上胸椎前路钛板与颈前路钛板内固定装置的拔出强度实验

背景:目前尚无专门用于上胸椎前路的内固定器械,课题组自行研制的内固定器械已申请了专利,仍在进一步研究当中.目的:对自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置与颈椎前路Orion钛板内固定装置拔出强度进行比较,探讨上胸椎前路钛板固定的可行性.方法:6例新鲜成人T2~T4尸体标本随机分为两组,即上胸椎前路钛板内固定组,颈椎前路Orion钛板内固定组,切除T3椎体和T2/3、T3/4椎间盘组织,同一尸体髂骨上取适当大小的骨块植入T3椎体缺损处,然后分别安装好内固定,在生物力学试验机上通过传感器测出固定钛板的最大拔出力并进行统计学分析.结果与结论:上胸椎前路钛板内固定装置最大拔出力平均(1 005.11±252.78) N,强于颈椎前路Orion钛板内固定装置 (469.37±142.75) N,差异有显著性意义(P < 0.05).可见自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置拔出强度优于颈椎前路Orion钛板内固定装置,由此推断上胸椎前路内固定装置是比较牢固的,为后期临床应用奠定了实验基础.     

上胸椎前路钛板与颈前路钛板内固定装置的拔出强度实验

背景：目前尚无专门用于上胸椎前路的内固定器械,课题组自行研制的内固定器械已申请了专利,仍在进一步研究当中。目的：对自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置与颈椎前路Orion钛板内固定装置拔出强度进行比较,探讨上胸椎前路钛板固定的可行性。方法：6例新鲜成人T2~T4尸体标本随机分为两组,即上胸椎前路钛板内固定组,颈椎前路Orion钛板内固定组,切除T3椎体和T2/3、T3/4椎间盘组织,同一尸体髂骨上取适当大小的骨块植入T3椎体缺损处,然后分别安装好内固定,在生物力学试验机上通过传感器测出固定钛板的最大拔出力并进行统计学分析。结果与结论：上胸椎前路钛板内固定装置最大拔出力平均（1005.11±252.78）N,强于颈椎前路Orion钛板内固定装置（469.37±142.75）N,差异有显著性意义（P〈0.05）。可见自行研制的上胸椎前路钛板内固定装置拔出强度优于颈椎前路Orion钛板内固定装置,由此推断上胸椎前路内固定装置是比较牢固的,为后期临床应用奠定了实验基础。     

颈前路减压+MC+颈椎融合器植骨融合与椎体次全切除融合钛板置入内固定治疗单节段脊髓型颈椎病的比较

背景:颈前路减压植骨融合内固定目前已成为脊髓型颈椎病前路手术的"金标准";但对于治疗单节段脊髓型颈椎病是否应用内固定,尚存在争议。近年来,颈椎融合器植骨融合在其治疗中已扮演了十分重要的角色。目的:比较颈前路经椎间隙减压+MC+颈椎融合器植骨融合与椎体次全切除减压+钛网植骨融合钛板置入内固定治疗单节段脊髓型颈椎病的临床疗效。方法:42例单节段脊髓型颈椎病患者随机分为2组,实验组应用颈前路经椎间隙减压+MC+颈椎融合器植骨融合治疗,对照组应用颈前路椎体次全切除减压+钛网植骨融合钛板置入内固定治疗。结果与结论:每组患者治疗后JOA评分及颈椎曲度均较治疗前明显改善(P<0.05)。所有病例随访12～29个月,治疗后6个月及末次随访时每组JOA评分、颈椎曲度与治疗后相比差异无显著性意义(P>0.05);两组患者治疗前、治疗后、治疗后6个月和末次随访时JOA评分及颈椎曲度相比差异无显著性意义(P>0.05);末次随访时两组植骨融合率均为100%,未见内置物松动、下沉。实验组治疗后发生声音嘶哑1例,对照组治疗后发生声音嘶哑1例、吞咽困难3例及食管损伤2例。提示两种方法治疗单节段脊髓型颈椎病的临床疗效可靠,均能获得治疗后颈椎的稳定性;但前者方法简单,近期并发症少。     

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2.0N·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。     

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2.0N·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。