椎弓根螺钉内固定系统生物力学研究进展

椎弓根螺钉固定是一种重要的脊柱稳定技术,1963年Roy-camille[1]第一次应用此技术治疗胸腰椎骨折并取得了成功.几十年来,随着脊椎外科技术和生物力学的发展,极大地促进了椎弓根螺钉内固定技术的临床的应用,出现了许多新的椎弓根螺钉内固定系统.     

30例骨折采用骨外固定的护理

骨外固定支架具有术后固定角度的可调性,从而可以调节术后残骨外固定的一项治疗技术。是利用生物力学原理达到骨折端复位与固定,促进骨愈合和功能恢复纠正残余轴线偏差,实现了早期的牢固稳定与后期的弹性固定,术后一般不需其他外固定保护。术后早期待疼痛减轻即可进行伤肢的功能锻炼,使骨折端不断获得间断性生理应力作用,促进局部血循环,激发骨折端新生骨细胞生长促进骨的愈合。可根据不同骨折类型的治疗目的实施不同的力学作用方式。固定的范围灵活,既可进行骨折局部固定,又能进行长跨度的固定或多部位的联合固定,以及跨关节的固定。有利于开放性或感染性伤口的处理,方便软组织的治疗肢体后方架空,便于护理。骨干部和近关节端的固定基本不影响关节活动。     

C5/6人工颈椎间盘置换后C7／T1椎间隙压力变化的生物力学研究

目的了解C5／6椎间盘髓核摘除、人工颈椎间盘置换对C7／T1椎间隙内压力的影响。方法11具新鲜青壮年颈椎尸体标本。按测试的先后次序分为C5/6椎间盘完整组、C5/6椎间盘髓核摘除组和C5/6 Bryan人工颈椎间盘置换组,在颈椎标本上施加轴向、侧弯、后伸、前屈分级载荷,测量各组C7／T1椎间隙内的压力并进行分析比较。结果（1）在轴向、前屈、侧弯三种工况相同载荷下,C5／6椎间盘髓核摘除组C7／T1椎间隙内的压力大于人工椎间盘组与椎间盘完整组（P〈0．05）。（2）在后伸载荷下C5/6椎间盘髓核摘除组C7／T1椎间隙内的压力和人工椎间盘组与椎间盘完整组比较差异无统计学意义（P〉0．05）。（3）C5/6人工椎间盘置换组C7／T1椎间隙内的压力在轴向、前屈、侧弯后伸四种工况下与椎间盘完整组比较差异无统计学意义（P〉0．05）。结论（1）C5/6颈人工椎间盘置换后C7／T1椎间隙内压与椎间盘完整时相似。（2）C5/6椎间盘髓核摘除后C7／T1椎间隙内压力增大。     

降钙素对大白兔糖尿病骨质疏松模型假体骨密度及生物力学的影响

目的探讨降钙素对去势糖尿病模型假体周围骨密度及生物力学的影响。方法糖尿病模型造模成功后,将所有大白兔双侧卵巢切除,在兔子股骨中段截骨约0．5cm,置入3．0克氏针后用骨水泥固定假体,造模成功后将所有兔子随机分为2组,实验组和对照组,每组各7只。实验组采用降钙素6u肌注隔日一次,对照组肌注生理盐水1．5mL／次隔日一次,共24周,于24周处死兔子。骨密度检查分别于术前、术后8周、术后16周、术后24周在兴趣区（假体周围）骨密度检查。处死兔子后将手术侧股骨全长取出进行生物力学测试。结果实验组术前骨密度（0．1863±0．004）g／cm^2,术后24周骨密度（0．1753±0．005）g／cm^2,对照组术前骨密度（0．1865±0．002）g／cm^2,术后24周骨密度（0．1638±0．005）g／cm^2,2组术后24周差异有统计学意义（P〈0．05）。然后行手术侧假体拔出试验及假体扭转试验。生物力学结果：实验组假体拔出实验为（312．68±8．73）N／cm^2,对照组（205．43±12．45）N／cm^2,2组差异有统计学意义（P〈0．05）。实验组假体扭转实验为（80．47±2．51）N／cm^2,对照组（38．52±0．64）N／cm^2,2组差异有统计学意义（P〈0．05）。结论降钙素明显降低假体周围骨转换率,减少骨吸收,促进假体周围骨形成,提高骨密度,同时改善假体周围骨质量,提高生物力学效能,增加假体与骨质的把持力,对临床预防假体松动有积极意义。     

不同脱细胞方法对猪主动脉的组织学及生物力学特性的影响

目的 研究不同脱细胞方法对猪主动脉的组织学及生物力学特性的影响和脱细胞程度.方法 新鲜猪主动脉作对照组,实验组分四组:A组聚乙二醇(PEG)+核酶;B组脱氧胆酸(DCA)+核酶+苯甲基磺酰氟(PMSF);C组PEG+DCA+核酶+PMSF蛋白酶+乙二胺四乙酸(EDTA)+曲拉通-100+核酶.B、C、D组均在低渗和等渗液中交替震荡.对各组脱细胞管道进行大体、光镜、电镜观察及理化检测.结果 除D组外,其余各组的组织纤维层均排列整齐;D组的生物力学指标值较新鲜组织明显下降,A组HE染色示12h后组织细胞核较新鲜组织明显减少,但随后随时间推移并无明显变化;B组128h时HE染色电镜下无可见细胞核;C组48h时HE染色电镜下无可见细胞核.结论 聚乙二醇+脱氧胆酸+核酶+苯甲基磺酸氟在低渗和等渗液中交替震荡法是一种较好的快速、有效、实用的去细胞方法.     

低强度脉冲超声对新生骨成熟过程的影响

目的:探讨低强度脉冲超声对兔四肢骨延长模型新生骨成熟过程的影响。方法:60只成年新西兰兔随机分为低强度超声治疗组和空白对照组,所有动物行胫骨中段截骨并以Orthofix M103型迷你外固定架延长器固定,术后7 d后以0.5 mm/12 h延长10 d,超声治疗组在骨延长完成后以超声骨折治疗仪治疗4周,对照组不予治疗。分别于骨延长完成后4周、8周、12周处死治疗组及对照组实验动物,并收集新生骨标本。在骨延长后12周摄X光片,用ImageJ图像分析软件进行影像学分析,比较骨痂生长情况。用双能X线吸收测量法(dual energy X-ray absorptiometry, DEXA)测量兔胫骨中段骨密度。取8周组、12周组双侧兔胫骨标本做扭转生物力学测试。结果:以图像分析软件测量X线片上的12周组新生骨灰度值,发现12周治疗组的灰度值明显高于对照组(P<0.05)。DEXA测量显示8周和12周治疗组新生骨的骨密度大于对照组(P<0.05)。生物力学测试中,8周和12周治疗组的最大扭力、极限扭转强度、破裂能各指标均优于对照组(P<0.05)。结论:低强度超声可作为一种生物物理刺激促使兔胫骨骨折部位成骨。     

腰椎间盘摘除和假体置换对相邻近端节段椎间载荷的影响

目的：研究椎间盘摘除和假体置换（artificial disc replacement, ADR）前后对相邻节段内载荷的影响,分析椎间盘摘除后相邻节段失稳及退变原因;为评价ADR长期疗效及对脊柱整体的影响提供依据。方法：采用新鲜尸体保留韧带结构的完整腰段脊柱标本,设计3种模型：完整组,椎间盘摘除组及ADR组。模拟生理型载荷作用特点,标本各向运动都受垂直压力载荷,由小范围内变动的偏心性压力提供下压及各向弯曲载荷。结果：椎间盘切除后相邻近节段椎间载荷变化,引起相邻近节段压力性负荷增加; ADR明显减少各向运动时相邻节段的压力负荷;正常组与ADR组间压力负荷无明显统计学差异。结论：椎间盘摘除使近端节段的压力性负荷增加,机制与脊柱载荷重分布有关。ADR明显减少各向运动时相邻近节段内压力性负荷。相邻近节段压力性负荷低,表明假体的长期应用导致相邻节段退变的风险较低。     

老龄骨质疏松骨形态、骨密度、生物力学实验研究

[目的]观察自然衰老骨质疏松模型中雌性大鼠骨形态、骨密度、骨生物力学改变,探索老年妇女骨质疏松症发生发展的机制.[方法]选择健康纯种雌性SD大鼠10只,喂养22月后复制自然衰老骨质疏松模型,另随机选择6月龄雌性大鼠10只为青年对照组,观察其骨形态、骨密度、骨生物力学指标.[结果]与青年对照组比,骨质疏松组骨小梁面积百分比显著降低(50%,P＜0.05),股骨平均骨小梁数显著减少(65%,P＜0.05),平均骨小梁宽度显著变窄(27%,P＜0.05).②骨质疏松组股骨与椎骨骨密度(64.3±8.1 g/cm2,59.3±15.1 g/cm2)较青年对照组(81.8±7.2 g/cm2,92.2±6.1g/cm2)显著降低(P＜0.05),椎骨骨密度下降得更明显(35.7%比21.3%).③骨质疏松组股骨与椎骨的最大负荷力(134.41±23.52N,235.0±12.2N)较青年对照组(155.81±17.84N,327.1±24.8N)显著降低(P＜0.05),且椎骨的最大负荷力降低更明显(28%比14%).骨质疏松组椎骨、股骨的最大应变(1.28±0.12 mm,1.6±0.15 mm)与青年对照(1.38±0.15mm,1.81±0.21 mm)比有明显下降的趋势,但尚未形成统计学差异.[结论]老年雌性大鼠骨质疏松症中骨形态发生、骨密度明显改变,骨形态学、变化更能反映早期的骨结构的变化,这种变化发展下去可能会影响骨的力学性能.     

以CT断层扫描影像为基础之头状骨有限元分析

[目的]通过CT扫描腕骨所得到的断层图片资料,经过科学软件mimic10.01、magics9.9和ansys10.0建立头状骨三维模型并进行有限元分析,探讨以不同的精确度下划分网格后模型所产生的变形量之收敛性. [方法]选取一男性,26岁,健康成人的双侧头状骨节段,用螺旋CT机对标本扫描,进行有限元分析. [结果]在以均布力条件下比较10种不同元素收敛性分析,可以得到在精确度从1到5的变化量基本稳定;根据10种不同元素集中力之收敛性比较从1到2得到的变化量基本稳定.有限元分析:从Von Mises应力分布图可见头状骨应力分布,头状骨颈部所受的应力较大. [结论]头状骨有限元模型在精确度选取在1到2的情况具有参考价值.     

撬压型钢板内固定治疗肩锁关节脱位的生物力学分析及临床研究

目的：测试自行研制撬压型钢板螺钉内固定治疗肩锁关节脱位的生物力学特性,为临床治疗提供理论依据。方法：取新鲜尸体肩关节带肱骨上半部、锁骨和肩胛骨标本,制成肩锁关节脱位模型,用自行研制的撬压型钢板固定,并与正常、肩锁关节AO钩钢板、钢丝固定进行对照比较。结果：肩锁关节脱位后,应用肩锁关节撬压型钢板固定的效果优于传统的肩锁关节AO钩钢板和钢丝,但尚未达到正常。撬压型钢板内固定符合肩锁关节的生物力学性能,能满足肩锁关节强度的需要,符合人体正常生理功能要求。临床应用撬压型钢板内固定治疗肩锁关节脱位38例,随访8～24个月,优良率达94％。结论：撬压型钢板内固定治疗肩锁关节脱位具有良好的生物力学性能．且能达到解剖复位、操作简便、固定牢固、适应早期功能锻炼的目的。