中上胸椎椎弓根-肋骨复合体应用不同截面积螺钉的力学特点

背景：由于椎弓根毗邻结构的重要性,一旦置钉偏差损伤毗邻结构后果极为严重,虽然胸椎椎弓根一肋骨复合体置入螺钉的安全性明显大于椎弓根螺钉,但关于椎弓根-肋骨复合体应用不同截面积的螺钉的力学研究尚少有人涉及。目的：分析中上胸椎椎弓根-肋骨复合体应用不同截面积螺钉的力学特征。方法：取5具新鲜成人胸椎T1-T10标本及相连的一段肋骨（长50—60mm）,以双功能骨密度测试仪测量椎体骨密度,排除骨质疏松椎体,同时行胸椎CT扫描。按照CT测量结果置入直径分别为5．5,6．0和6．5mm的椎弓根螺钉,进行CT扫描证实螺钉的位置,生物力学测试机上测量每颗螺钉的最大拔出力。结果与结论：38个骨密度正常的标本共分别置入25枚5．5mm、25枚6．0mm和26枚6．5mm螺钉,由于螺钉破坏椎弓根-肋骨复合体和螺钉穿破椎体,共得出68枚螺钉最大拔出力结果,三者的最大轴向拔出力分别为（812.36±147．22）N,（868．64±160．48）N,（946．48±157．58）N,其中6．5mm与5．5mm螺钉的最大轴向拔出力的差异有显著性意义（P〈0．05）。提示中上胸椎椎弓根-肋骨复合体中应用直径5．5mm以上的椎弓根螺钉,可获得坚强的内固定,可满足临床内固定需要。     

PUMCⅡd1型青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型的建立

背景：建立高质量的有限元模型是进行生物力学分析研究的重要基础,完整的青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型报道甚少。 目的：建立PUMCⅡd1型青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型,为特发性脊柱侧凸的生物力学分析提供有效的数字化平台。 方法：采集1 例14岁PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸女性志愿者从T1至骶尾骨的CT 断层图像,将CT数据导入Mimics 16.0医学三维重建软件中,建立包括胸廓结构的完整脊柱侧凸三维几何模型。再将几何模型以点云格式导入Geomagic Studio 11.0软件中,对三维模型进行光滑、打磨、去噪等一系列图像处理,生成特发性脊柱侧凸三维有限元模型。最后导入ANSYS 14.0有限元分析软件中添加韧带、设置单元类型和定义材料属性,生成完整的特发性脊柱侧凸三维有限元模型。 结果与结论：成功建立了完整的PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸三维有限元模型,包括四面体单元522 887个和杆单元730个,共计523 617个单元,159 008个节点。试验建立了外形逼真的PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸三维有限元模型,为进一步的生物力学分析提供了可靠的数字化模型。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

TGF-β通路调控椎间盘组织中胸腺基质淋巴细胞生成素表达的机制研究

 目的 探讨椎间盘组织中转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）通路调节胸腺基质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin,TSLP）表达的相关分子机制。方法 在体外培养小鼠椎间盘组织,用肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factora, TNF-α）模拟椎间盘突出时的炎症微环境,利用TGF-β通路的抑制剂或核因子-κB（nuclear factor-kappa B, NF-κB）抑制剂培养后,用ELISA法、免疫组化法及Western法测定椎间盘组织中TSLP的变化。结果 （1）TNF-α组的磷酸化NF-κB的阳性细胞率为92.4%±1.4%,对照组为9.4%±3.3%。加入TGF-βⅠ型受体抑制剂的HTS组磷酸化NF-κB的阳性细胞率为74.1%±6.7%;Western blot结果显示：HTS组和TNF-α组分别与对照组比较,表达磷酸化NF-κB明显增高,差异有统计学意义。（2）ELISA结果显示：HTS组表达TSLP为（482.8±44.5） pg/ml,对照组为（66.8±4.2） pg/ml,加入IMD和MG后,其表达TSLP下调。（3）TGF-β通路主要因子Smad 2/3的免疫组化结果显示：对照组中磷酸化Smad 2/3的阳性细胞率为46.6%±3.3%,HTS组为23.7%±10.9%,两者比较差异有统计学意义;Western blot结果显示： HTS组与对照组相比,表达磷酸化Smad 2/3明显下调。（4）ELISA结果显示：HTS组上调了TSLP的表达,MCP-1、IL-6均表达下调,MMP-3的表达无变化。结论 在生理条件下,椎间盘组织中内源性TGF-β通过抑制NF-κB的活性限制了TSLP的表达;当椎间盘突出时,内源性的稳态系统被打破,TGF-β活性下降或缺失,抑制NF-κB的能力下降,而后者促使TSLP生成增加,促进椎间盘突出重吸收。     

胸椎经椎弓根-肋骨头复合体螺钉固定技术的研究进展

随着医学科学的发展,脊柱内固定技术在过去的几十年中由Harrington简单非节段固定到现在节段性椎弓根螺钉固定,最终形成了经椎弓根后路内固定的现代后路脊柱内固定技术,并广泛用于脊柱外科,用于治疗各种需要复位、     

Lenke3型成人特发性脊柱侧凸有限元模型及胸椎钉道导靶3D模型的建立

背景：有研究表明后路矫形内固定及前路矫形内固定对于治疗成人特发性脊柱侧凸均可获得良好的临床效果,但哪一种方法对于Lenke3型成人特发性脊柱侧凸临床效果更佳,椎弓根螺钉发生断裂的风险更小,同时远期疗效更可靠尚无报道。目的：利用有限元分析软件建立Lenke3型成人特发性脊柱侧凸有限元模型,同时建立胸椎钉道导靶3D模型,为其生物力学分析及科学置钉提供科学依据。方法：将1例28岁Lenke3型成人特发性脊柱侧凸志愿者从T₁至骶骨的CT图像以Dicom格式导入Mimics 16.0软件中,通过几何清理建立完整的脊柱侧凸三维模型,于椎体模型上利用Mimics 16.0软件中设计模块建立胸椎钉道导靶。将三维模型点云格式导入Geomagic Studio 11.0软件中,对模型进行一系列图像处理,最后将三维模型导入ANSYS 14.0有限元分软件中建立具有生物性能的有限元模型。结果与结论：成功建立了完整的Lenke3型成人特发性脊柱侧凸三维有限元模型,包括四面体单元440 975个和杆单元 580个,共计441 555个单元,1 077 318个节点。成功建立了12个胸椎的钉道导靶模型包括四面体单元4 682个,7 390个节点,试验建立了外形逼真的Lenke3型成人特发性脊柱侧凸三维有限元模型及其胸椎钉道导靶模型。结果证实,建立的Lenke3型成人特发性脊柱侧凸三维有限元模型,为进一步的生物力学实验提供科学依据,胸椎钉道导靶模型的建立为胸椎椎弓根螺钉置钉提供一种新的科学方法。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

脊柱结核手术治疗方式的选择

目的:探讨脊柱结核手术治疗方式的选择原则。方法:2003年1月～2008年12月收治并获得随访的胸腰椎和腰骶段结核患者57例,男28例,女29例;年龄11～68岁,平均43岁。胸椎20例,胸腰段25例,腰椎9例,腰骶段3例;病灶侵犯1个椎体2例,2个椎体46例,3个椎体6例,4个椎体3例。患者均有胸腰背部疼痛史,5例伴脊髓受压症状,按照Frankel分级:C级1例,D级4例。术前、术后按标准化疗方案进行化疗。根据结核病灶的部位、椎体破坏程度、患者一般情况等选择手术入路和内固定方式,其中单纯前路病灶清除术3例,后路椎弓根螺钉内固定+一期或二期前路病灶清除植骨融合术26例(一期手术11例,二期手术15例),一期前路病灶清除植骨融合内固定术27例,后路病灶清除三柱截骨矫形植骨融合内固定术1例。20例采用切除的肋骨植骨,34例取髂骨植骨(其中1例同时应用异体骨)。随访患者临床疗效。结果:手术时间70～340min,平均130min;术中出血100～2600ml,平均520ml。术后无神经损伤加重及脑脊液漏等并发症;2例腹部切口形成窦道,经切口换药1例5个月后愈合,1例7个月后愈合。随访2～6年,平均3.4年,患者症状明显改善,5例伴有脊髓受压症状者术后6个月均恢复至E级。植骨全部融合,融合时间4～11个月,平均5.8个月。末次随访时所有患者均获临床治愈,随访期间结核无复发、内固定无松动及断裂。13例后路内固定患者术后3～6年取出内固定物。结论:在规范抗结核治疗的基础上,根据患者结核病灶的部位、椎体破坏程度、患者的一般情况选择不同的方法进行病灶清除植骨融合内固定术可取得良好的治疗效果。     

腰椎管狭窄症椎管狭窄的MRI测量及其临床意义

目的：分析引起腰椎管狭窄症患者椎管狭窄的形态特点,指导临床手术治疗。方法：我院门诊及住院120例患者,男62例,女58例,年龄45-76岁,平均57.2岁,分为4个年龄段（40-49岁29例、50-59岁42例、60-69岁33例、70-79岁16例）,所有患者常规行腰椎MRI检查。观察椎板、椎管、黄韧带、小关节的形态特点,测量L2/3、L3/4、L4/5、L5/S1轴位经椎间盘关节突平面黄韧带厚度、椎板厚度、椎管矢状径及椎管冠状径;分析各测量参数在不同年龄段、椎体节段的变化特点。结果：椎管狭窄类型：中央型椎管狭窄27例、侧隐窝型狭窄35例、混合型58例;小关节增生：单侧33例、双侧87例;椎管形态：＂三角形＂76例、＂三叶草形＂44例;黄韧带平均厚度在L2/3（2.4 mm）、L5/S1（3.1 mm）轻于L3/4（3.7 mm）、L4/5（4.5 mm）;随着年龄增加,黄韧带厚度增加,且L4/5增厚最明显;椎板厚度在L5节段最小4.5 mm,在L3节段最大,为5.8 mm,椎管冠状径在L4/5节段最小4.7 mm,在L2/3节段最大,为10.3 mm,二者随着年龄增加,在各个椎体节段变化不明显;黄韧带增厚,椎管冠状径变小。结论：1黄韧带增生肥厚引起椎管冠状径变小、双侧关节突关节尤其是上关节突增生内聚是椎管狭窄的主要因素;2手术时应扩大椎管的冠状径,切除黄韧带及部分关节突、扩大侧隐窝,保留棘突复合体。     

三维数字化手术设计在青少年特发性脊柱侧凸个性化手术中应用

目的　探讨青少年特发性脊柱侧凸数字化虚拟手术设计系统建立的方法及其在临床应用中的价值。 方法 选取1例青少年特发性脊柱侧凸患者,经16排螺旋CT扫描获取影像数据。采用Mimics 16.01软件对脊柱侧凸影像数据进行三维重建,并对三维重建模型进行数字化三维测量及置钉手术模拟。测量固定内植物的长度、横径及方向,模拟手术经过并在临床应用中使用术前模拟数据。 结果 重建出青少年特发性脊柱侧凸的三维数字化虚拟可视模型,配准虚拟螺钉和椎弓根-肋骨复合体的位置,使虚拟螺钉不穿透椎弓根内侧皮质及椎体前缘,设定完整的手术方案。利用术前规划方案进行手术,手术置钉效果满意,无螺钉穿透椎体前缘皮质和椎管皮质。 结论 验证了特发性脊柱侧凸手术术前三维数字化手术设计并制定手术方案,可以显著提高手术成功率。     

3D打印技术在脊柱外科的应用

BACKGROUND: Three-dimensional printing technology is a new technology which can quickly and accurately transform the virtual computer-aided design into the three-dimensional physical prototypes. Three-dimensional printing physical model method can replace the method of traditional preoperative planning and repair surgical simulation, with the characteristic of repeatable, which has been deepened day after day in clinical application of spine surgery. OBJECTIVE: To summarize the application status of three-dimensional printing technology in spine surgery and look forward to its future development directions. METHODS: The articles regarding the application of three-dimensional printing technology on clinical applications in spine surgery were retrieved from PubMed databases, Google Scholar, China National Knowledge Infrastructure and Wanfang Database from January 2000 to July 2015. The key words were 3D printing technology, rapid prototyping technology, spine, vertebra, department of orthopedics, fracture, joint, hand and foot, bone tumor, trauma, cervical vertebrae, thoracic vertebrae, lumbar vertebrae, sacral vertebrae, pedicle of vertebral arch, vertebral body, intervertebral disc, and clinical application. A total of 50 articles with a good representation were selected and discussed after repetitive studies and reviews were excluded. RESULTS AND CONCLUSION: The three-dimensional printing technique has been applied in preoperative diagnosis, individualized orthosis customerization, the communication between doctors and patients, teaching, the formulation of individualized and high-accurate repairing plan, intraoperative navigation and individualized implant customization. These results suggest that with the rapid development of medical imaging, digital medicine and technologies of the cell and tissue culture and new materials, three-dimensional printing technology will have a wide range of applications in spine surgery.