E经后路椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学研究

背景：经后路复位椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎压缩性骨折，常遗留脊柱前柱骨质缺损，其结果可导致术后内固定的松动、断裂及椎体高度的丢失。为避免此类并发症的发生，骨折椎体的强化必须的。目前临床应用硫酸钙骨水泥进行椎体成形术是一新的治疗方法，有必要对其治疗中的生物力学特性进行研究。目的：探讨经后路椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能。设计、时间及地点：随机对照研究，2009年3月在上海大学生物力学研究所进行实验。材料：15具新鲜小牛脊柱标本，分割成功能节段T11-L1，剔除肋骨及附着的肌肉组织，保留椎间韧带及关节突完整。脊柱穿刺针（美国Wright公司），针芯直径3.2mm，其尾部可与配套注射器连接；硫酸钙骨充填物为美国Wright医疗器械公司的MIIG-X3系列；万能材料试验机及其他必要的测量仪器由上海大学生物力学研究所提供。方法： 15具新鲜小牛T11-L1脊柱功能单位（Function spine unit FSU），随机分3组：正常完整标本组（A组），后路复位椎弓根钉固定组（B组），后路复位椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组（C组）。B、C组标本制成T12椎体屈曲压缩性骨折模型，分别采用后路复位椎弓根钉固定及后路复位椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形。3组标本在WE-10型万能材料试验机进行生物力学测试。收集实验数据进行统计学处理，进行组间比较。主要观察指标：加载不同级别载荷，在轴向压缩、屈曲、伸展、侧屈4重工况下检测FSU的载荷-应变关系、载荷-位移关系、强度、刚度及抗扭等生物力学性能，收集实验数据。结果： 胸腰椎载荷-应变及载荷-位移关系呈线性变化，C组的椎体和椎间盘平均应变比B组低14%和12%，比A组的低21%和13%；3组标本位移比较，C组位移分别比B、A组减少25%和37%。胸腰椎FSU的椎体和椎间盘的强度，C组比B组高14%和24%，比A组高13%和20%；胸腰椎刚度，C组比B、A分别高44%和53%。胸腰椎FSU最大抗扭强度，C组分别比B、A组高18%和30%，扭转刚度C组分别比B、A组高30%和40%。以上数据经统计学处理，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。结论：经后路椎弓根螺钉固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能是优越的，不但强度、刚度大，而且术后的胸腰椎体稳定，有利于减轻内植物的应力负荷，进而降低螺钉的松动、折断发生率及术后椎体高度的丢失。

The biomechanical study of posterior transpedicular screw fixation combined with calcium sulfate vertebroplasty in treatment of thoracolumbar compression fracture