枕寰樞后路不同內(nèi)固定的生物力學(xué)評(píng)價(jià).pdf

1、研究目的:本研究旨在通過(guò)應(yīng)用生物力學(xué)的不同方法對(duì)枕寰樞后路內(nèi)固定進(jìn)行評(píng)價(jià),為臨床對(duì)內(nèi)固定的選擇提供理論依據(jù).擬具體實(shí)現(xiàn)以下目的:1.通過(guò)對(duì)正常人體的枕寰樞復(fù)合體,寰樞椎不穩(wěn)模型和枕寰樞不穩(wěn)模型的三維運(yùn)動(dòng)范圍的測(cè)量和分析.尋求以數(shù)字相關(guān)法原理為基礎(chǔ)的脊柱三維測(cè)量系統(tǒng)在枕頸部測(cè)量中的適用性.2.評(píng)價(jià)寰樞部后路不同的內(nèi)固定重建寰樞椎穩(wěn)定性的生物力學(xué)性能.3.評(píng)價(jià)枕寰樞后路不同的內(nèi)固定重建枕寰樞椎穩(wěn)定性的生物力學(xué)性能.4.寰樞椎后路3種植入方式

2、的螺釘在生理載荷下承受的應(yīng)力的分析.評(píng)價(jià)各自在正常枕寰樞三維運(yùn)動(dòng)下的機(jī)械性能.5.建立枕寰樞不穩(wěn)的三維有限元模型,裝配枕寰樞后路內(nèi)固定,進(jìn)行加載和驗(yàn)證,分析其應(yīng)用于臨床實(shí)驗(yàn)研究的可行性.材料和方法:1.制備6具新鮮的人體枕頸部標(biāo)本(C0-C3),采用脊柱三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量C0-C1、C1-C2節(jié)段的運(yùn)動(dòng)參數(shù),并行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.2.先后制作兩種枕頸部不穩(wěn)模型:寰樞不穩(wěn)模型—齒狀突型骨折模型組(Odontoid Fractured);寰枕樞

3、不穩(wěn)模型—齒狀突全切除的模型組(Odontoidectomy).測(cè)量C0-C1、C1-C2節(jié)段的運(yùn)動(dòng)參數(shù),并行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.3.先后應(yīng)用四種寰樞部后路內(nèi)固定重建寰樞椎不穩(wěn)模型:Brook法+鈦纜固定(Brook+Cable):Gallie法+鈦纜固定(Gallie+Cable fixation.簡(jiǎn)稱Gallie+Cable);C 1側(cè)塊螺釘+C 2經(jīng)椎弓根螺釘+Gallie植骨塊法(posteriorC 1 lateral mass co

4、mbined with C 2 pedicle screw rod and Gallie fixation簡(jiǎn)稱PLM+Gallie);Magel經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定+Gallie植骨塊法(Posterior C1-C2transarticular screw and Gallie fixationt,簡(jiǎn)稱PTS+Gallie),測(cè)試其C1-C2節(jié)段的運(yùn)動(dòng)參數(shù),并行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.4.先后應(yīng)用三種枕寰樞后路內(nèi)固定重建寰枕樞不穩(wěn)模型:植骨塊+鈦纜固定

5、組(簡(jiǎn)稱Cable+Graft組);SUMMIT枕頸內(nèi)固定組(簡(jiǎn)稱SUMMIT組);枕頸部經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定組(Craniovertebral transarticular screw fixation.簡(jiǎn)稱CTS),測(cè)試其C0-C1、C1-C2節(jié)段的運(yùn)動(dòng)參數(shù),并行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.5.對(duì)6例新鮮人體枕頸部標(biāo)本(C0-C3),依次采用后路C1-C2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定和C 1側(cè)塊螺釘+C 2經(jīng)椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng)固定失穩(wěn)的寰樞椎,對(duì)固定后的C1-C2經(jīng)

6、關(guān)節(jié)螺釘(C1-C2 transarticular screw簡(jiǎn)稱C1-C2 TA組)、C1側(cè)塊螺釘(C 1 lateral mass screw簡(jiǎn)稱C1 LS組)、樞椎椎弓根螺釘(C2 pedicle screw簡(jiǎn)稱C2 PS組)三種植釘方式的螺釘,電測(cè)法測(cè)量逐級(jí)加載產(chǎn)生三維六自由度運(yùn)動(dòng)時(shí)螺釘所承受的拔出應(yīng)力.結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.6.應(yīng)用斷層CT掃描序列圖像的自動(dòng)重建方法建立枕寰樞不穩(wěn)的三維有限元模型,同時(shí)分別應(yīng)用SUMMIT枕頸內(nèi)固定

7、組(簡(jiǎn)稱SUMMIT組)、枕頸部經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定組(簡(jiǎn)稱CTS組)的三維模型裝配;加載后進(jìn)行驗(yàn)證,證實(shí)確定內(nèi)固定對(duì)失穩(wěn)的枕寰樞的穩(wěn)定作用.結(jié)果:1.應(yīng)用數(shù)字相關(guān)法原理為基礎(chǔ)的脊柱三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試正常C0-C1、C1-C2節(jié)段的運(yùn)動(dòng)參數(shù),結(jié)果可以看到,C0-C1節(jié)段最大的位移發(fā)生在后伸22.45°其次是旋轉(zhuǎn)7.9°,并后伸要大于前屈.C1-C2節(jié)段中,最大的位移是旋轉(zhuǎn),為40.2°.2.分別對(duì)正常、兩種模型的比較,寰樞不穩(wěn)模型與正常相

8、比,在C0-C1節(jié)段數(shù)值上有增加,但是無(wú)明顯差異(P>0.05).C1-C2節(jié)段前屈和旋轉(zhuǎn)有顯著差異(P<0.05),而后伸和側(cè)屈則沒(méi)有顯著差異(P>0.05).枕寰樞不穩(wěn)模型與正常相比,無(wú)論是C0-C1節(jié)段、C1-C2節(jié)段,前屈、后伸、側(cè)屈還是旋轉(zhuǎn)都有顯著差異(P<0.05).寰樞不穩(wěn)模型與枕寰樞不穩(wěn)模型相比,無(wú)論是C0-C1節(jié)段、C1-C2節(jié)段,前屈、后伸、側(cè)屈還是旋轉(zhuǎn)都有顯著差異(P<0.05).3.寰樞不穩(wěn)應(yīng)用內(nèi)固定后的C1-C

9、2節(jié)段三維運(yùn)動(dòng)變化:前屈、后伸運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):各個(gè)內(nèi)固定組與寰樞不穩(wěn)模型和正常均有顯著差異(P<0.05),在四種內(nèi)固定之間,PTS+Gallie、PLM+Gallie分別與Cable+Brook和Cable+Gallie都有顯著差異(P<0.05),同時(shí)Cable+Brook和Cable+Gallie之間也有顯著差異(P<0.05),PTS+Gallie和PLM+Gallie之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05);側(cè)屈運(yùn)動(dòng):Cable+Ga

10、llie與正常無(wú)顯著差異(P>0.05),其余內(nèi)固定組與寰樞不穩(wěn)模型和正常均有顯著差異(P<0.05),在四種內(nèi)固定之間,PTS+Gallie、PLM+Gallie與Cable+Brook和Cable+Gallie都有顯著差異(P<0.05),同時(shí)Cable+Brook和Cable+Gallie之間也有顯著差異(P<0.05),PTS+Gallie和PLM+Gallie之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05).4.枕寰樞不穩(wěn)模型應(yīng)用內(nèi)固定后三維

11、運(yùn)動(dòng)變化:C0-C1節(jié)段、C1-C2節(jié)段三維運(yùn)動(dòng):無(wú)論是前屈、后伸運(yùn)動(dòng)、側(cè)屈還是旋轉(zhuǎn):各個(gè)內(nèi)固定組與枕寰樞不穩(wěn)模型和正常均有顯著差異(P<0.05),在三種內(nèi)固定之間,CTS、SUMMIT分別與Cable+Graft都有顯著差異(P<0.05),CTS和SUMMIT之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)5.側(cè)屈狀態(tài)下,電測(cè)法測(cè)得的所有螺釘局部應(yīng)變均接近于0.在前屈、后伸、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),隨著加載載荷增大,測(cè)得的應(yīng)力均逐步增大.在前屈和旋轉(zhuǎn)時(shí)螺釘不

12、同程度承受拉伸應(yīng)力,在后伸時(shí),螺釘所受的為壓應(yīng)力.在前屈狀態(tài):C1側(cè)塊螺釘,在逐級(jí)加載的所有3種載荷下承受的應(yīng)力均大于其它2種植釘方法,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05).樞椎椎弓根螺釘與C1-C2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘之間也存在顯著差異(P<0.05).在前屈狀態(tài)下螺釘拔出力的均值大小順序?yàn)?C1 LS>C2 PS>C1-C2 TA.在后伸狀態(tài):C1側(cè)塊螺釘除在±0.5Nm載荷下與C1-C2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘無(wú)顯著差異(P>0.05)外,余載荷下與C1-C2

13、經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘仍存在顯著差異(P<0.05),樞椎椎弓根螺釘與C1-C2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘之間也存在顯著差異(P<0.05).后伸情況,在最大載荷下,螺釘拔出力的均值大小順序?yàn)?C2 LS>C1-C2 TA>C1 PS.在旋轉(zhuǎn)情況:樞椎椎弓根螺釘在所有三種載荷下所承受的應(yīng)力均大于其它兩種植釘方法,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),C1側(cè)塊螺釘與C1-C2經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘之間也存在顯著差異(P<0.05).在旋轉(zhuǎn)情況下在最大載荷時(shí),螺釘拔出力的均值大小順序:

14、C2 PS>C1 LS>C1-C2TA.6.計(jì)算機(jī)三維有限元得到的枕寰樞兩種內(nèi)固定對(duì)失穩(wěn)的枕寰樞模型的穩(wěn)定作用趨于一致.結(jié)論:1.通過(guò)與機(jī)械測(cè)量法、單平面測(cè)量法、雙平面測(cè)量法幾種方法測(cè)量的結(jié)果比較,證實(shí)了數(shù)字相關(guān)法為基礎(chǔ)的脊柱三維測(cè)量系統(tǒng)的可行性.2.寰樞不穩(wěn)模型與枕寰樞不穩(wěn)模型在三維運(yùn)動(dòng)方面存在顯著差異,研究結(jié)果對(duì)于臨床上應(yīng)用何種內(nèi)固定穩(wěn)定不同節(jié)段提供生物力學(xué)依據(jù).3.寰樞不穩(wěn)后路新型內(nèi)固定PLM+Gallie明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼絲技術(shù),

15、但是與目前廣泛應(yīng)用的PTS+Gallie,無(wú)顯著差異.為一種較為理想的寰樞融合內(nèi)固定術(shù)式.在具體臨床應(yīng)用時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)掌握合適的手術(shù)適應(yīng)癥,并需較高的手術(shù)技巧.4.枕寰樞不穩(wěn)應(yīng)用新型內(nèi)固定CTS好于植骨內(nèi)固定,但是與SUMMIT系統(tǒng)無(wú)顯著差異.為臨床上應(yīng)用枕寰樞融合方法提供了生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù).5.寰樞部3種螺釘植入后,電測(cè)法顯示側(cè)塊螺釘C1承受的前屈、旋轉(zhuǎn)拔出應(yīng)力最大.提示生理環(huán)境下側(cè)塊螺釘可能更易出現(xiàn)內(nèi)植物相關(guān)并發(fā)癥,具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合臨床