第Ⅲ代TARP系統(tǒng)與后路椎弓根釘棒系統(tǒng)生物力學(xué)比較.pdf

1、研究背景和目的
　　 對(duì)伴有延脊髓受壓的難復(fù)性寰樞椎脫位（irreducibleatlantoaxialdislocation，IAAD）的治療一直是臨床治療的難點(diǎn)。寰樞椎在脫位狀態(tài)下，尤其是顱底凹陷癥伴寰樞椎脫位的患者，由于樞椎及齒突上移，延脊髓腹側(cè)受壓明顯。常用的手術(shù)方式是經(jīng)口咽入路達(dá)顱頸交界病變部位，從前方直接松解增生瘢痕、骨痂等組織，再?gòu)那奥坊蚝舐窂?fù)位，將脫位的寰樞椎復(fù)位至正常解剖位置或者將上移至枕骨大孔的樞椎及齒突下拉

2、至正常解剖位置，恢復(fù)椎管的有效橫截面積，即可使受壓的延脊髓得到有效的減壓，然后再前路或后路對(duì)寰樞椎相應(yīng)節(jié)段予以固定、融合。文獻(xiàn)報(bào)道，目前臨床應(yīng)用最為成熟的兩種固定方式:第Ⅲ代經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)位固定鋼板系統(tǒng)(TransoralAtlantoaxialReductionPlate，TARP-Ⅲ)和后路寰樞椎椎弓根釘棒固定兩種固定方式對(duì)脫位的寰樞椎均有復(fù)位固定功能，但其在對(duì)寰樞椎的復(fù)位效能及固定的穩(wěn)定性方面孰優(yōu)孰劣尚無(wú)充足的依據(jù)。
　　

3、 本研究擬首先通過對(duì)第Ⅲ代經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)位固定鋼板系統(tǒng)（TARP-Ⅲ）與后路寰樞椎椎弓根釘棒固定系統(tǒng)的三維運(yùn)動(dòng)范圍(Rangeofmotion，ROM)進(jìn)行對(duì)比研究，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性;再對(duì)第Ⅲ代經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)位固定鋼板系統(tǒng)（TARP-Ⅲ）與后路寰樞椎椎弓根釘棒固定系統(tǒng)在相同狀態(tài)下對(duì)樞椎產(chǎn)生的下拉力和寰樞椎間分離位移進(jìn)行對(duì)比研究，評(píng)價(jià)前、后路系統(tǒng)分別對(duì)寰樞椎的復(fù)位效能。為臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 研究方法
　　 1.

4、兩種固定方法的三維運(yùn)動(dòng)范圍分析
　　 取6具新鮮上頸椎尸體標(biāo)本，截取枕骨至第3頸椎(C0-C3)，去除椎旁肌肉、脂肪和結(jié)締組織等軟組織，保留骨、所有韌帶和關(guān)節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，雙層塑料密封保存于-20℃低溫冰箱冷凍備用。內(nèi)固定材料均為鈦合金（前路TARP鋼板系統(tǒng)、后路頸椎椎弓根釘棒系統(tǒng)均由山東威高骨科材料公司提供）。按實(shí)驗(yàn)順序?qū)?biāo)本分為A組:正常寰樞椎組、B組:前路TARP系統(tǒng)固定組和C組:后路椎弓根釘棒固定組

5、。排除內(nèi)固定釘?shù)赖挠绊?，重?fù)測(cè)量每組6個(gè)標(biāo)本，在標(biāo)本分別用上述方式固定后，依次進(jìn)行上述3組實(shí)驗(yàn)。在非破壞方式下利用步態(tài)分析系統(tǒng)（MotionAnalysis、6Eagle系統(tǒng)，美國(guó)魔神運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)公司）進(jìn)行測(cè)量。先進(jìn)行正常寰樞椎組（A組）標(biāo)本測(cè)試，再將每個(gè)標(biāo)本分別用前、后路內(nèi)固定系統(tǒng)固定（B、C組），測(cè)試其前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。每次實(shí)驗(yàn)后，標(biāo)本在非破壞性的三維運(yùn)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中可以恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前

6、的狀態(tài)。標(biāo)本固定滿意后，在C1、C2椎體各置入3根長(zhǎng)約10cm克氏針，其遠(yuǎn)端用3個(gè)熒光感應(yīng)點(diǎn)對(duì)C1、C2所在平面進(jìn)行標(biāo)記，由3點(diǎn)連線決定一個(gè)平面，故通過3個(gè)熒光感應(yīng)點(diǎn)的連線就能確定C1及C2所處的空間位置。然后，對(duì)標(biāo)本施加2.0Nm純力偶距，測(cè)量不同狀態(tài)下C1、C2節(jié)段間前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動(dòng)。在施加載荷的過程中，由六個(gè)熒光感光攝像頭采集C1、C2節(jié)段在零載荷及最大載荷(2.0Nm)狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)軌跡。每次測(cè)試重

7、復(fù)3次加載/卸載循環(huán)，在第3次循環(huán)時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量，以減小標(biāo)本粘彈性的影響。最后，通過步態(tài)分析系統(tǒng)(MotionAnalysis、6Eagle系統(tǒng)，美國(guó)魔神運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)公司)計(jì)算采集到的C1、C2節(jié)段間的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，得出C1、C2節(jié)段間的三維運(yùn)動(dòng)范圍(Rangeofmotion，ROM)。測(cè)試結(jié)果將前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動(dòng)合并為屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)三維運(yùn)動(dòng)并計(jì)算不同固定模型三維運(yùn)動(dòng)范圍(Rangeofmotion

8、，ROM)值的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。所得數(shù)據(jù)利用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。采用重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著性水準(zhǔn)α=0.05，P＜0.05時(shí)，表明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 2.兩種固定方法對(duì)樞椎下拉力及分離位移的比較
　　 取6具新鮮上頸椎尸體標(biāo)本，截取寰樞椎(C0-3)段，去除椎旁肌肉、脂肪等軟組織，保留骨、所有韌帶和關(guān)節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，雙層塑料密封保存于-20℃低溫冰箱冷

9、凍備用。內(nèi)固定材料均為鈦合金（前路TARP鋼板系統(tǒng)、后路頸椎椎弓根釘棒系統(tǒng)均由山東威高骨科材料公司提供）。將6具標(biāo)本按實(shí)驗(yàn)順序分為A組:前路TARP系統(tǒng)固定組、B組:后路椎弓根釘棒固定組。每個(gè)標(biāo)本均先后分別行前路TARP系統(tǒng)固定和后路寰樞椎椎弓根釘棒系統(tǒng)固定進(jìn)行兩次生物力學(xué)測(cè)量。所有標(biāo)本隨機(jī)依次固定于BOSE材料試驗(yàn)機(jī)(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)上，將包埋處理好的標(biāo)本上緣正對(duì)樞椎齒突部與位移傳感器相連，下緣固定于

10、力學(xué)傳感器上。前路用TARP-Ⅲ鋼板固定于寰椎上，樞椎用1枚臨時(shí)復(fù)位釘固定于樞椎體中央，利用寰樞椎撐開復(fù)位器，模擬手術(shù)撐開復(fù)位過程，在復(fù)位器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)兩側(cè)相等力臂處依次施加撐開負(fù)荷(60N、80N、100N)，BOSE材料試驗(yàn)機(jī)(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)記錄撐開過程中所產(chǎn)生的對(duì)樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。同理將后路椎弓根釘棒系統(tǒng)固定于寰樞椎上，將連接棒安放在釘尾凹槽內(nèi)，擰緊C2尾帽，C1尾帽擰入釘尾一半使連

11、接棒可在椎弓根釘尾的凹槽內(nèi)上下滑動(dòng)，并帶動(dòng)寰樞椎上下分離。利用撐開器在左右兩側(cè)椎弓根釘尾連接棒處同時(shí)施加與前路相同的撐開負(fù)荷(2×30N、2×40N、2×50N)，BOSE材料試驗(yàn)機(jī)(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)記錄撐開過程中所產(chǎn)生的對(duì)樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。所得數(shù)據(jù)利用SPSS13.0軟件進(jìn)行處理。采用配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著性水準(zhǔn)α=0.05，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

12、　　 結(jié)果
　　 1.對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得三維運(yùn)動(dòng)范圍(Rangeofmotion，ROM)結(jié)果采用重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較。
　　 固定前和兩種不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的前屈/后伸運(yùn)動(dòng)范圍結(jié)果顯示其前屈/后伸運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性順序依次為:B、C＞A，A與B、C之間比較，P＜0.001表明前路TARP系統(tǒng)固定組和后路椎弓根釘棒固定組與正常寰樞椎組之間有顯著性差異;B、C之間比較，P=0.074＞0.05表明前路TARP系統(tǒng)

13、固定組與后路椎弓根釘棒固定組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 固定前和不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右側(cè)屈運(yùn)動(dòng)范圍結(jié)果顯示左/右側(cè)屈運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性為:B、C＞A，A與B、C之間比較，P＜0.001表明前路TARP系統(tǒng)固定組和后路椎弓根釘棒固定組與正常寰樞椎組之間有顯著性差異;B、C之間比較，P=0.671＞0.05表明前路TARP系統(tǒng)固定組與后路椎弓根釘棒固定組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 固定前和不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范

14、圍結(jié)果顯示左/右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性為:B、C＞A，A與B、C之間比較，P＜0.001表明前路TARP系統(tǒng)固定組和后路椎弓根釘棒固定組與正常寰樞椎組之間有顯著性差異;B、C之間比較，P=0.061＞0.05表明前路TARP系統(tǒng)固定組與后路椎弓根釘棒固定組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 綜上，前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向上與完整標(biāo)本差異顯著。前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向均無(wú)顯

15、著差異。
　　 2.兩種固定方法對(duì)樞椎下拉力及分離位移測(cè)試結(jié)果顯示:在前路TARP-Ⅲ系統(tǒng)固定復(fù)位時(shí)分別施加不同撐開負(fù)荷(60N/80N/100N)，對(duì)寰樞椎間產(chǎn)生的分離力（即對(duì)樞椎產(chǎn)生的下拉分離力）平均值為:（26.11±2.08）N、（36.08±2.40）N、(45.01±2.26)N;在寰樞椎間產(chǎn)生的分離位移平均值為:(0.87±0.07)mm、(1.07±0.07)mm、(1.14±0.06)mm。在后路椎弓根釘棒固定

16、固定復(fù)位時(shí)，施以與前路相同的撐開負(fù)荷(60N/80N/100N)對(duì)寰樞椎間產(chǎn)生的分離力（即對(duì)樞椎產(chǎn)生的下拉分離力）平均值為:(22.09±1.45)N、（29.77±2.36）N、（40.80±3.41）N:在寰樞椎間產(chǎn)生的分離位移平均值為:（0.82±0.07）mm、（1.01±0.08）mm、
　　 （1.06±0.08）mm。對(duì)前、后路固定系統(tǒng)在復(fù)位過程中產(chǎn)生的樞椎下拉力和寰樞椎間分離位移測(cè)試結(jié)果行配對(duì)t檢驗(yàn)比較，各組P值

17、均＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)論
　　 1.在三維穩(wěn)定性方面，前路TARP-Ⅲ系統(tǒng)具有與后路椎弓根釘棒固定系統(tǒng)相當(dāng)?shù)娜S穩(wěn)定性，具有良好的三維穩(wěn)定力學(xué)性能，提示第Ⅲ代TARP系統(tǒng)可作為寰樞椎疾患可靠?jī)?nèi)固定的較好選擇之一。
　　 2.在復(fù)位效能方面，在相同條件下第Ⅲ代經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)位固定鋼板系統(tǒng)(TARP-Ⅲ)和后路寰樞椎椎弓根釘棒固定系統(tǒng)對(duì)寰樞椎均有一定復(fù)位能力，但前路TARP-Ⅲ系統(tǒng)對(duì)樞椎產(chǎn)生的下