L-,4-5-人工椎間盤置換對(duì)L-,3-4-椎間隙影響的生物力學(xué)與臨床研究.pdf_第1頁(yè)
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1、脊柱功能單位(functional spinal unit,F(xiàn)SU)是指兩個(gè)相鄰椎體及其連接結(jié)構(gòu)包括椎間盤、韌帶、關(guān)節(jié)突和關(guān)節(jié)囊等的復(fù)合體,是代表脊柱運(yùn)動(dòng)的基本單位。椎間盤及后方的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)共同構(gòu)成三關(guān)節(jié)復(fù)合體,椎間盤是FSU的負(fù)載活動(dòng)軸心。退變性椎間盤疾病是下腰痛的主要原因,傳統(tǒng)的手術(shù)治療包括單純椎間盤髓核切除術(shù)及椎間盤髓核切除術(shù)同時(shí)脊柱融合,但腰椎間盤摘除術(shù)將對(duì)椎間隙高度、腰椎應(yīng)力分布、節(jié)段運(yùn)動(dòng)及剛度等產(chǎn)生明顯的影響,從而易導(dǎo)致一系

2、列腰椎節(jié)段生理功能紊亂。脊柱融合術(shù)能有效解決病變節(jié)段的穩(wěn)定與椎間隙高度維持的問題,但又將加速鄰近節(jié)段的退變從而導(dǎo)致新的病損。所以上述兩種方法都是非生理性的,使得人們不得不進(jìn)一步探求解決和預(yù)防椎間盤切除和椎體融合術(shù)后各種問題的新方法。人工腰椎間盤置換術(shù)(artificial disc replacement,ADR)正是基于此目的,以期能達(dá)到重建椎間盤重要的生理功能,維持椎間隙高度、節(jié)段性穩(wěn)定和節(jié)段性運(yùn)動(dòng)的效果。 由于椎間盤是FS

3、U的負(fù)載活動(dòng)軸心,所以對(duì)腰椎間盤力學(xué)性能及其退變機(jī)理的研究對(duì)揭示腰椎相關(guān)退行性疾病的生物力學(xué)基礎(chǔ)具有十分重要價(jià)值。研究不同術(shù)式對(duì)相鄰上位椎間隙的影響對(duì)探討腰椎間盤術(shù)后療效的影響因素也就具有十分重要的臨床意義。ADR尚未廣泛應(yīng)用,其對(duì)腰椎生物力學(xué)的影響報(bào)道較少,而對(duì)比研究ADR、腰椎間盤摘除、椎間融合對(duì)相鄰上位椎間隙的影響尚無(wú)相應(yīng)報(bào)道。 本課題首先采用生物力學(xué)的方法,利用根據(jù)電測(cè)法的原理自行設(shè)計(jì)的改良圓片狀微型壓力傳感器,測(cè)量L<

4、,4/5>椎間盤完整組、椎間盤摘除組、椎間盤置換組以及椎間融合組在軸向、前屈、后伸、側(cè)彎等不同壓力或力矩載荷下,其相鄰上位(L<,3/4>)椎間隙壓力的改變,從生物力學(xué)角度研究腰椎間盤髓核摘除、ADR以及椎間融合對(duì)上位椎間盤的影響。同時(shí),通過對(duì)L<,4/5>椎間盤摘除、ADR以及椎間融合三組手術(shù)病例至少3年的隨訪,采用JOA、VAS評(píng)分方法,比較三種不同手術(shù)方式的臨床療效;并對(duì)術(shù)前、術(shù)后6、12、24、36月X線片上L<,3/4>間隙出

5、現(xiàn)的椎間隙狹窄、椎間隙楔形樣變、骨贅形成、軟骨終板鈣化四種椎間盤退變異常征象頻數(shù)之和進(jìn)行統(tǒng)計(jì),比較不同手術(shù)方式對(duì)鄰近上位椎間盤退變的影響。為腰椎間盤突出癥治療方法的選擇提供進(jìn)一步依據(jù)。 第一章腰椎椎間隙內(nèi)壓力的測(cè)量 目的:了解軸向、側(cè)彎、前屈、后伸載荷下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力變化及自行設(shè)計(jì)的壓力傳感器的性能。 方法:取10具新鮮完整的青壯年腰段標(biāo)本,將根據(jù)應(yīng)變片原理自行設(shè)計(jì)的圓片狀微型壓力傳感器探頭置入L<,

6、3/4>椎間隙內(nèi),在腰椎標(biāo)本上施加軸向(0~2000N)、側(cè)彎(0~10Nm)、后伸(0~10Nm)、前屈(0~10Nm)分級(jí)載荷,測(cè)量四種載荷下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力的變化。 結(jié)果:隨著整體腰椎負(fù)載的增加,各種工況下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力也隨之增大。在相同的壓力載荷下,L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力前屈較軸向和側(cè)彎時(shí)增大,比較結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05;后伸較軸向與側(cè)彎降低,結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05;側(cè)彎與軸向加

7、載時(shí)L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力無(wú)明顯差異,P>0.05。并且隨著負(fù)載的增加,各種工況下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力變化的曲線均呈連續(xù)性。 結(jié)論:本實(shí)驗(yàn)中根據(jù)應(yīng)變片原理自行改良設(shè)計(jì)的圓片狀微型壓力傳感器測(cè)量系統(tǒng)精度高,減小了誤差,結(jié)果可靠,并可獲取椎間隙內(nèi)壓力隨載荷變化的連續(xù)曲線;在相同載荷下,正常腰椎椎間隙內(nèi)的壓力前屈時(shí)最大,后伸時(shí)最小,軸向與側(cè)彎接近,大小介于前屈與后伸之間。 第二章人工腰椎間盤置換對(duì)上位椎間隙壓力影響的

8、對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究 目的:比較L<,4/5>椎間盤摘除、ADR以及椎間融合后上位椎間隙壓力的改變,從生物力學(xué)角度研究三種不同的腰椎間盤突出癥的治療術(shù)式對(duì)鄰近上位椎間盤的影響。 方法:取10具新鮮完整的青壯年腰段標(biāo)本,將特制的圓片狀微型壓力傳感器探頭置入L<,3/4>椎間隙內(nèi),在腰椎標(biāo)本上施加軸向(0~2000N)、側(cè)彎(0~10Nm)、后伸(0~10Nm)、前屈(0~10Nm)分級(jí)載荷,分別測(cè)量各分級(jí)載荷下L<,4/5>椎間盤

9、完整組、椎間盤摘除組、椎間融合組和人工椎間盤置換組L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力,比較各組的壓力大小,用SPSS12.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢驗(yàn)水準(zhǔn)為α=0.05。 結(jié)果:相同載荷下相鄰上位L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力變化比較:(1)人工椎間盤置換組與椎間盤完整組比較,在各種工況及載荷下,L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力無(wú)顯著性差異(P>0.05)。(2)椎間盤摘除組與椎間盤正常組及人工椎間盤置換組比較,在軸向≥1600N、前屈≥

10、1200(6Nm)、后伸≥2000N(10 Nm)、側(cè)彎≥1600N(8 Nm)時(shí)壓力降低,有顯著性差異(P<0.05);在軸向≤1200N、前屈≤800(4Nm)、后伸≤1600N(8 Nm)、側(cè)彎≤1200N(6 Nm)時(shí)壓力降低,但無(wú)顯著性差異(P>0.05)。(3)椎間融合組與椎間盤完整組及人工椎間盤置換組比較,在各種工況及負(fù)載等級(jí)下均明顯升高,有顯著性差異,其中軸向、側(cè)彎、前屈加載時(shí)P<0.01,后伸時(shí)P<0.05。

11、結(jié)論:首次采用生物力學(xué)方法,比較人工腰椎間盤置換、椎間盤摘除、椎間融合對(duì)上位椎間隙壓力改變的影響:(1)腰椎間盤摘除后相鄰上位椎間隙壓力降低,提示其可能導(dǎo)致上位腰椎節(jié)段應(yīng)力分布的紊亂;(2)腰椎椎間融合后相鄰上位椎間隙壓力顯著增大,提示其將導(dǎo)致上位椎間盤的應(yīng)力明顯集中;(3)人工腰椎間盤置換后相鄰上位椎間隙壓力變化與椎間盤完整時(shí)接近,提示其能有效避免上位椎間盤的應(yīng)力紊亂。 第三章人工腰椎間盤置換對(duì)上位椎間盤退變影響的臨床對(duì)比研究

12、 目的:評(píng)價(jià)ADR、椎間盤摘除和椎間融合術(shù)對(duì)于椎間盤突出癥的臨床療效,探討不同術(shù)式對(duì)相鄰上位椎間盤退變的影響。 方法:收集1999~2004本科室采用ADR、椎體間融合、開窗術(shù)治療的L<,4/5>椎間盤突出癥病例各20例、總共60例患者資料。采用電話、信件預(yù)約,門診復(fù)查相結(jié)合的隨訪方式進(jìn)行。隨訪內(nèi)容:所有患者手術(shù)前、手術(shù)6、12、24、36月后均進(jìn)行詳細(xì)的JOA、VAS評(píng)分測(cè)定;并收集同期的腰椎正側(cè)位片,統(tǒng)計(jì)隨訪X線片上

13、L<,3/4>椎間隙出現(xiàn)的軟骨終板鈣化、椎間隙狹窄、椎間隙楔形樣變、骨贅形成四種異常征象的發(fā)生頻數(shù)。用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)患者術(shù)前術(shù)后不同時(shí)期的JOA、VAS評(píng)分比值(R)進(jìn)行檢驗(yàn),三組內(nèi)、組間兩兩對(duì)比采用配對(duì)T檢驗(yàn);檢驗(yàn)水準(zhǔn)均為α=0.05;對(duì)三組病例四種退變征象的發(fā)生頻數(shù)之和在組間用Person x<'2>統(tǒng)計(jì)量行x<'2>檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)為α=0.05;由于本研究屬于早中期隨訪,所以對(duì)代表早期退變征象的軟骨終板鈣化發(fā)生頻數(shù)亦

14、用同法單獨(dú)進(jìn)行檢驗(yàn)比較。 結(jié)果: 1.臨床療效結(jié)果:(1)三種術(shù)式術(shù)后各隨訪時(shí)段的JOA評(píng)分較術(shù)前都有顯著提高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P<0.001: (2)人工椎間盤置換組與開窗組JOA評(píng)分在6月時(shí)最高,而椎間融合組在12月時(shí)最高;(3)術(shù)后6、12月組間的比較,P>0.05,沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;(4)術(shù)后24月開窗組的JOA評(píng)分出現(xiàn)明顯下降,而ADR組與椎間融合組的JOA評(píng)分保持較好,三組間比較:ADR組、椎間融合組結(jié)果均

15、優(yōu)于開窗組,差異有顯著性,P<0.05; ADR組與椎間融合組兩組比較P>0.05,結(jié)果無(wú)差異;(5)術(shù)后36月,椎間融合組的JOA評(píng)分開始出現(xiàn)明顯下降,開窗組評(píng)分下降趨勢(shì)較24月時(shí)不明顯,ADR組評(píng)分仍然保持較好,組間比較,ADR組優(yōu)于開窗組和椎間融合組,有顯著差異P<0.05;椎間融合組優(yōu)于開窗組,結(jié)果仍有顯著性差異P<0.05。術(shù)后VAS評(píng)分結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異與JOA評(píng)分結(jié)果相同。 2.X線上L<,3/4>椎間隙異常征象頻數(shù)

16、之和比較:(1)術(shù)后6月、12月三組頻數(shù)輕度增多,組間比較均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P>0.05;(2)術(shù)后24月、36月開窗組與融合組頻數(shù)明顯增加,而以融合組增加最為顯著,組間比較:ADR組頻數(shù)低于開窗組和融合組,P分別<0.05和<0.01,有顯著性差異;開窗組低于融合組,P<0.01,有顯著性差異。代表早期退變征象的軟骨終板鈣化發(fā)生頻數(shù)統(tǒng)計(jì)情況也顯示了相同的結(jié)果。 結(jié)論: 1.開窗術(shù)、ADR和椎間融合術(shù)治療腰椎間盤突出癥有

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