本文選題：前路椎弓根螺釘　切入點：生物力學(xué)　出處：《南方醫(yī)科大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：1.研究背景：伴隨著頸椎內(nèi)固定技術(shù)的發(fā)展,頸椎疾病的治療效果得到了顯著提高,特別是短期效果良好。然而,術(shù)后出現(xiàn)的鄰近節(jié)段退變或鄰近節(jié)段病作為術(shù)后的并發(fā)癥之一,嚴(yán)重影響著患者的生活質(zhì)量,同時也對現(xiàn)有的治療手段提出了挑戰(zhàn)。鄰近節(jié)段的退變有多種表現(xiàn),包括鄰近節(jié)段的椎間盤突出、骨贅形成、小關(guān)節(jié)增生以及椎間盤高度的減少等。進而可能導(dǎo)致患者出現(xiàn)軸向痛、神經(jīng)根性疼痛、感覺喪失或因神經(jīng)壓迫產(chǎn)生的運動無力或頭痛等癥狀。此外,有研究表明CT、MRI等檢查手段所觀察的鄰近節(jié)段退變發(fā)生率更高,且隨著檢測技術(shù)手段的發(fā)展,其診斷率可能更高。鄰近節(jié)段退變將嚴(yán)重威脅患者的健康,并且可能帶來第二次手術(shù)。一面方降低著患者的遠(yuǎn)期生活質(zhì)量,另一方面也對患者是一個沉重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。因此現(xiàn)有內(nèi)固定技術(shù)亟待完善,其術(shù)后鄰近節(jié)段的生物力學(xué)改變也十分具有研究價值,應(yīng)作為內(nèi)固定器械的評價指標(biāo)之一。盡管內(nèi)固定后的鄰近節(jié)段退出現(xiàn)的成因尚存在爭議,但固定后鄰近節(jié)段的生物力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變也是不爭的事實,在臨床隨訪、生物力學(xué)及有限元研究中都先后得到了證實,而且就目前技術(shù)水平而言,從生物力學(xué)角度采取預(yù)防措施是唯一可行的辦法。頸椎前路椎弓根螺釘(Anterior Transpedicular Screw,ATPS)于2008年由Koller等提出,并進行了相關(guān)的一系列研究。ATPS結(jié)合了前后路的優(yōu)點,同時又避免了兩者的缺點。ATPS具有后路椎弓根螺釘?shù)姆�(wěn)固性,但相較于后路,不會造成椎旁肌損傷、手術(shù)風(fēng)險較小。研究表明,頸椎的創(chuàng)傷、退行性病變、腫瘤等病理性疾病好發(fā)于前部椎體,故前路手術(shù)更貼近病灶。且前路比后路手術(shù)范圍更大,可一延伸直至T1。傳統(tǒng)的前路手術(shù),往往穩(wěn)定性達(dá)不到要求,需要聯(lián)合后路,這無疑加大了對患者的損傷。相較于后路椎弓根螺釘,前路椎弓根螺釘進釘點選擇更加靈活,這同時給予了器械本身更出色的靈活性和適應(yīng)能力。Koller等對ATPS的抗拔出力進行研究測試：對6具人頸椎標(biāo)本隨機置入ATPS或椎體螺釘并實施軸向拔出,實驗結(jié)果表明ATPS的抗拔出力為467.8N,椎體釘?shù)目拱纬隽?81.6N, ATPS的抗拔出力達(dá)到椎體釘?shù)?.5倍,且兩者有統(tǒng)計學(xué)差異。在ATPS的安全性方面,在結(jié)合了電子導(dǎo)航設(shè)備(electronic conductivity device,ECD)的模擬實驗中,ATPS的椎弓根皮質(zhì)穿破率為0%,后路椎弓根螺釘(Posterior pedicle screw, pCPS)椎弓根皮質(zhì)穿破率為11.1%。穩(wěn)固性上,ATPS僅在側(cè)彎上略遜于pCPS,前屈、背伸、左、右旋均優(yōu)于對方。該系列生物力學(xué)研究為ATPS投入應(yīng)用打下了堅實的力學(xué)理論基礎(chǔ)。目前中國正在快速地步入老齡化社會。而相關(guān)調(diào)查表明60歲以上的老年人骨質(zhì)疏松比例可達(dá)到60%以上,人口老齡化的發(fā)展趨勢對傳統(tǒng)的前路手術(shù)治療方案也提出了新的挑戰(zhàn)。一方面,骨質(zhì)疏松可能導(dǎo)致鄰近節(jié)段退變。另一方面,傳統(tǒng)前路鋼板固定系統(tǒng)在骨質(zhì)疏松的情況下不能提供足夠的把持力,手術(shù)重建后的穩(wěn)定性并不能得到保證。實驗證明ATPS的拔出力與置入的軸向精度有關(guān),但與骨密度、釘長,植入節(jié)段無關(guān),這就意味著ATPS在骨質(zhì)疏松的情況下,同樣可以提供足夠的把持力。但是,應(yīng)用堅強內(nèi)固定可造成鄰近節(jié)段應(yīng)力驟然增加,而非類似非融合內(nèi)固定的緩慢增加,相應(yīng)的導(dǎo)致固定后的椎間盤退變率更高,后路椎弓根螺釘可能也是造成退變的因素。ATPS有著廣闊的應(yīng)用前景,作為堅強固定的一種,且同樣為椎弓根螺釘,其對鄰近節(jié)段影響尚不清楚。由此可見,研究ATPS對鄰近節(jié)段的生物力學(xué)影響是非常價值的。就目前的技術(shù)手段而言,評估鄰近節(jié)段生物力學(xué)性質(zhì)主要從鄰近節(jié)段應(yīng)力、小關(guān)節(jié)應(yīng)力、鄰近節(jié)段運動范圍方面等。目前,ATPS固定技術(shù)尚未在臨床推廣應(yīng)用,針對該技術(shù)對鄰近節(jié)段生物力學(xué)研究的缺乏,是制約其發(fā)展的一個主要因素。本課題組前期已針對亞洲人的椎弓根螺釘?shù)闹萌敕椒ㄟM行了相關(guān)的解剖學(xué)研究,肯定了前路置入ATPS的可行性。對ATPS的拔出力及抗疲勞性進行了生物力學(xué)測試,結(jié)果提示ATPS在這兩方面優(yōu)于椎體釘。基于ATPS自主設(shè)計了頸椎前路椎弓根螺釘人工椎體系統(tǒng)(Anterior Transpedicular Screw Artificial Vertebral Body System,AVB,專利號：201220178924.7)。并通過建立有限元模型和生物力學(xué)實驗,證實了其穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)的前路釘板系統(tǒng)固定。多方的證據(jù)表明,AVB有著極佳的生物力學(xué)穩(wěn)定性,但對于融合后鄰近節(jié)段的影響尚未不清楚,本實驗基于原有實驗的成果,通過已擁有大量長期臨床隨訪資料的頸椎前路釘板系統(tǒng)(Anterior Plate Fixation, AP)固定系統(tǒng)進行生物力學(xué)方面的比較,來探討AVB對鄰近節(jié)段的生物力學(xué)影響。2.材料與方法：2.1標(biāo)本準(zhǔn)備：取8具新鮮成年男性頸椎標(biāo)本(南方醫(yī)科大學(xué)人體解剖教研室提供)。所有標(biāo)本均掃描CT以排除頸椎病變,截取C2-C7節(jié)段,放置于雙層塑料袋并保存于-20℃溫冰箱中保存。實驗前移至普通冰箱冷藏室緩慢解凍8小時。充分解凍后,剔除椎旁肌,去除頸椎前縱韌帶及骨膜以暴露骨面,保留小關(guān)節(jié)囊、椎間盤。經(jīng)C2與C7節(jié)段使用特制的模具包埋于牙托粉中,而其余節(jié)段活動自由,包埋時注意保護椎間盤及小關(guān)節(jié)。2.2器械準(zhǔn)備：AVB由3部分組成,上、下兩L型托板及中間的圓柱形鈦網(wǎng)。上、下托板的豎邊具有一定弧度以貼合椎體,其上有水平兩個ATPS釘孔,中下方有一個椎體釘孔。橫邊的外側(cè)垂直設(shè)有圓柱銷,兩個圓柱銷分別由的兩頭伸進所述鈦籠內(nèi),并與之動配合。鈦籠兩頭的與圓柱銷配合部的圓周面上設(shè)有定位螺釘。將次設(shè)計建立模型,并委托威高骨科生產(chǎn),成品如圖。AP組為威高骨科Cervi-lock頸椎前路低切跡釘板鎖定系統(tǒng)。2.3實驗分組及基本流程：將標(biāo)本隨機編號后,將完整的標(biāo)本進行非接觸應(yīng)變測試及C3至C6的節(jié)段活動范圍測試,此為正常組。行C5椎體次全切,并安裝前路釘板系統(tǒng)置入椎體釘為AP組。本課題組已對置入椎弓根螺釘所需解剖學(xué)數(shù)據(jù)進行了相應(yīng)測量,結(jié)合該數(shù)據(jù)并預(yù)先置入克氏針以判斷路徑是否正確,攻入椎弓根螺釘并安裝AVB,此為AVB組。最后拍攝X光平片再次確認(rèn)安裝情況。為了排除實驗先后加載及空氣暴露時間造成的潛在影響,AP與AVB前后次序于第5具標(biāo)本開始進行對調(diào)。而每次隨機選取標(biāo)本進行實驗。在上述測量結(jié)束后,將C3-C4及C6-C7小關(guān)節(jié)囊打開,置入壓力分布式傳感器進行小關(guān)節(jié)壓力的測量。整個實驗全程對標(biāo)本噴灑生理鹽水進行保濕。2.4椎間盤應(yīng)變測量：使用GOM非接觸光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)測量,根據(jù)具體實驗的觀測范圍選擇660*480的標(biāo)定板。按指示移動標(biāo)定板完成標(biāo)定。在頸椎標(biāo)本前面,使用黑、白色啞光漆均勻噴灑散斑。置于加載臺上施以1N/m的力矩,模擬6種運動狀態(tài),即前屈、后伸、左右側(cè)彎,左右旋轉(zhuǎn)。同時用GOM非接觸光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)對準(zhǔn)標(biāo)本的前面記錄運動過程圖像。采集結(jié)束后,于所采集圖片中選擇計算起始點,圈定計算區(qū)域。ARAMIS軟件經(jīng)過計算后,可自動輸出von mises應(yīng)變云圖。在軟件中選擇加載穩(wěn)定后的云圖,并統(tǒng)計該圖C3-C4、C6-C7椎間盤區(qū)域應(yīng)變均值。2.5活動范圍的測量由于GOM非接觸光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)需照射標(biāo)本前面,故在標(biāo)本僅C3至C6椎體左右橫突及棘突插入2mm克氏針。在其末端安裝標(biāo)志球。安裝時,應(yīng)保證同一節(jié)段兩側(cè)標(biāo)志球距中心線距離相等并處于同一水平面上,3個標(biāo)志球應(yīng)處于同一水平面。以保證在左右兩側(cè)標(biāo)志球連線中點處可生虛擬標(biāo)志球。活動范圍采用運動分析系統(tǒng)測量,鏡頭發(fā)出的紅外線可被標(biāo)志球反射,同時被相機采集。電腦中可同步顯示標(biāo)志球的運動情況,以4個標(biāo)志球為一個平面,并計算出節(jié)段間面與面的相對運動角度。2.6小關(guān)節(jié)壓力測量小關(guān)節(jié)壓力采用I-scan(Teckscan,美國)測量。切開C3-C4.C6-C7雙側(cè)小關(guān)節(jié)囊,將壓力分布式傳感器充分置入4個小關(guān)節(jié)內(nèi),記錄所得數(shù)據(jù)。應(yīng)用I-scan自帶軟件,程序可以自動計算出小關(guān)節(jié)內(nèi)的壓力。3.結(jié)果：3.1上下鄰近節(jié)段椎間盤前表面應(yīng)變：3.1.1 C3-C4節(jié)段：C3-C4節(jié)段完整組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?.834±3.164,后伸為3.457±1.892,左側(cè)彎為5.092±1.427,右側(cè)彎為5.092±2.021,左旋為5.338±2.903,右旋為4.728±2.342。C3-C4節(jié)段安裝AP和AVB后,C3-C4節(jié)段椎間盤前表面應(yīng)變均有不同程度增加,但均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。AP組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?.96±3.565,后伸為3.744±1.741,左側(cè)彎為5.518±1.443,右側(cè)彎為5.416±1.609,左旋為5.449±1.417,右旋為5.89±2.122。AVB組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?.94±2.404,后伸為3.533±1.367,左側(cè)彎為5.878±1.759,右側(cè)彎為6.213±1.264,左旋為6.716±1.667,右旋為4.856±1.015。各組運動狀態(tài)間比較,三組的前屈狀態(tài)應(yīng)變值均顯著大于與其他加載狀態(tài)(P0.01)。AP組后伸狀態(tài)應(yīng)變值顯著小于右旋。AVB組后伸狀態(tài)應(yīng)變值顯著小于其他各運動狀態(tài)(P0.05)。3.1.2 C6-C7節(jié)段：C6-C7節(jié)段完整組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?.01±3.882,后伸為2.977±2.188,左側(cè)彎為4.586±1.577,右側(cè)彎為3.475±1.32,左旋為4.876±1.687,右旋為4.693±1.635。安裝AP和AVB后,除前屈和右側(cè)彎狀態(tài)前表面應(yīng)變增加外,其余4組運動狀態(tài)下應(yīng)變均減少。但三組間均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。AP組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?0.244±3.258,后伸為2.278±0.594,左側(cè)彎為4.008±1.271,右側(cè)彎為3.714±1.256,左旋為4.389±1.405,右旋為4.204±1.303。AVB組前屈狀態(tài)椎間盤前表面應(yīng)變?yōu)?0.645±2.418,后伸為2.004±1.066,左側(cè)彎為4.622±2.101,右側(cè)彎為4.11±0.723,左旋為3.902±0.94,右旋為4.023±0.968。各組內(nèi)運動狀態(tài)間比較,三組的前屈狀態(tài)應(yīng)變值均顯著大于與其他運動狀態(tài)(P0.01)。AP組后伸狀態(tài)應(yīng)變值顯著小于左、右旋(P0.05)。AVB組后伸狀態(tài)應(yīng)變值顯著小于與其他運動狀態(tài)(P0.05)。3.1.3 AP與AVB器械前應(yīng)變最大值比較：AP組器械前表面最大應(yīng)變在前屈狀態(tài)下為14.562±4.559,后伸為12.793±3.349,左側(cè)彎為12.901±3.692,右側(cè)彎為12.857±3.445,左旋為13.234±1.885,右旋為13.582±2.175。AVB組器械前表面最大應(yīng)變在前屈狀態(tài)下為9.699±2.679,后伸為9.515±2.148,左側(cè)彎為9.988±3.111,右側(cè)彎為9.43±4.118,左旋為9.742±2.99,右旋為9.638±1.953。AVB組各狀態(tài)下應(yīng)變值均小于AP組。除左右側(cè)彎外,其余狀態(tài)下均存在顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。3.2運動范圍：3.2.1 C3-C4節(jié)段：C3-C4節(jié)段完整組前屈狀態(tài)下的活動范圍為7.389±1.592°,后伸狀態(tài)下為3.144±0.397°,左側(cè)彎為5.666±0.946°,右側(cè)彎為5.679±1.131°,左旋為5.003±1.136°,右旋為4.981±0.796°。AP組前屈狀態(tài)下的活動范圍為7.854±1.531°,后伸狀態(tài)下為3.548±0.88°,左側(cè)彎為5.325±0.868°,右側(cè)彎為5.516±1.242°,左旋為5.288±1.183°,右旋為5.251±1.047°。AVB組前屈狀態(tài)下的活動范圍為7.564±1.658°,后伸狀態(tài)下為3.504±0.496°,左側(cè)彎為5.236±2.379°,右側(cè)彎為4.496±1.133°,左旋為5.286±1.156°,右旋為5.223±0.939°。前屈、后伸及左右旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,AP組、AVB組兩組均較完整組活動有所增加,但三組間無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。左右側(cè)彎狀態(tài)下,AP組、AVB組兩組均較完整組活動有所減少,但三組間無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。3.2.2 C6-C7節(jié)段：C6-C7節(jié)段完整組前屈狀態(tài)下的活動范圍為7.12±1.402°,后伸狀態(tài)下為3.086±0.704°,左側(cè)彎為4.46±1.436°,右側(cè)彎為4.639±1.392°,左旋為4.509±1.117°,右旋為4.849±0.975°。AP組前屈狀態(tài)下的活動范圍為7.041±1.724°,后伸狀態(tài)下為2.823±1.184°,左側(cè)彎為5.019±0.272°,右側(cè)彎為4.768±1.129°,左旋為4.351±1.035°,右旋為4.486±1.115°。AVB組前屈狀態(tài)下的活動范圍為6.843±1.079°,后伸狀態(tài)下為2.858±0.511°,左側(cè)彎為5.03±1.509°,右側(cè)彎為4.826±1.883°,左旋為4.068±0.906°,右旋為4.386±0.819°。前屈、后伸及左右旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,AP組、AVB組兩組均較完整組活動有所減少,但三組間無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。左右側(cè)彎狀態(tài)下,AP組、AVB組兩組均較完整組活動有所增加,但三組間無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。3.3小關(guān)節(jié)壓力：前屈狀態(tài)、側(cè)彎的對側(cè),旋轉(zhuǎn)的同側(cè)壓力為0N,故不做記錄。3.3.1 C3-C4節(jié)段C3-C4節(jié)段AP組左側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為21.573±8.0561N,左側(cè)彎為34.312±6.678N,右旋為36.131±6.725N。AP組右側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為24.786±9.052N,右側(cè)彎為35.887±10.307N,左旋為35.708±3.961N。AVB組左側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為22.489±9.793N,左側(cè)彎為35.535±6.380N,右旋為38.742±7.180N。AP組右側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為22.755±12.511N,右側(cè)彎為35.747±8.038N,左旋為36.252±5.964N。后伸、左右側(cè)彎和左右旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,各個小關(guān)節(jié)壓力AP與AVB兩組均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。3.3.2 C6-C7節(jié)段C6-C7節(jié)段AP組左側(cè)小0關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為17.580±5.590N,左側(cè)彎為32.115±6.450N,右旋為26.589±11.396N。AP組右側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為21.133±11.306N,右側(cè)彎為29.635±9.271N,左旋為26.632±6.674N。AVB組左側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為16.132±6.046N,左側(cè)彎為29.960±11.377N,右旋為28.534±11.337N。AVB組右側(cè)小關(guān)節(jié)后伸狀態(tài)下壓力為17.066±12.227N,右側(cè)彎為28.682±8.686N,左旋為28.625±5.698N。后伸、左右側(cè)彎和左右旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,各個小關(guān)節(jié)壓力AP與AVB兩組均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。4.結(jié)論：1.AVB并未對鄰近節(jié)段產(chǎn)生顯著影響；2.AVB與AP相似,同樣引起了上鄰近節(jié)段的運動范圍、椎間盤前表面應(yīng)變及小關(guān)節(jié)壓力明顯高于下鄰近節(jié)段,這種不均勻可能引起鄰近節(jié)段的退變,尤其是上鄰近節(jié)段。3.器械前表面應(yīng)變結(jié)果顯示：AVB表面應(yīng)變分布均勻,抗破壞性優(yōu)異。與AP相較,其斷裂風(fēng)險顯著降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R687.3

【共引文獻】

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4 陳方經(jīng);C1-C2融合術(shù)后并發(fā)下頸椎曲度異常的三維有限元研究[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2014年

5 汪振宇;基于3D-CT數(shù)字化中國人下頸椎后方骨性結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)研究[D];吉林大學(xué);2015年

6 李嘉;頸前路椎間撐開高度對于相鄰節(jié)段退變影響的相關(guān)研究[D];河北醫(yī)科大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫健;CT輔助下C3～C6椎弓根螺釘個體化置釘?shù)难芯縖D];廣西醫(yī)科大學(xué);2011年

2 潘躍;椎弓根螺釘植入近紅外實時監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 吳長福;頸椎前路椎弓根螺釘內(nèi)固定穩(wěn)定性的生物力學(xué)研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2012年

4 李康;下頸椎椎弓根螺釘釘?shù)溃ˋbumi法）X線評估的準(zhǔn)確性[D];山東大學(xué);2013年

5 莊穎峰;頸前路手術(shù)治療頸髓中央綜合征[D];福建醫(yī)科大學(xué);2013年

6 付茂慶;輔助頸椎前路經(jīng)椎弓根螺釘置入的生物安全的個性化導(dǎo)航模板研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2013年

7 李波;椎弓根螺釘治療下頸椎骨折脫位15例臨床療效觀察[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2013年

8 高慧;基于近紅外與影像的椎弓根螺釘植入手術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

9 尚子琨;Bryan人工間盤置換與前路減壓融合治療跳躍型頸椎病的中期隨訪研究[D];河北醫(yī)科大學(xué);2014年

10 張濤;C2經(jīng)椎弓根拉力螺釘內(nèi)固定術(shù)治療Hangman骨折的臨床研究[D];蘇州大學(xué);2014年

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本文編號：1707398