新型PCS椎弓根螺釘?shù)腻^定強度生物力學測試和有限元分析研究.pdf

1、近年來，椎弓根螺釘固定系統(tǒng)在各種脊柱疾患的外科治療中應用日漸廣泛，但部分患者也出現(xiàn)了螺釘松動、脫出等并發(fā)癥，究其原因，螺釘對骨的把持力不足是導致螺釘松動和軸向脫出的主要因素。目前，椎弓根螺釘與骨界面的結合強度，即螺釘?shù)目拱纬鰪姸纫殉蔀閷W者研究的重點。前期研究已經(jīng)證實椎弓根皮質下骨質骨密度較骨小梁高，椎弓根螺釘固定縱向負載強度的80％，拔出強度的60%取決于椎弓根而不是椎體，而目前常用的椎弓根螺釘（如CCD螺釘）的螺紋為自上而下螺距一致，

2、椎弓根部分與椎體部分的螺紋并無差別。我們根據(jù)中國漢族人種椎弓根的解剖特點及生物力學原理，設計了一套專門適用于中國患者的新型PCS(Part Concentrated Screw)椎弓根內固定系統(tǒng)。螺釘頸部即椎弓根部分改進為螺距更小，更為致密的螺紋，以期增加螺釘與椎弓根骨質的嚙合面積，進而增加椎弓根螺釘?shù)陌殉至Γ_到增強椎弓根螺釘固定系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。
　　 目的:
　　 本研究擬利用實體生物力學實驗比較新型PCS螺釘與常

3、用CCD螺釘?shù)墓琴|錨定牢固程度，并利用有限元分析方法測量PCS螺釘致密螺紋部分對螺釘錨定能力的貢獻比值，為PCS螺釘?shù)南乱徊介_發(fā)與應用提供理論依據(jù)。
　　 方法:
　　 自成年漢族男性尸體獲取15個椎體標本（30側椎弓根），利用骨密度儀測定各標本椎體部分和椎弓根部分的骨密度值。隨后將30側椎弓根隨機分為3組，采用Magerl法分別擰入PCSI螺釘、PCSⅡ螺釘和普通CCD螺釘，擰入深度標準為螺釘所有螺紋均旋入骨質，且釘尾

4、鈦棒固定部分前表面與椎板緊密接觸，利用力矩扳手讀出各螺釘?shù)淖畲髷Q入扭矩。然后在CSS-22100型材料試驗機上進行拔出試驗，觀察3種不同形狀螺紋的椎弓根螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力和屈服位移，了解兩種的椎弓根螺釘在椎體中的松動生物力學規(guī)律。利用UG軟件分別建立三種螺釘和骨質的三維模型，在ANSYS有限元分析環(huán)境中裝配后，模擬拔出過程.利用有限元方法計算螺釘拔除時各個螺紋處骨質所提供的最大把持力值，分析致密部分螺紋對螺釘整體錨定強度的貢獻率。

5、r>　　 結果:
　　 1．各標本椎體部分和椎弓根部分骨密度值分別為0.494±0.058g/cm2和0.783±0.134g/cm2，統(tǒng)計學顯示兩組間存在顯著性差異(p＜0.05)。對兩組間進行正態(tài)性檢驗，顯示兩組內各值均來源于各自的正態(tài)分布總體，組間各數(shù)據(jù)無顯著性差異，說明各椎體間骨密度差異對實驗結果無顯著性影響。
　　 2．生物力學試驗測定PCSI螺釘、PCSⅡ螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力、屈服位移和最大擰入扭矩均顯著高

6、于CCD螺釘，采用SNK檢驗和最小顯著差檢驗分別進行兩兩比較，結果顯示結果均有顯著性差異(p＜0.05)。PCSI螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力和最大擰入扭矩較PCSⅡ螺釘明顯提高，結果具有顯著性差異。兩種PCS螺釘?shù)那灰茻o顯著性差異。
　　 3．每一椎弓根骨質螺紋所提供的把持力值是椎體骨質螺紋所提供的3倍以上.椎弓根內骨質所能提供的總把持力值要遠遠超過椎體內骨質所提供的總把持力，其比重可以占到螺釘所獲得總把持力的85%以上，對螺釘總