釘?shù)谰植抗袒鰪?qiáng)椎弓根螺釘固定強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、自1959年Boucher采用長螺釘經(jīng)椎板、椎弓根達(dá)椎體固定腰骶關(guān)節(jié)取得成功以來,椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，并被廣泛的應(yīng)用于脊柱退行性病變、脊柱骨折、脊柱畸形及骨轉(zhuǎn)移瘤等疾病。目前，椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)已經(jīng)成為脊柱外科領(lǐng)域最常用的脊柱后路內(nèi)固定方法。椎弓根螺釘?shù)墓潭煽啃匀Q于骨質(zhì)-螺釘界面把持力。當(dāng)椎弓根螺釘?shù)奈粘至Σ粔蚧蚴中g(shù)后承載負(fù)荷過大時,容易造成椎弓根螺釘松動、拔出，甚至斷釘，從而導(dǎo)致內(nèi)固定失效或假關(guān)節(jié)形成，尤其多見

2、于骨質(zhì)疏松的患者。為了彌補(bǔ)和預(yù)防上述并發(fā)癥的發(fā)生，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，主要集中在改進(jìn)椎弓根螺釘?shù)脑O(shè)計和強(qiáng)化椎弓根螺釘?shù)赖确矫?。前者主要包括：增加螺釘?shù)闹睆胶烷L度、改進(jìn)螺釘?shù)耐庑蔚?，雖然可以顯著提高螺釘固定的穩(wěn)定性，但也增加了椎弓根骨折、椎體前緣骨質(zhì)破壞、損傷重要內(nèi)臟及血管的風(fēng)險。后者主要是預(yù)先向釘?shù)纼?nèi)填充固化材料，其增強(qiáng)螺釘固定強(qiáng)度的效果已經(jīng)得到了眾多實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。但是，在這種傳統(tǒng)式釘?shù)勒w固化的方法中，固化材料與螺釘完全而緊

3、密的包裹，在螺釘取出時容易造成釘?shù)乐車^大范圍的骨質(zhì)破壞，給翻修手術(shù)造成困難；同時固化材料的長期存在，容易在釘骨之間形成二次界面，給螺釘?shù)拈L期穩(wěn)定性埋下隱患。因此，如何在強(qiáng)化釘?shù)?、提高椎弓根螺釘固定?qiáng)度的同時，又能夠避免固化材料與螺釘?shù)膰?yán)密包裹，減少因此而導(dǎo)致的取釘困難、骨質(zhì)破壞及二次界面等問題，已經(jīng)成為脊柱外科急需解決的難題。針對這一問題，本課題組提出了一種新型的釘?shù)拦袒椒ǎ數(shù)谰植抗袒椒ā?br>　　研究目的：評價釘?shù)谰植抗袒?/p>

4、法在體外和動物體內(nèi)提高椎弓根螺釘固定強(qiáng)度的效果及其釘?shù)澜缑媲闆r。
　　研究方法：
　　1）設(shè)計出一種新型的絲攻－空心側(cè)孔絲攻（tap with hollow and lateral apertures）。該絲攻與常規(guī)絲攻最大的區(qū)別在于其螺紋部分的側(cè)孔結(jié)構(gòu)和整體的中央空心設(shè)計。選擇一種生物相容性好、可完全降解吸收、促成骨作用強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高的生物材料－硫酸鈣骨水泥(calcium sulfate cement，CSC)做為釘?shù)赖?/p>

5、固化材料。在制備釘?shù)赖倪^程中，將固化材料CSC通過空心側(cè)孔絲攻的中央空腔和側(cè)孔注入釘?shù)乐車墓琴|(zhì)中，從而完成釘?shù)谰植抗袒奶幚怼?br>　　2）在新鮮的成年山羊腰椎上隨機(jī)實(shí)施三種不同的釘?shù)捞幚矸椒ǎ?br>　　A：釘?shù)罒o任何處理（空白組）；
　　B：釘?shù)纼?nèi)填充CSC，即傳統(tǒng)式釘?shù)勒w固化方法（對照組）；
　　C：通過空心側(cè)孔絲攻結(jié)合CSC對釘?shù)肋M(jìn)行局部固化處理，即新型的釘?shù)谰植抗袒椒ǎ▽?shí)驗(yàn)組）。
　　采用顯微CT（m

6、icro-computed tomography，Micro-CT）技術(shù)和生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)來評價釘?shù)乐車鶦SC的分布情況、釘?shù)赖慕缑媲闆r以及釘?shù)谰植抗袒椒▽β葆敺€(wěn)定性的強(qiáng)化效果。
　　3）在健康成年山羊體內(nèi)隨機(jī)給予上述三種釘?shù)捞幚矸椒?，體內(nèi)放置半年后，通過Micro-CT三維重建、骨計量學(xué)分析、組織學(xué)觀察和生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)來評價釘?shù)赖慕缑婧椭車琴|(zhì)情況、CSC的降解情況以及釘?shù)谰植抗袒椒▽β葆敺€(wěn)定性的強(qiáng)化效果。
　　研究結(jié)果：<

7、br>　　1）在體外實(shí)驗(yàn)中，Micro-CT三維重建顯示：空白組中骨小梁嚴(yán)密包裹螺釘，形成了完全的“骨質(zhì)-螺釘”界面；對照組中CSC嚴(yán)密包裹螺釘，螺釘無法與骨質(zhì)直接接觸，形成了完全的“骨質(zhì)-CSC-螺釘”界面；而實(shí)驗(yàn)組中CSC呈三條窄條狀區(qū)域間隔的分布在螺釘周圍，形成了部分“骨質(zhì)-螺釘”和部分“骨質(zhì)-CSC-螺釘”共存的整體界面。生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：釘?shù)谰植抗袒椒梢燥@著提高椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性，但其提高螺釘穩(wěn)定性的效果比釘?shù)勒w固化方法

8、稍差。
　　2）在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Micro-CT三維重建及釘?shù)乐車怯嬃繉W(xué)分析顯示：實(shí)驗(yàn)組和對照組中螺釘周圍的骨質(zhì)情況（骨小梁數(shù)量和密度）均明顯優(yōu)于空白組，而兩者之間無明顯差異。組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)：三組中均呈現(xiàn)“骨質(zhì)-螺釘”界面。實(shí)驗(yàn)組中CSC完全降解，周圍可見大量新生骨組織包繞螺釘，形成良好的骨性愈合；對照組中同樣可見大量新生骨組織包繞螺釘，但一些骨髓腔內(nèi)仍可見殘留的未降解材料；空白組中骨小梁數(shù)量較少，排列稀疏，部分釘骨接觸面存在明顯

9、空隙。生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：釘?shù)谰植抗袒椒梢燥@著提高螺釘在體內(nèi)的穩(wěn)定性，并且可以達(dá)到與釘?shù)勒w固化方法接近的螺釘固定強(qiáng)度。
　　結(jié)論：
　　1）釘?shù)谰植抗袒椒ㄔ诔跗诳梢孕纬刹糠帧肮琴|(zhì)-螺釘”和部分“骨質(zhì)-CSC-螺釘”共存的整體界面，在顯著增強(qiáng)螺釘即時穩(wěn)定性的同時，避免了固化材料與螺釘?shù)耐耆o密的包裹，為減少螺釘取出對周圍骨質(zhì)的破壞提供了一個良好的前提條件。
　　2）在動物體內(nèi)，隨著CSC的徹底降解吸收，避免了二次