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

1、研究背景和目的
　　 對伴有延脊髓受壓的難復性寰樞椎脫位（irreducibleatlantoaxialdislocation，IAAD）的治療一直是臨床治療的難點。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，延脊髓腹側受壓明顯。常用的手術方式是經口咽入路達顱頸交界病變部位，從前方直接松解增生瘢痕、骨痂等組織，再從前路或后路復位，將脫位的寰樞椎復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寰樞椎相應節(jié)段予以固定、融合。文獻報道，目前臨床應用最為成熟的兩種固定方式:第Ⅲ代經口前路寰樞椎復位固定鋼板系統(tǒng)(TransoralAtlantoaxialReductionPlate，TARP-Ⅲ)和后路寰樞椎椎弓根釘棒固定兩種固定方式對脫位的寰樞椎均有復位固定功能，但其在對寰樞椎的復位效能及固定的穩(wěn)定性方面孰優(yōu)孰劣尚無充足的依據(jù)。
　　

3、 本研究擬首先通過對第Ⅲ代經口前路寰樞椎復位固定鋼板系統(tǒng)（TARP-Ⅲ）與后路寰樞椎椎弓根釘棒固定系統(tǒng)的三維運動范圍(Rangeofmotion，ROM)進行對比研究，評價其穩(wěn)定性;再對第Ⅲ代經口前路寰樞椎復位固定鋼板系統(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)下對樞椎產生的下拉力和寰樞椎間分離位移進行對比研究，評價前、后路系統(tǒng)分別對寰樞椎的復位效能。為臨床應用提供實驗依據(jù)。
　　 研究方法
　　 1.

4、兩種固定方法的三維運動范圍分析
　　 取6具新鮮上頸椎尸體標本，截取枕骨至第3頸椎(C0-C3)，去除椎旁肌肉、脂肪和結締組織等軟組織，保留骨、所有韌帶和關節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實驗模型，雙層塑料密封保存于-20℃低溫冰箱冷凍備用。內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）。按實驗順序將標本分為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、。排除內固定釘?shù)赖挠绊?，重復測量每組6個標本，在標本分別用上述方式固定后，依次進行上述3組實驗。在非破壞方式下利用步態(tài)分析系統(tǒng)（MotionAnalysis、6Eagle系統(tǒng)，美國魔神運動分析技術公司）進行測量。先進行正常寰樞椎組（A組）標本測試，再將每個標本分別用前、后路內固定系統(tǒng)固定（B、C組），測試其前屈/后伸、左/右側屈、左/右軸向旋轉6種生理運動，并進行統(tǒng)計學分析。每次實驗后，標本在非破壞性的三維運動測試實驗中可以恢復到實驗前

6、的狀態(tài)。標本固定滿意后，在C1、C2椎體各置入3根長約10cm克氏針，其遠端用3個熒光感應點對C1、C2所在平面進行標記，由3點連線決定一個平面，故通過3個熒光感應點的連線就能確定C1及C2所處的空間位置。然后，對標本施加2.0Nm純力偶距，測量不同狀態(tài)下C1、C2節(jié)段間前屈/后伸、左/右側屈、左/右軸向旋轉6種生理運動。在施加載荷的過程中，由六個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)下運動軌跡。每次測試重

7、復3次加載/卸載循環(huán)，在第3次循環(huán)時進行運動學測量，以減小標本粘彈性的影響。最后，通過步態(tài)分析系統(tǒng)(MotionAnalysis、6Eagle系統(tǒng)，美國魔神運動分析技術公司)計算采集到的C1、C2節(jié)段間的空間運動軌跡，得出C1、C2節(jié)段間的三維運動范圍(Rangeofmotion，ROM)。測試結果將前屈/后伸、左/右側屈、左/右軸向旋轉6種生理運動合并為屈伸、側屈、旋轉三維運動并計算不同固定模型三維運動范圍(Rangeofmotion

8、，ROM)值的均數(shù)和標準差。所得數(shù)據(jù)利用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計和分析。采用重復測量數(shù)據(jù)的方差分析進行統(tǒng)計學比較，統(tǒng)計檢驗的顯著性水準α=0.05，P＜0.05時，表明差異有統(tǒng)計學意義。
　　 2.兩種固定方法對樞椎下拉力及分離位移的比較
　　 取6具新鮮上頸椎尸體標本，截取寰樞椎(C0-3)段，去除椎旁肌肉、脂肪等軟組織，保留骨、所有韌帶和關節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實驗模型，雙層塑料密封保存于-20℃低溫冰箱冷

9、凍備用。內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具標本按實驗順序分為A組:前路TARP系統(tǒng)固定組、B組:后路椎弓根釘棒固定組。每個標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)固定進行兩次生物力學測量。所有標本隨機依次固定于BOSE材料試驗機(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)上，將包埋處理好的標本上緣正對樞椎齒突部與位移傳感器相連，下緣固定于

10、力學傳感器上。前路用TARP-Ⅲ鋼板固定于寰椎上，樞椎用1枚臨時復位釘固定于樞椎體中央，利用寰樞椎撐開復位器，模擬手術撐開復位過程，在復位器旋轉支點兩側相等力臂處依次施加撐開負荷(60N、80N、100N)，BOSE材料試驗機(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)記錄撐開過程中所產生的對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，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上下滑動，并帶動寰樞椎上下分離。利用撐開器在左右兩側椎弓根釘尾連接棒處同時施加與前路相同的撐開負荷(2×30N、2×40N、2×50N)，BOSE材料試驗機(ELF-3510AT,Bose，Inc.，USA)記錄撐開過程中所產生的對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軟件進行處理。采用配對t檢驗進行統(tǒng)計學比較，統(tǒng)計檢驗的顯著性水準α=0.05，P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

12、　　 結果
　　 1.對實驗測試所得三維運動范圍(Rangeofmotion，ROM)結果采用重復測量數(shù)據(jù)的方差分析進行統(tǒng)計學比較。
　　 固定前和兩種不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的前屈/后伸運動范圍結果顯示其前屈/后伸運動穩(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統(tǒng)計學差異。
　　 固定前和不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右側屈運動范圍結果顯示左/右側屈運動穩(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統(tǒng)計學差異。
　　 固定前和不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右旋轉運動范

14、圍結果顯示左/右旋轉運動穩(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統(tǒng)計學差異。
　　 綜上，前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側屈、旋轉各個方向上與完整標本差異顯著。前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側屈、旋轉各個方向均無顯

15、著差異。
　　 2.兩種固定方法對樞椎下拉力及分離位移測試結果顯示:在前路TARP-Ⅲ系統(tǒng)固定復位時分別施加不同撐開負荷(60N/80N/100N)，對寰樞椎間產生的分離力（即對樞椎產生的下拉分離力）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、固定復位時，施以與前路相同的撐開負荷(60N/80N/100N)對寰樞椎間產生的分離力（即對樞椎產生的下拉分離力）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。對前、后路固定系統(tǒng)在復位過程中產生的樞椎下拉力和寰樞椎間分離位移測試結果行配對t檢驗比較，各組P值

17、均＜0.05，差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結論
　　 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?shù)娜S穩(wěn)定性，具有良好的三維穩(wěn)定力學性能，提示第Ⅲ代TARP系統(tǒng)可作為寰樞椎疾患可靠內固定的較好選擇之一。
　　 2.在復位效能方面，在相同條件下第Ⅲ代經口前路寰樞椎復位固定鋼板系統(tǒng)(TARP-Ⅲ)和后路寰樞椎椎弓根釘棒固定系統(tǒng)對寰樞椎均有一定復位能力，但前路TARP-Ⅲ系統(tǒng)對樞椎產生的下