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文檔簡(jiǎn)介
1、我國(guó)已邁入老齡化社會(huì),骨質(zhì)疏松(osteoporosis,OP)成為我國(guó)老年人群的三大疾病之一。骨質(zhì)疏松易導(dǎo)致椎弓根螺釘穩(wěn)定性下降,螺釘松動(dòng)脫出的發(fā)生率高達(dá)0.6%~12.6%。如何在骨質(zhì)疏松條件下提高螺釘固定強(qiáng)度、降低螺釘松動(dòng)率一直是脊柱外科研究的重點(diǎn)。
本實(shí)驗(yàn)選取了臨床應(yīng)用的四種不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的椎弓根螺釘作為研究對(duì)象,包括:?jiǎn)温菁y螺釘(Single-threaded pedicle screw,SPS)、雙螺紋螺釘(Doub
2、le-threaded pedicle screw,DPS)、膨脹式螺釘(Expandable pedicle screw,EPS)以及新型“漸變孔”骨水泥螺釘(Cement-augmented pedicle screw with gradual change side-hole,CAPS)。四種不同類型的椎弓根螺釘在提高固定強(qiáng)度、降低松動(dòng)率方面各有優(yōu)勢(shì),但其穩(wěn)定性差異及臨床適用性尚不明確。因此本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用“仿真模擬實(shí)驗(yàn)-離體生物力學(xué)實(shí)
3、驗(yàn)-在體臨床研究”的方法,比較四種不同類型椎弓根螺釘在骨質(zhì)疏松狀態(tài)下的穩(wěn)定性,分析影響螺釘固定強(qiáng)度及松動(dòng)率的相關(guān)因素,為骨質(zhì)疏松手術(shù)置釘選擇提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
研究目的:
一、通過(guò)有限元模型、骨質(zhì)疏松力學(xué)模塊、尸體腰椎的力學(xué)研究,比較骨質(zhì)疏松條件下四種不同椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性,分析影響螺釘穩(wěn)定性的因素。
二、通過(guò)骨質(zhì)疏松患者脊柱內(nèi)固定手術(shù)的臨床資料對(duì)比,分析四種螺釘?shù)呐R床效果,為優(yōu)化臨床置釘選擇提供理論依據(jù)。
4、r> 研究方法:
一、根據(jù)本實(shí)驗(yàn)所用螺釘?shù)母黜?xiàng)數(shù)值,應(yīng)用Pro/E軟件分別建立四種椎弓根螺釘和帶有螺釘孔的椎體模型,在有限元分析軟件Ansys中組裝成椎弓根螺釘-椎體模型,通過(guò)收斂性檢驗(yàn)和模型驗(yàn)證檢測(cè)所建模型有效性,劃分網(wǎng)格并進(jìn)行應(yīng)力分析,計(jì)算不同螺釘?shù)陌纬鰪?qiáng)度。
二、采用骨質(zhì)疏松生物力學(xué)模塊、尸體腰椎標(biāo)本為實(shí)驗(yàn)載體,常規(guī)制備釘?shù)?,植入四種椎弓根螺釘,通過(guò)X線檢查、最大軸向拔出力(Maximum pullout s
5、trength,F(xiàn)max)、能量吸收值(Energy absorbed to failure,E)、剛度等指標(biāo)比較四種椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性,分析提高螺釘穩(wěn)定性的原因。
三、收集合并骨質(zhì)疏松脊柱內(nèi)固定手術(shù)患者231例,其中采用 SPS螺釘固定91例,DPS固定41例,EPS固定63例,CAPS固定36例。通過(guò)手術(shù)操作指標(biāo)、影像學(xué)評(píng)估和量表指標(biāo),比較四組患者在臨床療效、骨性融合率和螺釘松動(dòng)率的區(qū)別。
研究結(jié)果:
6、一、分別建立四種螺釘?shù)淖倒葆?椎體模型。收斂性檢驗(yàn)和模型驗(yàn)證表明所建模型有效,可以模擬離體軸向拔出實(shí)驗(yàn)。當(dāng)螺釘以恒定速度拔出,不同類型螺釘?shù)淖畲笾鲬?yīng)力位置各不相同,SPS和DPS最大主應(yīng)力位于螺釘尾部,EPS最大主應(yīng)力位于膨脹端分叉口處,而CAPS最大主應(yīng)力則位于骨水泥與松質(zhì)骨上部接觸面。通過(guò)仿真模擬椎弓根螺釘軸向拔出力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),穩(wěn)定性強(qiáng)弱依次為CAPS、EPS、DPS和SPS。
二:骨質(zhì)疏松力學(xué)模塊中,CAPS穩(wěn)定性最
7、佳,其余依次為EPS、DPS和SPS,DPS與SPS無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。尸體腰椎骨量減少組、骨質(zhì)疏松組,EPS穩(wěn)定性明顯優(yōu)于DPS和SPS,DPS與SPS無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。EPS由于其特殊的“爪型”構(gòu)造,形成良好的“螺釘-骨質(zhì)”界面,明顯提高其穩(wěn)定性。而S-DPS與S-SPS的生物力學(xué)指標(biāo)相比,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,因此我們認(rèn)為DPS雖然增加了椎弓根部螺釘?shù)拿芏?,但并沒(méi)有明顯提高其穩(wěn)定性。在新鮮尸體椎體生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)中,X線檢查發(fā)現(xiàn)骨水泥包繞在CAPS
8、尖端周?chē)?,起到良好的固定作用,CAPS穩(wěn)定性明顯高于EPS,說(shuō)明通過(guò)CAPS通過(guò)骨水泥局部強(qiáng)化釘?shù)篮罂梢悦黠@提高穩(wěn)定性。
三:臨床應(yīng)用資料顯示:1、納入231例患者均獲隨訪,隨訪時(shí)間均在一年以上;2、使用CAPS與其他三種螺釘相比,手術(shù)時(shí)間上增加,出血量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;3、與術(shù)前相比,使用四種螺釘后末次隨訪的 VAS、ODI評(píng)分值均明顯下降,而CAPS和EPS優(yōu)于SPS和DPS,差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;4、影像學(xué)顯示CAPS和EPS
9、病例未見(jiàn)內(nèi)固定螺釘松動(dòng)、斷裂,內(nèi)固定位置良好,骨性融合率分別為96.8%和100%。而SPS和DPS松動(dòng)率分別約為3.3%和2.3%。
結(jié)論:
一:骨質(zhì)疏松條件下,CAPS通過(guò)骨水泥強(qiáng)化釘?shù)?,EPS形成良好的“螺釘-骨質(zhì)”界面,明顯提高螺釘穩(wěn)定性,固定效果優(yōu)于SPS、DPS。
二:在骨質(zhì)疏松患者脊柱內(nèi)固定手術(shù)中,EPS和CAPS能夠提供良好的固定穩(wěn)定性,并且能夠降低骨水泥滲漏發(fā)生率和螺釘松動(dòng)率,為骨質(zhì)疏松或
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