人工頸椎間盤的研制和實驗研究.pdf

1、研究目的：為了解決頸椎前路融合術(shù)后椎節(jié)運動功能丟失,頸椎及其鄰近椎節(jié)繼發(fā)性病變,恢復(fù)椎節(jié)的高度,穩(wěn)定性,和生理運動功能,設(shè)計并制造人工頸椎間盤并進行相關(guān)運動學(xué)和力學(xué)分析實驗研究。 研究方法： 1、人工椎間盤研制：根據(jù)頸椎椎間盤的解剖和生物力學(xué)特性,設(shè)計三種規(guī)格人工頸椎間盤,經(jīng)加工后制成樣品,根據(jù)ISO和GB標(biāo)準(zhǔn)檢測其結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)。 2、人工頸椎間盤穩(wěn)定性研究：采集6具新鮮尸體頸椎標(biāo)本,分組為六種狀態(tài)：正常狀

2、態(tài),椎間盤破壞狀體,人工頸椎間盤植入狀態(tài),人工頸椎間盤植入疲勞實驗后狀態(tài),頸椎鋼板固定狀態(tài),和頸椎鋼板固定疲勞實驗后狀態(tài)。采用頸椎三維運動實驗機和頸椎三維運動測量系統(tǒng)方法,測量頸椎5-6椎間盤在純力矩下屈曲伸展,左右側(cè)屈,和左右旋轉(zhuǎn)運動范圍和運動中性區(qū)。統(tǒng)計方法采用SPSS10.0隨機單位組設(shè)計資料的方差分析和LSD和Tukey HSD顯著性檢驗。 3、人工頸椎間盤置換后頸椎應(yīng)力分析：采集6具新鮮尸體頸椎標(biāo)本,分組為正常狀態(tài)和人

3、工頸椎間盤置換狀態(tài)。模擬正常人體頸椎受力,選擇50,100,和150N 3個級別載荷,測試各組頸椎4-5椎節(jié)在屈曲,伸展,和側(cè)屈狀態(tài)下,頸椎椎體和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的強度,剛度,應(yīng)變,位移,扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能,和極限力學(xué)性能。統(tǒng)計方法采用SPSS10.0計算均值及標(biāo)準(zhǔn)差,給出P值和t檢驗。 研究結(jié)果：人工頸椎間盤由上、下兩個半關(guān)節(jié)構(gòu)成。上半關(guān)節(jié)由凹球體和上基座構(gòu)成,下半關(guān)節(jié)由凸球體和下基座構(gòu)成。凹凸球體分別與上、下基座以燕尾樣結(jié)構(gòu)形成嵌合連接

4、。凹凸球體接觸面為相同半徑的球形關(guān)節(jié)面。上、下基座背面均設(shè)有4個釘刺,基座背面中央有矢狀面脊片,脊片中間網(wǎng)狀鏤空。上、下基座的背面,釘刺,和脊表面有純鈦涂層。凹球體采用超高分子聚乙烯制造,凸球體,上下基座,和鎖緊螺釘采用鈦合金(Ti-6A1-4V)材料制造。人工頸椎間盤矢狀面活動角度為0-9度,冠狀面活動角度為0-8度,橫斷面旋轉(zhuǎn)運動不限。經(jīng)檢測其結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)符合ISO 5834-2,GB/T13810,IS05832-11,IS

5、05832-2,ISO13779-1標(biāo)準(zhǔn)。人工頸椎間盤穩(wěn)定性研究顯示：人工頸椎間盤植入后屈曲伸展運動范圍為9.98度,為正常組屈曲伸展運動范圍的59％(P<0.05),中性區(qū)為2.32度,大于正常組的1.67度(P<0.05);左右側(cè)屈運動范圍為9.43度,為正常組左右側(cè)屈運動的88％(P<0.05),中性區(qū)為2.02度,大于正常組的1.48度(P<0.05);左右旋轉(zhuǎn)運動范圍為13.83度,為正常組左右旋轉(zhuǎn)運動范圍的93％(P<0.0

6、5),中性區(qū)為1.58度,小于正常組的1.98度(P>0.05)。 人工頸椎間盤置換后頸椎應(yīng)力分析顯示：①人工頸椎間盤置換后,椎體平均應(yīng)力在屈曲,伸展,和側(cè)屈時分別減小8％,6％,和8％,與置換前相比無顯著性差異(P>0.05)。置換后小關(guān)節(jié)應(yīng)力比置換前小8％,顯示置換后頸椎強度增加,頸椎穩(wěn)定性得到改善。②人工頸椎間盤置換后,頸椎的軸向剛度和水平剪切剛度分別比置換前增加31％和65％,兩者呈顯著性差異(P<0.05),在屈曲,伸

7、展,和側(cè)屈時均有增加的趨勢。說明人工頸椎間盤置換后抵抗變形的能力增加,頸椎的穩(wěn)定性提高。③人工頸椎間盤置換后,頸椎抗扭力性能加強,頸椎承受扭矩增加21％,扭轉(zhuǎn)剛度增大21％,統(tǒng)計顯示置換前后均呈顯著性差異(<0.05)。④人工頸椎間盤置換后,極限承載能力達到1892N,比置換前提高2％(P>0.05)。 結(jié)論：研制的人工頸椎間盤樣品符合國家內(nèi)植物檢驗標(biāo)準(zhǔn)。在頸椎運動學(xué)方面,人工頸椎間盤植入后,椎節(jié)屈曲伸展運動,左右側(cè)屈運動,和旋