新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤治療寰樞椎不穩(wěn)的基礎(chǔ)與臨床研究.pdf

1、目的(1)測(cè)試自行設(shè)計(jì)的寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定的生物力學(xué)穩(wěn)定性，并與德國蛇牌SSE掛鉤的生物力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比；(2)測(cè)試自行設(shè)計(jì)的寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定的材料疲勞特性，并與德國蛇牌SSE掛鉤的材料疲勞特性進(jìn)行對(duì)比；(3)參照其它頸椎的三維重建方法，重建環(huán)樞椎復(fù)合體的三維圖像，因?yàn)槿S顯示是可視化的核心，只有三維顯示才使可視化成為真正意義上的可視；(4)利用環(huán)樞椎復(fù)合體結(jié)構(gòu)的三維模型進(jìn)行有限元運(yùn)算，以研究

2、外力作用時(shí)環(huán)樞椎復(fù)合體的內(nèi)部應(yīng)力變化以及新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤內(nèi)部應(yīng)力變化；(5)從臨床實(shí)踐方面分析寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤的治療效果。從而使基于計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的力學(xué)結(jié)果與臨床應(yīng)用相互應(yīng)證，為寰樞椎不穩(wěn)的合理治療提供一種新的有效方法和手段。 方法(1)試驗(yàn)分成6組：正常狀態(tài)組、寰樞椎不穩(wěn)組、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定組、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組、德國蛇牌SSE掛鉤固定組、德國蛇牌SSE

3、掛鉤疲勞組。所有8例標(biāo)本均參加該6組試驗(yàn)，采用重復(fù)測(cè)量的方法，依次進(jìn)行正常對(duì)照組試驗(yàn)、寰樞椎不穩(wěn)無固定對(duì)照組試驗(yàn)、寰樞椎不穩(wěn)德國蛇牌SSE掛鉤固定組試驗(yàn)、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤組試驗(yàn)，最后進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。利用SPSS10.0軟件包(第一軍醫(yī)大學(xué)統(tǒng)計(jì)教研室)對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的方差分析，組間兩兩比較采用LSD法，差異統(tǒng)計(jì)性標(biāo)準(zhǔn)置于0.05。(2)建立上頸椎計(jì)算機(jī)三維仿真模型： 取一成年男性尸體頸椎(C0-C3)標(biāo)本

4、，事先通過CT掃描排除標(biāo)本存在頸椎疾患解剖異常，剔除肌肉等軟組織，保留各節(jié)段頸椎韌帶及關(guān)節(jié)囊。然后包埋固定標(biāo)本，在標(biāo)本上安置寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤，然后標(biāo)本在64排螺旋CT工作平臺(tái)掃描，層距1mm。圖像通過螺旋CT工作站預(yù)處理，以消除金屬內(nèi)固定偽影。掃描結(jié)果保存為BMP灰度圖。利用64排螺旋CT工作平臺(tái)PHILIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體素重建法重建上頸椎有效計(jì)算機(jī)三維仿真模型，并模擬寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤在上頸椎計(jì)算機(jī)三維仿

5、真模型上的安置。(3)根據(jù)文獻(xiàn)，對(duì)材料屬性以及單元類型、實(shí)常數(shù)賦值。模型包含皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、終板、椎間盤、小關(guān)節(jié)、韌帶等。劃分網(wǎng)格后分別對(duì)寰樞椎不穩(wěn)上頸椎有限元模型和加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后的上頸椎有限元模型進(jìn)行X軸(冠狀軸)、Y軸(矢狀軸)加載負(fù)荷200N，對(duì)比寰樞椎不穩(wěn)上頸椎有限元模型和加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后的上頸椎有限元模型在相同載荷下位移和應(yīng)力分布的變化。(4)臨床部分：寰樞椎不穩(wěn)患者8例，其中男7例，

6、女1例；年齡33～59歲，平均年齡48歲。8例患者中先天性寰樞椎脫位3例，外傷性骨折脫位5例；外傷患者中，2例為齒狀突Ⅱ型骨折伴寰椎后脫位，3例為寰椎橫韌帶斷裂伴寰椎前脫位。所有患者術(shù)前均做MRI及X線檢查，包括正側(cè)位片及開口位片。術(shù)前采用顱骨牽引使脫位的寰樞椎復(fù)位。術(shù)后拆除骨牽引，頸圍固定3個(gè)月。隨訪觀察并紀(jì)錄患者術(shù)后癥狀緩解情況。 結(jié)果(1)在前屈/后伸狀態(tài)下，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定組與德國蛇牌SSE掛鉤固定

7、組差異無統(tǒng)計(jì)性意義(P=0.595)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組與德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組差異無統(tǒng)計(jì)性意義(P=0.239)，其余各組之間差異有統(tǒng)計(jì)性意義(P＜0.05)。(2)在側(cè)彎狀態(tài)下，正常狀態(tài)組與寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定組差異無統(tǒng)計(jì)性意義(P=0.053)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組與德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組差異無統(tǒng)計(jì)性意義(P=0.575)，其余各組之間差異有統(tǒng)計(jì)性意義(P＜0

8、.05)。(3)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，正常狀態(tài)組、寰樞椎不穩(wěn)組、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定組、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組、德國蛇牌SSE掛鉤固定組、德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組6個(gè)組之間，各組之間差異有統(tǒng)計(jì)性意義(P＜0.05)。(4)利用64排螺旋CT工作平臺(tái)執(zhí)行體素重建法重建上頸椎有效計(jì)算機(jī)三維仿真模型；執(zhí)行分割和邊緣處理運(yùn)算可計(jì)算出寰樞椎三維仿真模型和上頸椎椎體三維仿真模型；執(zhí)行組件操作功能模塊可模擬寰樞椎不穩(wěn)新

9、型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤在上頸椎計(jì)算機(jī)三維仿真模型上的安置。執(zhí)行模型旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)操作可顯示觀察椎管內(nèi)三維仿真效果。執(zhí)行計(jì)算機(jī)和軟件自動(dòng)分割與手動(dòng)分割相結(jié)合，并利用系統(tǒng)自帶配準(zhǔn)模型庫，可重建顯示十字韌帶、翼狀韌帶，前縱韌帶和椎間盤等結(jié)構(gòu)。(5)Y軸(矢狀軸)加載負(fù)荷200N后運(yùn)算出寰樞椎不穩(wěn)加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后在屈曲條件下的應(yīng)力分布，以應(yīng)力等值線圖表示。寰樞椎不穩(wěn)在屈曲條件下的最大應(yīng)力為38.75MPa，高應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)在前柱結(jié)構(gòu)

10、。寰樞椎不穩(wěn)加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后在屈曲條件下的的最大應(yīng)力為24.49MPa，前柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力降低，在后柱樞椎棘突固定處以及寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤接觸處出現(xiàn)應(yīng)力升高，記憶合金傳遞應(yīng)力效果較好，顯示記憶合金內(nèi)部應(yīng)力分布均勻：X軸(冠狀軸)加載負(fù)荷200N，運(yùn)算出寰樞椎不穩(wěn)在側(cè)彎條件下應(yīng)力分布，以應(yīng)力等值線圖表示；運(yùn)算出寰樞椎不穩(wěn)加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后在側(cè)彎條件下的應(yīng)力分布，以應(yīng)力等值線圖表示。加載記憶合金前

11、最大應(yīng)力為45.81MPa，加載記憶合金后最大應(yīng)力為27.46MPa。寰樞椎不穩(wěn)在加載記憶合金前出現(xiàn)前柱高應(yīng)力區(qū)，在加載記憶合金后范圍縮小，樞椎與第三頸椎接觸處仍有小范圍對(duì)抗性高應(yīng)力區(qū)(右側(cè))。后視圖顯示樞椎棘突在加載記憶合金后抵抗側(cè)彎拉伸應(yīng)力區(qū)域偏向左側(cè)，拉伸應(yīng)力沿記憶合金內(nèi)固定傳導(dǎo)。(6)8例患者有7例獲隨訪，隨訪時(shí)間6～18個(gè)月，平均11.8個(gè)月。2例四肢無力、走路不穩(wěn)及雙上肢麻木患者術(shù)后完全緩解，1例雙上肢無力、麻木患者術(shù)后完全

12、緩解，3例外傷性截癱患者癥狀明顯改善，可自行大小便，1例頸部癥狀消失。療效評(píng)定采用NASCIS評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，7例患者中，療效為優(yōu)的患者4例，3例療效為良。 結(jié)論(1)寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤組具有良好的術(shù)后即時(shí)穩(wěn)定性。其中寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定組與德國蛇牌SSE掛鉤固定組屈伸穩(wěn)定性相當(dāng)，差異無統(tǒng)計(jì)性意義(P=0.595)；側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差異有統(tǒng)計(jì)性意義(P＜0.05)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤側(cè)

13、彎穩(wěn)定性(1.45±0.25)不及德國蛇牌SSE掛鉤(0.79±0.15)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性(5.08±0.68)優(yōu)于德國蛇牌SSE掛鉤(8.01±1.21)。(2)寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤具有與德國蛇牌SSE掛鉤大體相當(dāng)?shù)目蛊谛阅埽渲星鞝顟B(tài)下寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組與德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組差異無顯著性意義(P=0.239)；側(cè)彎狀態(tài)下寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固

14、定疲勞組與德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組差異無顯著性意義(P=0.575)；旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定疲勞組與德國蛇牌SSE掛鉤疲勞組差異有統(tǒng)計(jì)意義(P＜0.05)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤疲勞后旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性(11.34±0.97)優(yōu)于德國蛇牌SSE掛鉤疲勞后的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性(16.20±1.00)。(3)寰樞椎不穩(wěn)在屈曲條件下的最大應(yīng)力為38.75MPa，高應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)在前柱結(jié)構(gòu)。寰樞椎不穩(wěn)加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金

15、頸椎夾鉤后在屈曲條件下的的最大應(yīng)力為24.49MPa，前柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力降低，顯示在加載樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后對(duì)抗Y軸(矢狀軸)不穩(wěn)的效應(yīng)。在后柱樞椎棘突固定處以及寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤接觸處出現(xiàn)應(yīng)力升高，記憶合金傳遞應(yīng)力效果較好，顯示記憶合金本身具有較好的材料力學(xué)特點(diǎn)。寰樞椎不穩(wěn)在側(cè)彎條件下加載記憶合金前最大應(yīng)力為45.81MPa，加載記憶合金后最大應(yīng)力為27.46MPa。顯示在加載樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后對(duì)抗X軸(冠

16、狀軸)不穩(wěn)的效應(yīng)。對(duì)比寰樞椎不穩(wěn)上頸椎有限元模型和加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后的上頸椎有限元模型在側(cè)彎載荷下應(yīng)力分布的變化，可揭示寰樞椎不穩(wěn)在加載記憶合金后穩(wěn)定性增加，應(yīng)力峰值降低，應(yīng)力分布趨于均勻。(4)本組8例患者中先天性寰樞椎脫位3例，外傷性骨折脫位5例，均采用自行研制的記憶合金頸椎后路頸椎夾鉤固定，7例隨訪患者中，療效為優(yōu)4例，良3例；術(shù)后4-8個(gè)月后7例植骨均融合；隨訪中未發(fā)現(xiàn)并發(fā)癥的發(fā)生。記憶合金頸椎后路頸椎夾鉤價(jià)格