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

1、目的(1)測試自行設計的寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤固定的生物力學穩(wěn)定性，并與德國蛇牌SSE掛鉤的生物力學穩(wěn)定性進行對比；(2)測試自行設計的寰樞椎不穩(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行對比；(3)參照其它頸椎的三維重建方法，重建環(huán)樞椎復合體的三維圖像，因為三維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)樞椎復合體結構的三維模型進行有限元運算，以研究

2、外力作用時環(huán)樞椎復合體的內部應力變化以及新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤內部應力變化；(5)從臨床實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。從而使基于計算機虛擬技術的力學結果與臨床應用相互應證，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例標本均參加該6組試驗，采用重復測量的方法，依次進行正常對照組試驗、寰樞椎不穩(wěn)無固定對照組試驗、寰樞椎不穩(wěn)德國蛇牌SSE掛鉤固定組試驗、寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤組試驗，最后進行疲勞試驗。利用SPSS10.0軟件包(第一軍醫(yī)大學統(tǒng)計教研室)對測量的結果進行重復測量的方差分析，組間兩兩比較采用LSD法，差異統(tǒng)計性標準置于0.05。(2)建立上頸椎計算機三維仿真模型： 取一成年男性尸體頸椎(C0-C3)標本

4、，事先通過CT掃描排除標本存在頸椎疾患解剖異常，剔除肌肉等軟組織，保留各節(jié)段頸椎韌帶及關節(jié)囊。然后包埋固定標本，在標本上安置寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤，然后標本在64排螺旋CT工作平臺掃描，層距1mm。圖像通過螺旋CT工作站預處理，以消除金屬內固定偽影。掃描結果保存為BMP灰度圖。利用64排螺旋CT工作平臺PHILIPS計算機系統(tǒng)體素重建法重建上頸椎有效計算機三維仿真模型，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算機三維仿

5、真模型上的安置。(3)根據文獻，對材料屬性以及單元類型、實常數賦值。模型包含皮質骨、松質骨、終板、椎間盤、小關節(jié)、韌帶等。劃分網格后分別對寰樞椎不穩(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行X軸(冠狀軸)、Y軸(矢狀軸)加載負荷200N，對比寰樞椎不穩(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。所有患者術前均做MRI及X線檢查，包括正側位片及開口位片。術前采用顱骨牽引使脫位的寰樞椎復位。術后拆除骨牽引，頸圍固定3個月。隨訪觀察并紀錄患者術后癥狀緩解情況。 結果(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)計性意義(P=0.239)，其余各組之間差異有統(tǒng)計性意義(P＜0.05)。(2)在側彎狀態(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)計性意義(P=0.575)，其余各組之間差異有統(tǒng)計性意義(P＜0

8、.05)。(3)在旋轉狀態(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個組之間，各組之間差異有統(tǒng)計性意義(P＜0.05)。(4)利用64排螺旋CT工作平臺執(zhí)行體素重建法重建上頸椎有效計算機三維仿真模型；執(zhí)行分割和邊緣處理運算可計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算機三維仿真模型上的安置。執(zhí)行模型旋轉、移動操作可顯示觀察椎管內三維仿真效果。執(zhí)行計算機和軟件自動分割與手動分割相結合，并利用系統(tǒng)自帶配準模型庫，可重建顯示十字韌帶、翼狀韌帶，前縱韌帶和椎間盤等結構。(5)Y軸(矢狀軸)加載負荷200N后運算出寰樞椎不穩(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力分布，以應力等值線圖表示。寰樞椎不穩(wěn)在屈曲條件下的最大應力為38.75MPa，高應力區(qū)出現(xiàn)在前柱結構

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力為24.49MPa，前柱結構應力降低，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)應力升高，記憶合金傳遞應力效果較好，顯示記憶合金內部應力分布均勻：X軸(冠狀軸)加載負荷200N，運算出寰樞椎不穩(wěn)在側彎條件下應力分布，以應力等值線圖表示；運算出寰樞椎不穩(wěn)加載寰樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后在側彎條件下的應力分布，以應力等值線圖表示。加載記憶合金前

11、最大應力為45.81MPa，加載記憶合金后最大應力為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抗性高應力區(qū)(右側)。后視圖顯示樞椎棘突在加載記憶合金后抵抗側彎拉伸應力區(qū)域偏向左側，拉伸應力沿記憶合金內固定傳導。(6)8例患者有7例獲隨訪，隨訪時間6～18個月，平均11.8個月。2例四肢無力、走路不穩(wěn)及雙上肢麻木患者術后完全緩解，1例雙上肢無力、麻木患者術后完全

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。療效評定采用NASCIS評分標準，7例患者中，療效為優(yōu)的患者4例，3例療效為良。 結論(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后即時穩(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，差異無統(tǒng)計性意義(P=0.595)；側彎和旋轉穩(wěn)定性差異有統(tǒng)計性意義(P＜0.05)，寰樞椎不穩(wěn)新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤側

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掛鉤大體相當的抗疲勞性能，其中屈伸狀態(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穩(wěn)定性(11.34±0.97)優(yōu)于德國蛇牌SSE掛鉤疲勞后的旋轉穩(wěn)定性(16.20±1.00)。(3)寰樞椎不穩(wěn)在屈曲條件下的最大應力為38.75MPa，高應力區(qū)出現(xiàn)在前柱結構。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力為24.49MPa，前柱結構應力降低，顯示在加載樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后對抗Y軸(矢狀軸)不穩(wěn)的效應。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)應力升高，記憶合金傳遞應力效果較好，顯示記憶合金本身具有較好的材料力學特點。寰樞椎不穩(wěn)在側彎條件下加載記憶合金前最大應力為45.81MPa，加載記憶合金后最大應力為27.46MPa。顯示在加載樞椎新型形態(tài)記憶合金頸椎夾鉤后對抗X軸(冠

16、狀軸)不穩(wěn)的效應。對比寰樞椎不穩(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彎載荷下應力分布的變化，可揭示寰樞椎不穩(wěn)在加載記憶合金后穩(wěn)定性增加，應力峰值降低，應力分布趨于均勻。(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；術后4-8個月后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格