自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎釘棒系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用.pdf

1、目的：
　　對(duì)于寰樞椎失穩(wěn)患者，堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定是目前最有效的治療方式。目前寰樞椎內(nèi)固定方式眾多，但以寰椎椎后路釘棒內(nèi)固定的三維穩(wěn)定性最佳。目前傳統(tǒng)的寰樞椎后路釘棒系統(tǒng)中的連接棒為圓柱形，為了提高復(fù)位效果，連接棒預(yù)彎的弧度較大，術(shù)中擰螺母固定時(shí)易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，需要額外的輔助器械反復(fù)多次調(diào)節(jié)，很有可能因器械把持不穩(wěn)而造成脊髓的過(guò)度騷擾和意外損傷。為簡(jiǎn)化手術(shù)操作，提高手術(shù)安全性，我們自行設(shè)計(jì)了新型自行防旋轉(zhuǎn)脊柱后路內(nèi)固定棒裝置，對(duì)其進(jìn)行有限元

2、生物力學(xué)性能的初步分析及人體頸椎標(biāo)本的三維生物力學(xué)穩(wěn)定性分析，并與傳統(tǒng)的釘棒內(nèi)固定裝置進(jìn)行相應(yīng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性比較，評(píng)價(jià)新型自行防旋轉(zhuǎn)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性，以期對(duì)其的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。主要研究目的包括：
　　1.創(chuàng)建新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的三維有限元模型并分析有限元模型條件下內(nèi)固定釘棒系統(tǒng)的生物力學(xué)性能。
　　2.建立新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的新鮮人體頸椎標(biāo)本模型，評(píng)估新型釘棒系統(tǒng)

3、的三維生物力學(xué)穩(wěn)定性。
　　3.新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的初步臨床應(yīng)用，評(píng)估新型內(nèi)固定系統(tǒng)的安全性和有效性。
　　材料與方法：
　　1、寰樞椎后路內(nèi)固定系統(tǒng)有限元模型的建立和分析：選擇1例健康成年女性志愿者，排除頸椎腫瘤、感染及畸形等情況后行枕骨底到樞椎(C0-2)薄層CT掃描，獲取圖片125張，以Dicom格式保存。應(yīng)用三維模型軟件如Mimics10.01、Geomagic Studio2013、Sol

4、idWorks2012與Abaqus6.14軟件創(chuàng)建完整的新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的有限元分析模型，并對(duì)其進(jìn)行生物力學(xué)性能分析。運(yùn)算所得的應(yīng)力數(shù)值均為計(jì)量資料，記錄為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（(x)±s）,采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)應(yīng)力均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)性及方差齊型。兩種釘棒系統(tǒng)的連接棒之間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P值設(shè)為0.05。
　　2、寰樞椎后路內(nèi)固定系統(tǒng)生物力學(xué)三維穩(wěn)定性測(cè)試：選取新鮮人體頸椎標(biāo)本6具，切

5、斷寰椎橫韌帶、齒狀突韌帶、翼狀韌帶等上頸椎韌帶組織，建立寰樞椎失穩(wěn)模型，對(duì)每具標(biāo)本先后應(yīng)用兩種釘棒系統(tǒng)進(jìn)行固定：A組（常規(guī)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定）、B組(新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定），A、B兩組進(jìn)行組間活動(dòng)度比較并分別于N1（寰樞椎正常模型）和N2組（寰樞椎失穩(wěn)模型）進(jìn)行比較。在脊柱三維運(yùn)動(dòng)機(jī)上比較上頸椎的屈伸、側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)三維穩(wěn)定性。
　　3、自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的初步臨床應(yīng)用：選取6例寰樞椎失穩(wěn)患者，簽署手術(shù)

6、知情同意書(shū)后，對(duì)6例患者均行術(shù)前常規(guī)頸椎張口位、正側(cè)位及頸椎過(guò)伸過(guò)屈位X片、寰樞椎CT與MRI平掃等檢查，明確寰樞椎脫位、齒狀突骨折移位及脊髓受壓部位和程度等情況，制定相應(yīng)的釘棒內(nèi)固定手術(shù)方案后行手術(shù)治療，術(shù)中行X片透視明確新型釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的置入情況;術(shù)后復(fù)查頸椎X片及頸椎CT片，進(jìn)一步明確內(nèi)固定情況及寰樞椎脫位復(fù)位與骨折移位復(fù)位和愈合的情況。
　　結(jié)果：
　　1、有限元模型分析結(jié)果：有限元分析結(jié)果顯示兩種內(nèi)固定系統(tǒng)均未出

7、現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且主要的應(yīng)力分布區(qū)域均為螺釘根部與骨質(zhì)結(jié)合部，連接棒與螺釘U(kuò)型槽結(jié)合部。新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路內(nèi)固定裝置的應(yīng)力均值高于傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定裝置，兩種內(nèi)固定系統(tǒng)的應(yīng)力均值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，但均未超過(guò)鈦合金的屈服強(qiáng)度(795-827MPa)和極限強(qiáng)度(860-896MPa)。
　　2、生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對(duì)兩種內(nèi)固定裝置行體外（尸體）實(shí)驗(yàn)的三維生物力學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試，在前屈穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B)間無(wú)

8、統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05);在后伸穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05);在左側(cè)屈穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05);在右側(cè)屈穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05);在左旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B

9、)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05);在右旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性上，兩種固定方式(A、B)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，均優(yōu)于對(duì)照組N1和N2(P＜0.05)。
　　3、初步臨床應(yīng)用：本組6例患者均成功施行寰樞椎后路釘棒復(fù)位內(nèi)固定術(shù)，其中植骨融合固定5例，非融合固定1例。手術(shù)時(shí)間60～145mins，平均手術(shù)時(shí)間92mins;術(shù)中出血30～75ml，平均術(shù)中出血量45ml，無(wú)椎動(dòng)脈及脊髓損傷。新型內(nèi)固定裝

10、置的螺釘、連接棒均一次置入到位，擰緊螺母固定時(shí)能自行防旋轉(zhuǎn)，無(wú)需持棒器及額外的輔助器械把持及反復(fù)調(diào)試連接棒方向。術(shù)后復(fù)查X線片、CT及MRI結(jié)果顯示寰樞椎脫位復(fù)位、骨折愈合良好，脊髓壓迫解除。
　　結(jié)論：
　　1、新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合生物力學(xué)的要求;2、新型自行防旋轉(zhuǎn)寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)和常規(guī)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)的生物力學(xué)三維穩(wěn)定性相當(dāng)，新型內(nèi)固定系統(tǒng)能為寰樞椎的骨性融合提供堅(jiān)強(qiáng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性;3