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第一部分矢向轴动态椎弓根钉棒系统固定失稳腰椎的稳定性评价目的探讨使用矢向轴动态椎弓根钉棒系统动态固定单节段失稳腰椎的稳定性效果。材料与方法矢向轴动态椎弓根钉为钛合金材质,锁定连接棒后螺钉保留矢向轴方向活动,矢状面活动＜20°。选取6具小牛胸腰椎标本(T11～L5),每具标本按顺序依次制成完整脊柱、半椎板减压单侧动态固定(L3,4左侧半椎板减压,L3,4左侧各置入1枚矢向轴动态椎弓根钉,上连接棒并锁定)、半椎板减压失稳(前一模型拆除连接棒)、全椎板减压动态固定(L3,4全椎板减压,置入右侧2枚矢向轴动态椎弓根钉,双侧上连接棒并锁定)、全椎板减压坚强固定(L3,4全椎板减压,4枚矢向轴动态椎弓根钉更换为传统椎弓根钉,双侧上连接棒并锁定)、全椎板减压失稳(前一模型拆除连接棒)6组试验模型,并在8Nm的纯力偶矩作用下分别进行屈伸、侧弯、旋转活动,检测其运动范围。实验结果半椎板减压状态及全椎板减压状态,标本在三个平面内的运动范围均较完整脊柱组显著增加且有统计学意义(P<0.05);半椎板减压单侧动态固定组与完整脊柱组比较,屈伸、侧弯、旋转运动范围均有减少且有显著差异(P＜0.05);全椎板减压双侧动态固定组与全椎板减压双侧坚强固定组在屈伸、侧弯及旋转各方向上,均较完整脊柱组显著减少(P＜0.05);全椎板减压双侧动态固定组与全椎板减压双侧坚强固定组在屈伸、侧弯各方向上运动范围比较均显著增加(P＜0.05),旋转方向上运动范围有增加但没有显著差异(P＞0.05)。结论矢向轴动态椎弓根钉棒系统单侧固定半椎板减压或双侧固定全椎板减压失稳腰椎,较完整脊柱均可降低屈伸、侧弯和旋转方向上的运动范围,提供即刻的稳定性,又能保留适宜活动范围。第二部分矢向轴动态椎弓根钉棒系统固定失稳腰椎有限元分析目的利用有限元方法对矢向轴动态椎弓根钉棒系统固定腰椎失稳模型的生物力学特性进行评价,为此动态内固定系统临床应用提供理论及生物力学基础。材料与方法采用预先获取的健康成年中国男性志愿者的腰椎CT数据建立腰椎正常模型及L4,5失稳模型。根据矢向轴动态椎弓根钉棒系统和坚强椎弓根钉棒系统的材料参数计算和构建有限元模型,并将其导入已通过验证的腰椎失稳模型,分别构建L4,5单节段动态固定模型和坚强固定模型。约束L5椎体下终板,在轴向500N载荷和10N·m力矩下分别模拟人体腰椎正常生理轴向载荷、前屈、后伸、侧弯和旋转五种工况,分别记录4种模型轴向载荷工况下L4,5轴向位移及后四种工况下L4,5固定节段及L3,4邻近节段活动度、椎间盘应力、邻近节段小关节的应力和器械应力,并进行分析比较。结果矢向轴动态椎弓根钉棒系统固定失稳腰椎可让固定节段椎间关节留有大于坚强固定组、小于完整脊柱组运动范围的适当活动度,对邻近节段腰椎活动度的影响也小于坚强固定组,同时固定节段椎间盘应力较坚强固定组大,器械应力却小于坚强椎弓根钉棒系统,邻近节段腰椎间盘及椎间小关节应力也小于坚强固定组。结论应用矢向轴动态椎弓根钉棒系统固定失稳腰椎,既保留了腰椎固定节段适当活动性,又能提供即刻的稳定性;同时该系统与脊柱合力承担载荷,能有效避免因术后应力遮挡及器械应力集中引起的内固定失效等并发症;它也能降低邻近节段椎间盘及椎间关节的应力,对邻近节段腰椎活动度影响也较坚强固定小,理论上有利于减少和预防邻近节段退变。