一、研究目的胸腰椎爆裂性骨折临床发生率较高,多由高处坠落伤胸腰段受轴向暴力所致,有一定的致残率。胸腰椎爆裂性骨折的治疗方法较多,而临床疗效报道却各不相同,后路短节段固定治疗胸腰椎爆裂骨折已被学术界广泛接受的手术方式,因后路短节段固定后伤椎椎体内的骨缺损导致前中柱其失去支撑作用,术后有较高的失败率,促使国内外学者对胸腰椎爆裂骨折的治疗进行了各种不同的尝试和探索,并提出了很多改进方法,一些新技术、新手段相继应用于临床。但这些方法的疗效仍有待进一步临床观察。我们对传统后路短节段固定方法进行改良,即采用短节段固定后再经伤椎一侧椎弓根置钉固定联合另一侧椎弓根椎体内自体植骨治疗胸腰椎爆裂骨折,而经伤椎一侧椎弓根固定和自体植骨后脊柱的稳定性改变尚未见相关的生物力学研究报告,该术式的临床应用还不够广泛,病例基数小,手术的安全性、有效性、可靠性有待进一步验证,手术适应症的标准还需进行探讨,远期疗效尚需进一步观察。本文拟通过生物力学实验和临床病例两个方面研究达到以下目的:①了解伤椎单侧椎弓根置钉固定和植骨后几种状态下ROM的变化,从生物力学角度评价该术式对胸腰椎稳定性的影响。②探讨该术式的有效性、可靠性和避免并发症发生的方法。③提出该术式的手术适应症和禁忌症。二、材料与方法1.取12具新鲜小牛的胸腰段脊柱标本(T11-T3),拍摄正侧位X光片,排除骨病后,剔除所有肌肉组织,保留椎间盘、韧带的完整性,采用树脂包埋法及重物逐级撞击法制作椎体爆裂骨折模型,对爆裂骨折标本进行观察和测量,拍摄X光片,并进行CT扫描证实骨折成立。2.将12具标本随机分为2组,每组设定为A、B、C、D、4种状态,A:正常状态,B:骨折状态,C:固定状态,D:固定+植骨状态,标本重复应用,每组标本按照由A→D的顺序进行。在标本上固定标志后,通过加载盘对标本施加4.0 N.m的纯力偶矩,应用脊柱三维运动试验机模拟人体进行前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转等活动,以三维激光扫描仪摄取标本在零载荷与最大载荷下伤椎上下相邻节段的运动范围(Range of motion,ROM),并用相应软件系统进行图像分析与数据转换,比较各种状态下ROM值的变化,分析两种固定及固定联合植骨状态下对椎体稳定性的影响。在MTS-858材料机上进行轴向压缩刚度实验,测定不同载荷下,标本抵抗轴向变形的能力。数据采用SPSS13.0进行统计学处理。3.采用爆裂性骨折Denis分类,对52例爆裂骨折患者分别进行短节段固定联合伤椎椎体内自体植骨(25例)和短节段固定联合伤椎单侧椎弓根固定和植骨(27例)治疗后进行回顾性分析研究,52例患者均为单体爆裂性骨折,分别评估患者术前、术后一周及术后一年的脊柱后凸角(Cobb角)、椎体前缘压缩比、伤椎椎体平移率及按照Denis疼痛评分分级(Denis Pain and Work Scale)评价患者术后疼痛恢复情况,脊髓功能恢复情况按照美国脊髓损伤协会(American Spinal Injury Association,ASIA)分级评分标准来进行评定。三、结果1.生物力学实验中,对2组标本进行载荷-位移及轴向压缩刚度分析显示爆裂骨折患者固定和植骨后(4钉固定、5钉固定、4钉固定+植骨、5钉固定+植骨)脊柱的生物力学稳定性有了显著提高,与术前比较差异有统计学意义(P<0.05)。2.伤椎单侧固定和植骨后爆裂骨折的稳定性在脊柱前屈和旋转方面与传统短节段固定相比较有了较好的提高,两组间差异有统计学意义(P<0.05),在后伸和侧弯稳定性差异无明显统计学意义(P>0.05)。伤椎椎体内自体植骨后对爆裂骨折的稳定性能影响不大,植骨前后差异无明显统计学意义(P>0.05)。3.临床应用两种固定和植骨方法治疗胸腰椎爆裂骨折患者术后cobb角、椎体前缘高度、椎体平移率与术前比较差异有明显统计学意义(P<0.05),两组间差异无明显统计学意义(P>0.05),术后末次随访时cobb角、椎体平移率两组间差异有统计学意义(P<0.05)。四、结论1.生物力学研究表明两种固定和植骨方式术后均能提高爆裂骨折的稳定性,而采用经伤椎椎弓根单侧固定和植骨治疗胸腰椎爆裂性骨折可以较好的改善伤椎的生物力学稳定性、有效的重建了伤椎前柱的支撑力,减少了内固定系统的应力负担载荷。2.把握好适应症,经伤椎椎弓根单侧固定和椎体内自体打压植骨联合椎管减压治疗胸腰椎爆裂骨折,术式安全可行,可以有效的恢复伤椎椎体高度和重建前中柱的稳定性,增加了椎体载荷强度,有利于椎弓根钉棒系统的稳定;可以较好的对脱位的骨折椎体进行复位,并维持其稳定性,也减少了椎管加压后伤椎椎体潜在不稳定所致的神经及脊髓损伤发生的可能性。对于短节段固定后内固定松脱、断裂、椎体复位高度丢失等失败率起了很好的预防作用。