寰枢椎不稳是指寰枢椎结构遭受外伤、畸形、肿瘤、炎症破坏,丧失了正常的生理功能和稳定性,导致寰枢椎脱位或半脱位,合并或继发脊髓、神经根或椎动脉的刺激及压迫症状。造成寰枢椎不稳的原因有：①先天性异常：如寰枢椎发育不良,齿状突畸形,椎间关节和韧带结构的松弛、缺失或不对称等；②创伤性：车祸、高处坠落伤致寰-枢椎体部骨折、寰-枢椎半脱位、Jefferson骨折、Hangman骨折、齿状突骨折、陈旧性创伤致齿状突假关节形成、急性韧带损伤导致真性脱位、慢性韧带损伤等；③病理性：类风湿关节炎、强直性脊柱炎、上颈椎结核等；④肿瘤病变；⑤退行性疾病：骨关节炎等。其中以创伤性寰枢椎不稳最常见。寰枢椎不稳的临床表现：①枕颈部疼痛；②斜颈；③颈髓、延髓损伤：瘫痪,呼吸困难甚至造成生命危险；④椎动脉损伤：影响脑部供血；⑤神经根损伤：神经支配区域相应的体征；⑥病程长者,可有缓慢的进行性的肩胛带、上肢及手内在肌萎缩。寰枢椎不稳具有严重的危险性,易引起上颈髓、神经根、椎动脉受压的症状和体征,可致四肢瘫痪,甚至危及生命,因此常常需手术治疗。寰枢椎不稳定目前临床手术分为后路和前路内固定。其中后路手术主要有：寰枢椎椎板下钢丝技术、椎板夹技术、Magerl关节螺钉技术、后路寰椎侧块枢椎椎弓根钉棒技术。其中早期使用的寰枢椎椎板下钢丝技术、椎板夹技术生物力学性能差,寰椎后弓要求完整,固定不可靠；Magerl关节螺钉技术及后路寰椎侧块枢椎椎弓根钉棒系统力学性能改善,固定可靠,但其对上颈椎先天性后侧骨性结构的缺失、医源性后路骨性结构切除、寰枢椎位置及大小的解剖学变异等病例,后路手术难以进行,需选择前侧入路手术。同时,后路手术对来自脊髓前方的压迫或粘连无能为力,需前路手术减压或松解,一期或二期后路内固定,术中翻身可能造成致命的脊髓损伤,同时也增加了患者的住院费用。前路手术过去主要应用于寰枢椎后侧骨性结构缺失或椎动脉异常而不适合施行后路手术治疗的患者,但经过近年的发展,现已用于各种寰枢椎不稳定,而且具有后路手术不具备的优势。前路经口咽寰枢椎钛板内固定术在内固定的同时可进行前侧松解及减压,临床已广泛用于新鲜及陈旧性创伤性寰枢椎不稳,并取得了一定的疗效。但其致命不足在于该手术是在污染的情况下操作,容易感染,且术中一旦损伤硬脊膜,造成脑脊液漏,感染将难以控制甚至危及生命。因此,对于前路手术,颌下入路成为一种新选择,但目前尚无满意的内固定器械。如经枢椎椎体寰椎侧块螺钉内固定,其进钉时需较大后倾角,容易损伤脊髓与椎动脉,且对枢椎椎体完整性要求较高。寰枢椎前路经关节螺钉内固定,钉道在枢椎体和寰椎侧块中由前内向后外走行,可避免向内穿入椎管损伤脊髓,与椎动脉毗邻不密切,损伤脊髓或椎动脉的风险降低。寰枢椎前路经关节螺钉内固定术目前在我院已推广,取得了较为满意的效果,但该技术的生物力学性能有待进一步提高,而且对枢椎前侧骨质要求高,若为骨质疏松,螺钉易松动脱出,操作困难,寰椎侧块粉碎性骨折者不适宜应用此术式。前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统是我们研制的具有自主知识产权的寰枢椎前路内固定系统(专利号：ZL 2011 2 0134687.X),该系统有复位及锁定功能,采用颌下手术入路,在前路松解、减压的同时行一期内固定,简化了手术操作,增强了内固定的可靠性。本课题通过建立该系统的手术模型,观察此内固定系统与寰枢椎复合体的吻合程度,测定新鲜颈椎标本在失稳条件下行前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定后前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转方向的运动范围,探讨失稳寰枢椎行此内固定的三维稳定性和安全性,为前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定术在临床上的推广应用提供理论依据。第一部分前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统的三维稳定性研究目的通过在新鲜颈椎尸体标本上进行模拟手术,然后在脊柱三维运动机上进行力学实验来评价前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定治疗寰枢椎不稳的三维稳定性,从而为该内固定术式在临床上的推广应用提供生物力学依据。方法8具意外死亡的成年男性颈椎新鲜标本,排除各项颈椎疾患,取材后剔除颈部肌肉组织,保留完整的韧带和关节囊,制成枕骨至颈4椎体(C0～C4)完整状态的实验标本。用聚甲基丙烯酸甲酯(牙托粉)包埋,上方包埋至C0,下方包埋至c4,放于-20℃的冰箱中保存备用。8具标本分别编号,对每具标本分别进行完整状态、齿状突Ⅱ型骨折、前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定、后路寰枢椎椎弓根螺钉固定四种状态下的三维运动范围测定。每具标本先进行正常状态下的三维运动范围测定,再将标本造成寰枢椎不稳定(齿状突Ⅱ型骨折),测试标本在齿状突Ⅱ型骨折状态下的三维运动范围。再对每一标本分别行前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定和后路寰枢椎椎弓根螺钉固定,并测定在不同状态下的三维运动范围。为消除同一标本由于固定方式的先后顺序对实验结果造成的影响,前、后路固定的先后顺序随机进行。生物力学测试标本的三维运动测试在非破坏方式下在脊柱三维运动试验机Spine2000(精确度0.01Nm)上进行,标本定标后,施加2.0Nm的纯力偶矩。通过对标本加载、卸载载荷2.0Nm,测量标本不同状态下的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯及左、右旋转等6个运动方向的运动幅度。各方向加载3次,前2次为消除蠕变影响,第3次精确测量各运动方向的角度位移作为基准值,从而确定标本的运动范围(range of motion,ROM)。由激光三维扫描仪扫描寰枢椎在零载荷至最大载荷状态下的运动情况,记录并输入计算机,分别计算出正常、齿状突Ⅱ型骨折、前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定及后路寰枢椎椎弓根螺钉固定的ROM。结果前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定和后路寰枢椎椎弓根螺钉固定的寰枢椎三维运动范围明显小于正常状态和齿状突Ⅱ型骨折状态(P<0.000)；齿状突Ⅱ型骨折组寰枢椎的前屈、后伸、左右侧弯及左右旋转运动范围较正常组有显著性差异(P<0.000)。前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定和后路寰枢椎椎弓根螺钉固定的寰枢椎三维运动范围无显著统计学差异(前屈P=0.930,后伸P=0.952,左右侧弯P=0.947,左右旋转P=0.950)。前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定和后路寰枢椎椎弓根螺钉固定在前屈、后伸、左右侧弯及左右旋转的ROM稳定指数均无显著差异(P>0.05),二者的三维稳定性均较好。但前路经寰枢关节锁定钛板螺钉固定的寰枢椎三维运动范围较后路寰枢椎椎弓根螺钉固定稍大。结论前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定的寰枢椎三维运动范围均明显小于正常和齿状突Ⅱ型骨折(P<0.000),与后路椎弓根螺钉固定的寰枢椎三维运动运动范围无统计学差异。前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定术后的前屈运动范围为(1.39±0.26)。,后伸运动范围为(1.40±0.22)。,侧弯运动范围为(1.43±0.23)。,旋转运动范围为(1.77±0.34)。,能即刻稳定寰枢椎复合体,明显减小寰枢关节各方向的运动范围,具有良好的生物力学性能。第二部分前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统的解剖学安全性研究目的通过在新鲜颈椎失稳标本行前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定模拟手术,并分析术后经CT三维重建获得的解剖测量数据,评价此内固定系统在临床应用方面的解剖学安全性。方法8具意外死亡的成年男性颈椎新鲜标本,经同前处理后,行前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定模拟手术(具体过程见前),术毕用多层螺旋CT(MSCT)对8具手术模型行2.0mm层厚扫描,将获取的原始数据传至Vitrea 2工作站行CT三维重建技术中的多平面重建(MPR)和容积重建(VR),多平面重建(MPR)后的图像用Vitrea 2工作站自带的测量软件测量不同平面上经寰枢关节螺钉与椎动脉及脊髓的距离、钉尖距寰椎侧块上关节面的距离,同时行数字化摄影(DR),分析前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统临床应用的解剖学安全性。结果前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定术后X线片检查显示锁定钛板与枢椎体吻合良好,螺钉均在骨质内,未进入椎管和横突孔。多层螺旋CT(MSCT)扫描结果显示在横截面A(寰椎横突孔上缘)经寰枢关节螺钉距椎动脉(椎管壁)和脊髓(横突孔内侧壁)最近,分别为(5.35±1.02)mm和(8.55±0.93)mm,与寰椎侧块上关节面距离为(3.45±0.64)mm；横截面B(寰椎横突孔下缘)螺钉与椎动脉和脊髓的距离分别为(5.55±0.99)mm和(8.15±1.03)mm。横截面C(枢椎上关节面下缘)螺钉与椎动脉和脊髓的距离分别为(9.75±1.21)mm和(10.95±1.02)mm。结论前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统能即刻稳定寰枢椎复合体,在寰枢椎骨质内有足够的置钉空间,未伤及椎动脉和脊髓；采用前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统行寰枢椎固定在解剖上是安全可行的,所以前路经寰枢关节锁定钛板螺钉内固定系统在临床应用的安全性良好。