论文部分内容阅读
研究目的1．利用离体生物力学方法，建立寰枢椎不稳的全颈椎尸体标本模型，对比5种不同寰枢椎后路内固定技术的寰枢椎稳定性。2．建立包含韧带、椎间盘、小关节囊等结构的全颈椎三维有限元模型，模型验证并加载5种不同的寰枢椎后路内固定，对比不同内固定后寰枢椎的稳定性、加载不同的内固定在寰枢椎各向活动中的应力及对下颈椎活动度、椎间盘及小关节囊压力。研究方法1．选取6具新鲜人尸体全颈椎标本，建立寰枢椎正常及失稳模型，通过5种不同的寰枢椎后路内固定技术重建脊柱稳定性，这5种不同的内固定分组为：右侧C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉左侧C1椎板钩+C2椎弓根螺钉（LPS+HPS组）；右侧C1侧块+C2椎弓根左侧MARGEL经关节螺钉；（LPS+TA组）；右侧C1侧块+C2椎弓根螺钉左侧C1椎板钩+MARGEL经关节螺钉（LPS+HTA组）；右侧C1侧块螺钉+C2椎板螺钉左侧C1椎板钩+C2椎板螺钉（LILS+HILS组）；双侧C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉（LPS）组。对比不同寰枢椎后路内固定工况与正常标本模型、失稳标本模型在前屈、后伸、左右侧屈、左右扭转6个方向上的活动度。2．利用三维有限元软件建立包含上颈椎韧带、全颈椎椎间盘、小关节关节囊的全颈椎三维有限元模型并验证，在正常三维有限元模型加载5种不同的寰枢椎后路内固定，这5种不同的内固定分组为：右侧C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉左侧C1椎板钩+C2椎弓根螺钉（LPS+HPS组）；右侧C1侧块+C2椎弓根左侧MARGEL经关节螺钉；（LPS+TA组）；右侧C1侧块螺钉+C2椎弓根左侧C1椎板钩+MARGEL经关节螺钉（LPS+HTA组）；右侧C1侧螺钉块+C2椎板螺钉左侧C1椎板钩+C2椎板螺钉（LILS+HILS组）；双侧C1椎板钩+C2椎弓根螺钉（HPS）组。对比不同内固定组及正常模型寰枢椎在前屈、后伸、左右侧屈、左右扭转6个方向上的活动度，对比不同寰枢椎后路内固定应力集中，分析不同内固定工况对下颈椎活动度、椎间盘及小关节囊压力。结果1、离体生物力学结果：失稳模型在各个标本上均表现出明显寰枢椎不稳，所有标本加载5中不同内固定后均表现出较好的寰枢椎稳定性，活动度与失稳模型对比在各个方向上均有明显降低，LPS+TA组和LPS+HTA组均表现出优异的稳定性，而且较对照组LPS相比活动度都有降低，尽管结果无明显差异；其次，LPS+HPS组与对照LPS组相比，左侧扭转活动度有显著性差异，其他各向活动度限制均较为理想。LILS+HILS组在寰枢椎各向活动上的限制交叉，稳定性较其他内固定组最差。2、三维有限元实验结果：本实验通过建立包含韧带、关节囊、椎间盘的全颈椎三维有限元模型，模型验证有效。对比寰枢椎固定后不同内固定工况在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左扭转、右扭转6各方向上的活动度，5种寰枢椎固定术式均可以有效提高寰枢椎稳定性，显著降低手术节段活动度。其中LPS+HTA组稳定性最好，其次为LPS+TA组，采用椎板钩的术式稳定性均稍弱，这种差异性在颈椎侧弯时尤为明显，但是5种不同的内固定方式在6个方向上的活动度无明显差别，对照离体生物力学实验，结果基本吻合。LPS+HTA组及LPS+TA组经关节螺钉在各向活动中明显限制寰枢椎活动并产生较大的应力集中；LPS+HPS组在左右侧弯方向活动时右侧后路钛棒有较明显的应力集中。HPS组内固定应力集中主要集中在双侧C2椎弓根钉尾及后路钛棒，而LILS+HILS组在各向活动中应力集中并不明显。手术节段行固定融合后，邻近节段均会出现代偿运动，活动度增大，椎间盘应力增高，小关节接触压强增大。结论1. Harms技术结合Magerl螺钉技术（LPS+TA）及C1椎板钩技术（LPS+HTA）生物力学稳定性在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左扭转及右扭转6个方向具有最佳的力学稳定性，在后路非对称内固定选择中可以作为最为理想的内固定技术加以应用；右侧C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉左侧C1椎板钩+C2椎弓根螺钉（LPS+HPS组）与对照组双侧C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉（LPS组）相比，左侧扭转活动度有显著性差异，其他各向活动度限制均较为理想。因此，本组非对称内固定技术可以作为进行双侧Harms技术后路固定时，单侧C1侧块无法螺钉置入的替代技术；右侧C1侧块螺钉+C2椎板螺钉左侧C1椎板钩+C2椎板螺钉（LILS+HILS组）在寰枢椎各向活动上的限制交叉，稳定性较其他内固定组最差，但是相较于正常组和失稳组，各向活动度均有明显降低，可以作为后路非对称内固定一种较为合适的选择。2.通过三维有限元方法建立包含上颈椎韧带、全颈椎椎间盘、小关节关节囊的全颈椎三维有限元模型及5种不同的寰枢椎后路内固定系统，对比寰枢椎固定后不同内固定工况在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左扭转、右扭转6各方向上的活动度，LPS+HTA组和LPS+TA组均有明显降低，与HPS组对照，各向活动度均降低，固定技术整体稳定性高，左右两侧内固定产生的稳定性一致。LPS+HPS组较正常组有明显降低，但左右两侧稳定性差异较大。LILS+HILS组寰枢椎后路固定稳定性上较其他内固定组稍差，三维有限元实验结果与离体生物力学结果吻合；LPS+TA组及LPS+HTA组经关节螺钉在各向活动中明显限制寰枢椎活动并产生较大的应力集中，同时也是临床容易出现断钉的位置，LPS+HPS组在左右侧弯方向活动时右侧后路钛棒有较明显的应力集中，提示此位置在容易产生断棒风险。LILS+HILS组在各向活动中应力集中并不明显，说明此种非对称固定模式应力集中较为分散，同时在限制寰枢椎各向活动中控制较差。临床有内固定脱出、松动的风险。HPS组应力集中主要集中在双侧C2椎弓根钉尾及后路钛棒，说明此部位为临床容易产生断钉的风险。5种寰枢椎内固定技术对下颈椎影响可以达到两个节段，向上到影响到寰椎-颅底，向下影响到第3、4颈椎，更往下的颈椎节段，基本不受寰枢椎固定术影响，不同内固定技术无显著差别，5种固定方式对邻近节段的影响，特别是对邻近节段椎间盘和小关节的影响同正常模型相比并没有显著增大，由于融合固定而邻近节段产生的代偿运动可能是产生邻近节段退行性病变的原因之一，但可能也是低幅值应力变化慢慢积累的结果。融合术后邻近节段应该不会立刻产生退行性变化或损伤。