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研究背景:脊柱畸形在临床中较为常见,也是脊柱疾病行手术治疗的重要原因之一。其中腰椎滑脱常常需要手术矫形复位和内固定,而严重腰椎滑脱往往需要固定到骶骨甚至骨盆,以达到矫形和稳定性的要求。传统脊柱及骨盆固定技术术后常常面临内固定松动、断钉断棒、假关节形成以及疼痛等系列并发症。髂骨螺钉和经S2骶髂螺钉(S2AI)的应用大大降低了内固定相关并发症,却也报告了诸如骶髂关节退化、骶髂关节炎等相关临床问题。此外为实现脊柱骨盆的精确置钉,术中常常需要C臂机(X线)或O臂机(CT)等相关辅助工具的的适时引导,这也增加了手术时间和额外的辐射量。另外涉及髂骨及骶髂关节钉道偏移引起的神经血管损伤也是需要高度重视的问题之一。研究目的:探索国人改良S2螺钉钉道的影像学数据,并模拟屈伸、旋转及侧弯动作条件下,改良S2螺钉手术与传统腰椎滑脱复位固定手术比较,获得改良S2螺钉的生物力学相关数据,并回顾性分析改良S2螺钉手术与传统螺钉手术在腰椎滑脱治疗中治疗效果、并发症,证明改良S2螺钉能够提供足够的把持力,以达到远端固定的坚强稳定。研究方法:本研究首先选取了60例成年中国人正常腰骶、骨盆的CT扫描数据,并重建三维图像,利用Minics软件探索寻找改良S2螺钉的最佳骨性钉道轨迹,对螺钉长度、偏角大小、入钉点的偏移以及其他相关数据进行测量评价,并对改良S2螺钉的影像学评价;其次选取一例成人男子的腰骶骨盆CT三维重建模型,利用Mimics10.0和Geomagic 9.0软件建模,Hypermesh11.0软件完成三维有限元分析前处理,对比研究正常脊柱与四种不同手术方式((1)L5-S1融合固定;(2)L4-L5-S1融合固定;(3)L5-S1-骨盆固定方案;(4)L5-S1-改良S2固定方案)后脊柱活动度的变化,以及四种不同置钉方案远端固定螺钉在屈伸、旋转和侧弯动作下的应力分布、抗拔出能力等相关评价;最后对改良S2螺钉进行回顾性研究,选取应用改良L5-S1-改良S2和传统L5-S1以及L4-L5-S1治疗的L5滑脱术后患者,通过SF-36量表和患者术前术后及末次随访时的影像学资料的对比,对其临床疗效和并发症分析研究,完善改良S2螺钉稳定性的临床评价。结果:(1)60名国人正常腰骶椎CT测量获得了改良S2螺钉的理想钉道数据,男性左侧钉道平均50.4±2.4mm,钉棒夹角41.2±2.8°,右侧为50.7±1.8mm,钉棒夹角42.3±2.2°,腰骶相对夹角35.4±13.6°;女性左侧钉道平均48.2±2.1mm,钉棒夹角42.4±2.5°,右侧为48.9±2.6mm,钉棒夹角42.2±2.7°,腰骶相对夹角39.5±17.2°。数据显示改良S2螺钉钉道足够长,偏角较大,置钉与安装连接杆安全可控。在螺钉长度、矢状位偏角以及腰骶相对夹角在男性女性之间存在统计学差异。(2)改良S2螺钉方案治疗中重度L5滑脱,对脊柱活动度影响较小,与其他手术方式相似,各手术方式对比提示改良S2螺钉在屈伸、旋转和侧弯动作时应力分布均匀,抗拔出能力强,能够实现远端坚强固定的目的。(3)3组60名患者术后随访时间12-20个月,L4-L5-S1复位内固定组有两例患者分别在术后3个月左右出现腰骶部疼痛,复查提示S1螺钉松动,予以卧床休息,抗骨质疏松治疗后完全恢复,L5-S1复位内固定组有1例患者术后5月出现S1松动,L5/S1假关节形成,予以行翻修手术,随访结果良好,L5-S1-改良S2复位内固定组无明显并发症发生。结论:1.我们设计的的改良S2螺钉,最大偏角45°,能够在人群中找到理想钉道轨迹,螺钉长度和偏角符合临床要求,临床应用可行。2.改良S2螺钉方案治疗中重度腰椎滑脱,对脊柱活动度影响较小,与其他手术方式相似,各手术方式对比提示改良S2螺钉在屈伸、旋转和侧弯动作时应力分布均匀,具有良好的抗拔出能力,能够实现远端固定加强的目的。3.临床回顾分析研究表明,改良S2螺钉在治疗中重度腰椎滑脱中,内固定稳定,并发症少。可在积累一定临床经验后应用于长节段脊柱畸形远端固定。