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目的:本课题设计了一款全新的、具有自主知识产权的、符合国人解剖特点的齿状突螺钉钢板(odontoid screw plate,OSP),并从解剖学、生物力学角度验证该研究设计的齿状突螺钉钢板具有临床可行性。 方法:(1)通过Mimics软件对 C2-C3节段进行相关解剖学指标进行测量和记录,并进行统计分析,为 OSP提供可靠的解剖学依据,在解剖学测量结果的基础上,通过CAD软件和Rhino5.0软件进行齿状突螺钉钢板的设计与建模。(2)将 OSP的3D模型在 Mimics软件上进行模拟手术,不断修改3D模型,然后通过3D打印技术将齿状突螺钉钢板的模型打印出来(塑料材质),在尸体标本上进行手术入路模拟置入,观察结构是否合理可行,对不可行的地方进行改进,确定结构可行后,制造出钛合金材质的OSP。(3)将8具新鲜 C1-C3尸体标本在生物力学实验机上按以下顺序测试:完整状态组(A组);失稳状态组:Ⅱ型齿状突骨折+Ⅰ型 Hangman骨折+C2-3椎间盘切除(B组);齿状突螺钉+颈椎前路钢板+cage固定组(C组);齿状突螺钉钢板固定组(D组);后路C2-C3椎弓根侧块螺钉+齿状突螺钉固定组(E组);后路C1-C3侧块椎弓根螺钉固定组(F组)的C1-C2及 C2-C3节段三维运动范围(ROM)值及中性区(NZ)值,对结果进行分析。 结果:在解剖测量结果的基础上成功的研制出齿状突螺钉钢板,齿状突螺钉钢板由钢板部件、C2-3椎间融合器部件、锁定螺钉部件、齿状突螺钉部件和椎体螺钉部件组成。OSP在 Mimics软件中的模拟手术置入成功。Ⅰ型 Hangman骨折组与对照组相比,ROMC1-C2在各方向上差异均无统计学意义,且 ROMC2-C3的左、右侧屈两个方向上差异亦无统计学意义;Ⅱ型齿状突骨折组与对照组相比,ROMC2-C3在各方向上差异均无统计学意义,且ROMC1-C2的左、右旋转两个方向上差异亦无统计学意义;Ⅰ型Hangman骨折+Ⅱ型齿状突骨折组和对照组相比,ROMC1-C2值只在左、右旋转方向上以及 ROMC2-C3值只在后伸方向上差异无统计学意义。Ⅰ型 Hangman骨折+Ⅱ型齿状突骨折+C2-3椎间盘损伤组与对照组相比,ROMC1-C2值在侧屈和前屈后伸方向上以及 ROMC2-C3值在各方向上差异均有统计学意义。在C1-C2节段,D组和A组、C组、E组的ROMC1-C2值在各个方向上差异均无统计学意义(P>0.05),但与F组的ROMC1-C2值在各个方向上差异均有统计学意义(P<0.05)。在C2-C3节段,D组与E组相比,ROMC2-C3值在前屈后伸和左右侧屈方向上较小,且差异有统计学意义(P<0.05);D组与 F组相比,ROMC2-C3值在左、右侧屈方向上较大,且差异有统计学意义(P<0.05);D组与 C组相比,ROMC2-C3值在各个方向上均较小,且差异有统计学意义(P<0.05)。 结论:本课题设计出了一款全新的、具有自主知识产权的、符合国人解剖特点的齿状突螺钉钢板,同时,量化了Ⅱ型齿状突骨折、Ⅰ型 Hangman骨折及 C2-3椎间盘损伤对C1-C2节段和C2-C3节段稳定性的影响。OSP固定Ⅰ型 Hangman骨折伴Ⅱ型齿状突骨折联合C2-3椎间盘损伤后具有良好的生物力学性能,可以作为此类复合伤的一种补充术式。