研究背景和目的对伴有延脊髓受压的难复性寰枢椎脱位(irreducible atlantoaxial dislocation, IAAD)的治疗一直是临床治疗的难点。寰枢椎在脱位状态下,尤其是颅底凹陷症伴寰枢椎脱位的患者,由于枢椎及齿突上移,延脊髓腹侧受压明显。常用的手术方式是经口咽入路达颅颈交界病变部位,从前方直接松解增生瘢痕、骨痂等组织,再从前路或后路复位,将脱位的寰枢椎复位至正常解剖位置或者将上移至枕骨大孔的枢椎及齿突下拉至正常解剖位置,恢复椎管的有效横截面积,即可使受压的延脊髓得到有效的减压,然后再前路或后路对寰枢椎相应节段予以固定、融合。文献报道,目前临床应用最为成熟的两种固定方式：第Ⅲ代经口前路寰枢椎复位固定钢板系统(Transoral Atlantoaxial Reduction Plate, TARP-Ⅲ)和后路寰枢椎椎弓根钉棒固定两种固定方式对脱位的寰枢椎均有复位固定功能,但其在对寰枢椎的复位效能及固定的稳定性方面孰优孰劣尚无充足的依据。本研究拟首先通过对第Ⅲ代经口前路寰枢椎复位固定钢板系统(TARP-Ⅲ)与后路寰枢椎椎弓根钉棒固定系统的三维运动范围(Range of motion,ROM)进行对比研究,评价其稳定性；再对第Ⅲ代经口前路寰枢椎复位固定钢板系统(TARP-Ⅲ)与后路寰枢椎椎弓根钉棒固定系统在相同状态下对枢椎产生的下拉力和寰枢椎间分离位移进行对比研究,评价前、后路系统分别对寰枢椎的复位效能。为临床应用提供实验依据。研究方法1.两种固定方法的三维运动范围分析取6具新鲜上颈椎尸体标本,截取枕骨至第3颈椎(CO—C3),去除椎旁肌肉、脂肪和结缔组织等软组织,保留骨、所有韧带和关节囊完整,制成颈椎完整状态的实验模型,双层塑料密封保存于-20℃低温冰箱冷冻备用。内固定材料均为钛合金(前路TARP钢板系统、后路颈椎椎弓根钉棒系统均由山东威高骨科材料公司提供)。按实验顺序将标本分为A组：正常寰枢椎组、B组：前路TARP系统固定组和C组：后路椎弓根钉棒固定组。排除内固定钉道的影响,重复测量每组6个标本,在标本分别用上述方式固定后,依次进行上述3组实验。在非破坏方式下利用步态分析系统(Motion Analysis、6Eagle系统,美国魔神运动分析技术公司)进行测量。先进行正常寰枢椎组(A组)标本测试,再将每个标本分别用前、后路内固定系统固定(B、C组),测试其前屈/后伸、左/右侧屈、左/右轴向旋转6种生理运动,并进行统计学分析。每次实验后,标本在非破坏性的三维运动测试实验中可以恢复到实验前的状态。标本固定满意后,在C1、C2椎体各置入3根长约10cm克氏针,其远端用3个荧光感应点对C1、C2所在平面进行标记,由3点连线决定一个平面,故通过3个荧光感应点的连线就能确定C1及C2所处的空间位置。然后,对标本施加2.0Nm纯力偶距,测量不同状态下C1、C2节段间前屈/后伸、左/右侧屈、左/右轴向旋转6种生理运动。在施加载荷的过程中,由六个荧光感光摄像头采集C1、C2节段在零载荷及最大载荷(2.0Nm)状态下运动轨迹。每次测试重复3次加载/卸载循环,在第3次循环时进行运动学测量,以减小标本粘弹性的影响。最后,通过步态分析系统(Motion Analysis、6Eagle系统,美国魔神运动分析技术公司)计算采集到的C1、C2节段间的空间运动轨迹,得出C1、C2节段间的三维运动范围(Range of motion, ROM)。测试结果将前屈/后伸、左/右侧屈、左/右轴向旋转6种生理运动合并为屈伸、侧屈、旋转三维运动并计算不同固定模型三维运动范围(Range of motion,ROM)值的均数和标准差。所得数据利用SPSS13.0软件进行统计和分析。采用重复测量数据的方差分析进行统计学比较,统计检验的显著性水准α=0.05,P<0.05时,表明差异有统计学意义。2.两种固定方法对枢椎下拉力及分离位移的比较取6具新鲜上颈椎尸体标本,截取寰枢椎(CO—3)段,去除椎旁肌肉、脂肪等软组织,保留骨、所有韧带和关节囊完整,制成颈椎完整状态的实验模型,双层塑料密封保存于-20℃低温冰箱冷冻备用。内固定材料均为钛合金(前路TARP钢板系统、后路颈椎椎弓根钉棒系统均由山东威高骨科材料公司提供)。将6具标本按实验顺序分为A组：前路TARP系统固定组、B组：后路椎弓根钉棒固定组。每个标本均先后分别行前路TARP系统固定和后路寰枢椎椎弓根钉棒系统固定进行两次生物力学测量。所有标本随机依次固定于BOSE材料试验机(ELF-3510AT,Bose, Inc., USA)上,将包埋处理好的标本上缘正对枢椎齿突部与位移传感器相连,下缘固定于力学传感器上。前路用TARP-Ⅲ钢板固定于寰椎上,枢椎用1枚临时复位钉固定于枢椎体中央,利用寰枢椎撑开复位器,模拟手术撑开复位过程,在复位器旋转支点两侧相等力臂处依次施加撑开负荷(60N、80N、100N), BOSE材料试验机(ELF-3510AT,Bose, Inc., USA)记录撑开过程中所产生的对枢椎的下拉力及寰枢椎间分离的位移。同理将后路椎弓根钉棒系统固定于寰枢椎上,将连接棒安放在钉尾凹槽内,拧紧C2尾帽,C1尾帽拧入钉尾一半使连接棒可在椎弓根钉尾的凹槽内上下滑动,并带动寰枢椎上下分离。利用撑开器在左右两侧椎弓根钉尾连接棒处同时施加与前路相同的撑开负荷(2x30N,2×40N,2x50N), BOSE材料试验机(ELF-3510AT,Bose, Inc., USA)记录撑开过程中所产生的对枢椎的下拉力及寰枢椎间分离的位移。所得数据利用SPSS13.0软件进行处理。采用配对t检验进行统计学比较,统计检验的显著性水准α=0.05,P<0.05认为差异有统计学意义。结果1.对实验测试所得三维运动范围(Range of motion, ROM)结果采用重复测量数据的方差分析进行统计学比较。固定前和两种不同固定状态下寰枢椎间的前屈/后伸运动范围结果显示其前屈/后伸运动稳定性顺序依次为：B、C> A, A与B、C之间比较,P<0.001表明前路TARP系统固定组和后路椎弓根钉棒固定组与正常寰枢椎组之间有显著性差异；B、C之间比较,P=0.074>0.05表明前路TARP系统固定组与后路椎弓根钉棒固定组之间无统计学差异。固定前和不同固定状态下寰枢椎间的左/右侧屈运动范围结果显示左/右侧屈运动稳定性为：B、C>A, A与B、C之间比较,P<0.001表明前路TARP系统固定组和后路椎弓根钉棒固定组与正常寰枢椎组之间有显著性差异；B、C之间比较,P=0.671>0.05表明前路TARP系统固定组与后路椎弓根钉棒固定组之间无统计学差异。固定前和不同固定状态下寰枢椎间的左/右旋转运动范围结果显示左/右旋转运动稳定性为：B、C>A,A与B、C之间比较,P<0.001表明前路TARP系统固定组和后路椎弓根钉棒固定组与正常寰枢椎组之间有显著性差异；B、C之间比较,P=0.061>0.05表明前路TARP系统固定组与后路椎弓根钉棒固定组之间无统计学差异。综上,前路TARP钢板组与后路椎弓根钉棒组在屈伸、侧屈、旋转各个方向上与完整标本差异显著。前路TARP钢板组与后路椎弓根钉棒组在屈伸、侧屈、旋转各个方向均无显著差异。2.两种固定方法对枢椎下拉力及分离位移测试结果显示：在前路TARP-Ⅲ系统固定复位时分别施加不同撑开负荷(60N/80N/100N),对寰枢椎间产生的分离力(即对枢椎产生的下拉分离力)平均值为：(26.11±2.08) N、(36.08±2.40) N、(45.01±2.26)N;在寰枢椎间产生的分离位移平均值为：(0.87±0.07)mm、(1.07±0.07)mm、(1.14±0.06)mm。在后路椎弓根钉棒固定固定复位时,施以与前路相同的撑开负荷(60N/80N/100N)对寰枢椎间产生的分离力(即对枢椎产生的下拉分离力)平均值为：(22.09±1.45) N、(29.77±2.36) N、(40.80±3.41) N;在寰枢椎间产生的分离位移平均值为：(0.82±0.07) mm、(1.01±0.08) mm、(1.06±0.08) mm。对前、后路固定系统在复位过程中产生的枢椎下拉力和寰枢椎间分离位移测试结果行配对t检验比较,各组P值均<0.05,差异有统计学意义。结论1.在三维稳定性方面,前路TARP-Ⅲ系统具有与后路椎弓根钉棒固定系统相当的三维稳定性,具有良好的三维稳定力学性能,提示第Ⅲ代TARP系统可作为寰枢椎疾患可靠内固定的较好选择之一2.在复位效能方面,在相同条件下第Ⅲ代经口前路寰枢椎复位固定钢板系统(TARP-Ⅲ)和后路寰枢椎椎弓根钉棒固定系统对寰枢椎均有一定复位能力,但前路TARP-Ⅲ系统对枢椎产生的下拉分离力及寰枢椎间分离的位移均大于后路钉棒系统,前路TARP-Ⅲ系统较后路钉棒系统表现更为出色,具有良好的生物力学性能。3、本实验结果提示,对难复性寰枢椎脱位尤其是颅底凹陷症合并寰枢椎脱位的治疗,TARP系统固定牢固,复位效能高,且简化了手术步骤,无须切除齿突,避免了损伤到脊髓、硬脊膜等所致神经、脑脊液漏等手术并发症,降低了手术风险,提高了手术疗效,故前路TARP-Ⅲ系统可作为临床较好的选择方案。