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文檔簡(jiǎn)介
1、研究背景:
前路頸椎間盤切除植骨融合術(shù)(Anterior cervical discectomy and fusion,ACDF)是治療頸椎病的有效術(shù)式,該術(shù)式能提供堅(jiān)強(qiáng)固定且植骨融合率較高,在臨床得到廣泛應(yīng)用。但是對(duì)于兩個(gè)節(jié)段或兩個(gè)節(jié)段以上同時(shí)受累的病例,由于植骨跨度較大,內(nèi)固定與植骨塊間的穩(wěn)定性差,可出現(xiàn)植骨融合失敗、假關(guān)節(jié)形成等并發(fā)癥從而影響手術(shù)療效。因此頸前路內(nèi)固定系統(tǒng)在臨床應(yīng)用過(guò)程中,由于人口老齡化等因素引起骨質(zhì)
2、疏松以及由于疲勞或是周期性的運(yùn)動(dòng)等導(dǎo)致的鋼板螺釘松動(dòng)、脫出甚至斷裂等情況也時(shí)有報(bào)道。對(duì)于需要多節(jié)段融合的骨質(zhì)疏松患者,前路椎體螺釘(vertebral body screw,VBS)的把持力有限,為提高ACDF術(shù)的穩(wěn)定強(qiáng)度,一方面可從前路置入到椎弓根的延長(zhǎng)螺釘來(lái)加強(qiáng)螺釘把持力,如2008年Koller提出了頸椎前路椎弓根螺釘(Anterior cervical pedicle screw,ACPS)概念并認(rèn)為可行,國(guó)內(nèi)學(xué)者Zhao等開(kāi)始
3、將ACPS應(yīng)用于臨床;另一方面可以通過(guò)強(qiáng)化骨-釘界面強(qiáng)度實(shí)現(xiàn),如磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)強(qiáng)化前路螺釘,利用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)增加骨-釘界面面積來(lái)強(qiáng)化穩(wěn)定效果。
通過(guò)前路置入椎弓根螺釘或者灌注骨水泥的方式,可以強(qiáng)化螺釘在骨質(zhì)疏松椎骨內(nèi)的穩(wěn)定性,減低螺釘松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),提高治療效果。本研究針對(duì)PMMA骨水泥強(qiáng)化頸椎前路螺釘釘?shù)溃?/p>
4、比較強(qiáng)化椎體螺釘與頸椎前路椎弓根螺釘在即時(shí)與疲勞狀態(tài)下的抗拔出力特性。通過(guò)螺釘軸向拔出力測(cè)試來(lái)分析螺釘?shù)姆€(wěn)定性能來(lái)評(píng)價(jià)各因素間ACPS與VBS之間穩(wěn)定效果。頸椎的退行性病變、外傷及腫瘤等病理性疾患好發(fā)于椎體前部,其中,脊髓型頸椎病為各類型頸椎病中對(duì)人危害最大的類型,原則上,本病一旦確診就應(yīng)及時(shí)行手術(shù)治療,解除脊髓壓迫、保護(hù)和改善脊髓功能。由于產(chǎn)生壓迫的結(jié)構(gòu)多位于脊髓前方,故以前路手術(shù)治療為主。自1952年Abbott提出頸前路手術(shù)以來(lái),
5、頸椎前路融合技術(shù)有了飛速發(fā)展,從1955年Robinson和Smith報(bào)道頸前路減壓植骨融合術(shù)治療頸椎外傷,到1964年Bohler首先使用頸前路內(nèi)固定鋼板和螺釘,繼而出現(xiàn)頸椎椎間融合器等新技術(shù)的應(yīng)用。目前,頸前路內(nèi)固定系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于頸椎創(chuàng)傷、畸形、退行性變以及頸椎腫瘤的治療。頸前路內(nèi)固定系統(tǒng)能使植骨塊產(chǎn)生有效的支撐作用并提供植骨融合的基礎(chǔ),以產(chǎn)生穩(wěn)定的固定系統(tǒng),重建頸椎結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。然而對(duì)于一個(gè)多節(jié)段椎體切除或嚴(yán)重失穩(wěn)的頸椎損傷病
6、例,目前使用的前路內(nèi)固定系統(tǒng)不能提供足夠的穩(wěn)定性。
本研究擬使用ACPS與VBS等內(nèi)固定器械,進(jìn)行體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn),測(cè)試前路椎弓根螺釘與椎體螺釘在正常骨密度與骨質(zhì)疏松頸椎椎骨、釘?shù)缽?qiáng)化椎骨的即時(shí)和疲勞后的螺釘最大軸向拔出力(The maximum pullout force,F(xiàn)max)以評(píng)價(jià)螺釘?shù)姆€(wěn)定性。
目的:
評(píng)價(jià)頸椎前路椎弓根螺釘與椎體螺釘在強(qiáng)化前后、疲勞前后等不同狀態(tài)下的生物力學(xué)特性以及
7、骨密度與頸椎前路椎弓根螺釘固定強(qiáng)度的相關(guān)性;評(píng)價(jià)頸椎前路椎弓根螺釘在骨質(zhì)疏松椎骨內(nèi)的生物力學(xué)穩(wěn)定性;分析聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)骨水泥在頸椎釘?shù)缽?qiáng)化中的生物力學(xué)作用。從而為臨床實(shí)施骨質(zhì)疏松頸椎前路椎弓根螺釘固定術(shù)、預(yù)防性強(qiáng)化或修復(fù)骨質(zhì)疏松多節(jié)段前路鋼板螺釘提供生物力學(xué)依據(jù)。
材料和方法:
1、標(biāo)本的獲得和制備選用20具福爾馬林固定的人體下頸椎標(biāo)本(C3-C7)
8、(南方醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室提供),共100個(gè)椎骨,所有標(biāo)本均攝正側(cè)位X線片,以排除畸形、腫瘤等異常標(biāo)本。對(duì)20具下頸椎標(biāo)本(C3-C7)用雙能X線骨密度儀(Lunar Prodigy,美國(guó)GE公司)采用側(cè)位投照以排除橫突、上下關(guān)節(jié)突的干擾,測(cè)定每個(gè)椎體的骨密度(Bone mineral density,BMD)。以BMD=0.63g/cm2為標(biāo)準(zhǔn),分別選取6具骨密度正常的頸椎骨(C3-C7)和6具骨質(zhì)疏松的頸椎骨納入本研究。剔除周邊
9、肌肉、筋膜,分離成單個(gè)椎骨,注意保持骨結(jié)構(gòu)完整。標(biāo)本用雙層塑料袋密封后,于-20℃保存。實(shí)驗(yàn)前8h取出標(biāo)本,室溫下自然解凍。修整后的標(biāo)本用義齒基托樹(shù)脂Ⅱ型(粉、液)包埋。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中噴灑生理鹽水保持標(biāo)本濕潤(rùn)。
2、實(shí)驗(yàn)方法將12具頸椎骨(C3-C7)(6具骨密度正常和6具骨質(zhì)疏松頸椎骨)共60個(gè)椎骨分組的:
1)即時(shí)軸向拔出組(對(duì)照組):A1(正常骨密度椎體螺釘固定)組和B1(骨質(zhì)疏松椎體螺釘固定)組,A1和B
10、1組分別選取4具骨密度正常和4具骨質(zhì)疏松頸椎骨依次對(duì)C3-C7椎骨隨機(jī)將VBS置入每個(gè)椎體行軸向拔出力實(shí)驗(yàn);C1(正常骨密度前路椎弓根螺釘固定)組和D1(骨質(zhì)疏松前路椎弓根螺釘固定)組,C1和D1組分別選取A1和B1組頸椎骨依次對(duì)C3-C7椎骨隨機(jī)將ACPS置入每個(gè)椎體行軸向拔出力實(shí)驗(yàn)。
2)疲勞后軸向拔出組:A2(正常骨密度椎體螺釘固定)組和B2(骨質(zhì)疏松椎體螺釘固定)組,A2和B2組分別選取2具骨密度正常和2具骨質(zhì)疏松
11、頸椎骨依次對(duì)C3-C7椎骨隨機(jī)將VBS置入每個(gè)椎體先進(jìn)行疲勞加載后進(jìn)行軸向拔出力實(shí)驗(yàn);C2(正常骨密度前路椎弓根螺釘固定)組和D2(骨質(zhì)疏松前路椎弓根螺釘固定)組,C2和D2組分別選取A2和B2組頸椎骨依次對(duì)C3-C7椎骨隨機(jī)將ACPS置入每個(gè)椎體先進(jìn)行疲勞加載后進(jìn)行軸向拔出力實(shí)驗(yàn),疲勞實(shí)驗(yàn)?zāi)M堅(jiān)強(qiáng)固定后螺釘在體長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
3)釘?shù)缽?qiáng)化組:將A1、 B1組與A2、 B2組椎體螺釘拔出后行釘?shù)佬迯?fù)強(qiáng)化后分別行即時(shí)和疲勞后軸
12、向拔出力實(shí)驗(yàn),修復(fù)采用向釘?shù)雷⑷肱渲坪玫腜MMA(粉/液=3∶2)0.3-0.5ml,5min后擰入椎體螺釘,室溫下(24℃)固化后2h(PMMA在室溫下自行固化時(shí)間約為30min,1h后達(dá)最大強(qiáng)度)后分別進(jìn)行測(cè)試。
結(jié)果:
A1組、B1組、A2組、B2組椎體骨密度值分別為0.909±0.13g/cm2,0.600±0.07 g/cm2,0.885±0.10 g/cm2,0.532±0.06 g/cm2,骨礦
13、鹽含量分別為2.737±0.40g,1.283±0.33g,2.170±0.55g,1.535±0.36g。VBS拔出力組間比較:A1組、B1組、A2組、B2組的VBS拔出力依次為:196.54±81.77N,185.55±89.40N,106.38±69.37 N,82.70±90.65 N。A1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.008,P=0.001)、B1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.018,P=0
14、.003),疲勞后正常組與骨質(zhì)疏松組的拔出力較疲勞前分別減少了45.87%、55.43%,在骨質(zhì)疏松椎體中減低的更明顯;ACPS拔出力組間比較:C1組、D1組、C2組、D2組的ACPS拔出力依次為:646.71±234.82 N,525.80±190.14 N,556.22±207.58 N,510.19±195.56 N。ACPS拔出力組間F=1.470,P=0.232,差異無(wú)顯著性意義。強(qiáng)化VBS拔出力組間比較:A1組、B1組、A2
15、組、B2組的強(qiáng)化VBS拔出力依次為:284.38±80.21N,231.50±36.97N,164.11±45.78N,143.18±78.08N。A1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.000,P=0.000)、B1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.023,P=0.004),對(duì)于強(qiáng)化的VBS,疲勞后在正常組與骨質(zhì)疏松組的拔出強(qiáng)度分別減少了42.29%、38.15%。
椎體螺釘剛度組間F=8.56
16、8,P=0.000,差異有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,進(jìn)行多重比較:A1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.004,P=0.045)、B1組與A2、 B2組組間有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.000,P=0.001);椎弓根螺釘剛度組間F=1.352,P=0.267,差異無(wú)顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;強(qiáng)化椎體螺釘剛度組間F=4.381,P=0.010,組間有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
A1、B1、A2、B2組組內(nèi)強(qiáng)化與非強(qiáng)化最大軸向拔出力有統(tǒng)計(jì)
17、學(xué)差異(t=-3.416,P=0.008; t=-5.516,P=0.000; t=-6.036,P=0.000; t=-6.641,P=0.000)VBS在強(qiáng)化前后在正常與骨質(zhì)疏松組間拔出強(qiáng)度分別增加了44.69%、24.76%; VBS在強(qiáng)化疲勞前后在正常與骨質(zhì)疏松組間拔出強(qiáng)度分別增加了54.27%、73.13%。A1組VBS與C1組ACPS的拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-8.283,P=0.000),C1組ACPS與強(qiáng)化VBS拔出力有
18、統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=5.406,P=0.000);B1組VBS與D1組ACPS的拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-8.181,P=0.000),D1組ACPS與強(qiáng)化VBS拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=6.111,P=0.000)。說(shuō)明ACPS在不同骨密度條件下都具有較強(qiáng)的抗拔出特性。A2組與C2組拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-6.975,P=0.000),C2組ACPS與強(qiáng)化VBS拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=6.082,P=0.000);B2組VBS與D2組AC
19、PS拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-8.440,P=0.000),D2組ACPS與強(qiáng)化VBS拔出力有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=8.033,P=0.000)。說(shuō)明ACPS具有較好抗疲勞特性,維持內(nèi)固定穩(wěn)定性。
結(jié)論:
1、ACPS固定技術(shù)可以提供較強(qiáng)的頸椎內(nèi)固定穩(wěn)定性。ACPS固定組的拔出力強(qiáng)于VBS固定組和PMMA強(qiáng)化VBS組的拔出力,與骨密度高低和是否疲勞加載無(wú)關(guān)。
2、ACPS固定技術(shù)具有較好抗疲勞特性。其
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