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实验设计: 腰椎或胸腰段脊柱运动节段标本的生物力学研究。 目的: 在一个老年腰椎或胸腰段的运动节段中,通过模拟椎间盘脱水或椎体终板损伤来验证其可以增大运动节段的中性区(NZ)、运动范围(ROM)、脊柱不稳定指数[NZ/ROM(NZR)]和水平位移,减小弯曲刚度(BS),并进而导致运动节段的不稳定;并探讨脱水或终板骨折对运动节段的旋转中心(COR)的影响。 背景知识: 老化和椎间盘变性对椎间盘力学负荷的传导机制具有很深远的影响。脊柱运动节段的疲劳骨折的形态学已经在实验室里进行了模拟研究,结果显示椎体最薄弱的部分是终板。如果椎体终板受损伤,那么其就可能导致椎间盘丧失了平均分配应力负荷的能力,然后在负荷下,髓核就会突入椎体内部,降低椎间盘的高度,导致纤维环放射状膨出,如此脊柱就可能变得更加柔软而易于变形直至脊柱变得不稳定。然而,目前尚无试验研究关于椎间盘脱水或椎体终板损伤在老化腰椎或胸腰段不稳定中的作用。 材料和方法: 21例腰椎或胸腰段标本运动节段(平均年龄77岁),在Dartec材料测定机器上承受复合的机械负荷,来模拟完全前屈、后伸和侧屈,此机器为计算机软件控制。应用二维的“Mac Reflex”红外线运动分析仪器,记录附于标本上反光标记的轨迹座标,运动节段的运动特性就可以获得。测量分别在蠕变前(BC)、蠕变后(AC)和终板骨折后(AF)进行。在计算机上获得弯曲力矩—位移曲线,并从其上分析出前屈、后伸和侧屈的NZ、ROM,和二者的比率(NZ/ROM)以及BS。并自“MacReflex”系统数据分析得出水平位移以及旋转中心(COR)的位置。每一步测量同时结合应用压力敏感针测量椎间盘内压分布情况。测量完毕后,所有的标本都置于双能X线吸收仪器上测定骨密度(BMD)和骨矿含量(BMC)。第一章Cl无APTERI应用重复测量的方差分析(repeated measures ofANOVA)和配对设计的t检验以及线性回归来分析其关系。结果: 压迫蠕变后脊柱运动节段的高度降低了Illnn(标准差0.3咖),终板骨折后高度进一步降低了1.7Inln(0 .Slnln)(p<0.01)。在前屈时,BC、AC、AF的BS的均数分别是一9.9、17.0、10.3Nm/degree,与AC、BC相比较,AF明显降低(p(0.01);在侧屈时候,分别为8.3、7.2 and 4.9 Nm/degree,与AC、BC相比较,AF明显降低(p<0.01);在伸展时候,分别为27.6、41.2 and 28.5 Nm/degree,AC比BC、AF明显升高。而NZ的结果,前屈时,其BC、AC、AF的均数分别为2.8“,4.0’and 6.8’,相互之间存在显著性差异(p<0 .01);在侧屈时,分别为0.65’,1 .20 and 2.6’,与BC和AC相比较,AF显著升高;在伸展时,分别为1.3“_,1.5“and 1.6。,相互之I’ed无显著性差异。ROM的结果:前屈时,BC、AC、八F的均数分别为6.1。,8.1 0 and 1 1.6。,相互之间存在显著差异(p<0.001),侧屈时,分别为5.3。,7.0“and 9.8,同样存在显著差异(p<0 .001);后伸位,分别为3.2“,3.40 and 3.4“,无显著差异。NZ/ROM(NZR)的均数,前屈时,BC,AC、AF分别为0.39,0.44 and 0.56,和BC,AC相比,AF显著升高;在侧屈时,分别为0.15,0.17 and 0.23,AF比BC显著升高;后伸位,NZR没有显著差别。 前屈和侧屈时,蠕变脱水和终板骨折相结合,共增加NZ和ROM达到89%一298%。增加不稳定指数(NZR)达到43一61%。相应地,水平位移增加了58一86%,然而,弯曲刚度却降低了42一48%。在后伸时, ROM和NZ则受影响很小,虽然此时COR更靠近关节突关节。在完好的(BC)的标本,中立位时,COR位于椎间盘几何中心的下后方,蠕变和骨折后,在前屈时,COR向上移位10.Sllun,后伸时,向后移位9.lmln,侧屈时,向运动侧移位5.7Inln。在后伸和侧屈时,COR向上位椎体的下关节突尖部移动,表明存在严重的椎间盘“退变”,此时椎体可以围绕关节突关节旋转。 在侧屈时,不稳定增加最多。终板骨折后,后侧纤维环的应力集中显著增加。 前屈和侧屈时,BS与NZ、ROM呈负相关,脊柱运动节段的极限负荷和极限压强与椎体的BMD、BMC呈正相关关系。在高度丢失和BMC、BMD之间没有相关关系。