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目的:通过临床观察及有限元研究,分析不同证型患者之间椎弓根螺钉拧入扭矩的差异,给出不同骨量患者椎弓根螺钉拧入扭矩的一般范围区间,探讨椎弓根螺钉拧入扭矩与骨密度、骨代谢指标、椎弓根大小等之间的关系,探讨不同骨密度、不同规格螺钉对椎弓根螺钉内固定术稳定性的影响,为术者提供价值信息。方法:(1)前瞻性研究回顾性分析2020年10月至2021年03月在广州中医药大学第一附属医院脊柱骨科行腰椎后路内固定手术患者共32例。所有患者均顺利完成手术,术后复查螺钉位置均良好。记录所有患者术前中医证型。(2)收集患者术中置钉过程中产生的最大拧入扭矩,根据患者术前中医证型将患者分为肝肾亏虚型、痰湿阻滞型、气滞血瘀型、气虚血瘀型等4组,比较各组扭矩值范围。根据骨密度T值将纳入患者分为3组:A组,骨量正常组,-1.0≤T值;B组,骨量减少组,-2.5<T值<-1.0;C组,骨质疏松组,T值≤-2.5;比较各组扭矩值范围。(3)收集患者置钉椎体骨密度、腰椎平均骨密度、股骨颈骨密度、髋部总体骨密度、身高、体重、BMI、固定融合节段、年龄、性别、骨代谢标志物、尿酸、碱性磷酸酶、血钙、血磷、血镁、甲状旁腺激素、超敏促甲状腺素、总三碘甲状腺原氨酸、甲状腺素、游离三碘甲状腺原氨酸、游离甲状腺素、椎弓根宽度、椎弓根高度、螺钉内倾角,通过单因素分析筛选出有统计学意义的影响因素,纳入多重线性回归进一步分析。(4)通过有三维有限元软件建立L4椎骨模型,通过扫描仪扫描椎弓根螺钉,构建较为仿真的三维螺钉模型,再建立L4的椎弓根螺钉内固定模型。研究在固定椎体时,椎弓根螺钉沿着螺钉轴线方向向外拔出1mm时,所产生的反力大小,评估椎弓根螺钉的轴向拔出强度;研究在固定椎弓根螺钉时,椎体相对于螺钉在不同方向上位移2mm时,所产生的反力大小,评估椎弓根螺钉的内固定强度。结果:(1)共纳入32例行腰椎后路内固定患者,椎弓根螺钉螺钉139枚。根据患者中医证型进行分组比较示:痰湿阻滞型(2.79±0.68 Nm)与气滞血瘀型(3.42±0.74Nm)、气虚血瘀型(2.41±0.99 Nm)与肝肾亏虚型(1.20±0.46 Nm)、痰湿阻滞型与肝肾亏虚型、气滞血瘀型与气虚血瘀型、气滞血瘀型与肝肾亏虚型组间扭矩值差异具有统计学意义(P=0.04、0.001、0.001、0.001、0.001)。(2)根据置钉椎体骨密度T值分组比较示:A组扭矩水平为(2.74±0.87)Nm,B组扭矩水平为(1.67±0.75)Nm,C组扭矩水平为(1.28±0.58)Nm,A组与B组间、A组与C组间扭矩值差异具有统计学意义(F=23.686,P<0.001);根据股骨颈骨密度T值分组比较示:A组扭矩水平为(3.10±0.88)Nm,B组扭矩水平为(2.17±0.86)Nm,C组扭矩水平为(1.48±0.87)Nm,A组与B组间、A组与C组间、B组与C组间扭矩值差异具有统计学意义(F=33.303,P<0.001);根据患者L1-4腰椎平均骨密度T值分组比较示:A组扭矩水平为(2.78±0.99)Nm,B组扭矩水平为(1.98±0.86)Nm,C组扭矩水平为(1.71±0.85)Nm,A组与B组间、A组与C组间扭矩值差异具有统计学意义(F=17.65,P<0.001);根据患者髋关节骨密度T值分组比较示:A组扭矩水平为(2.55±0.97)Nm,B组扭矩水平为(2.31±0.95)Nm,C组扭矩水平为(1.14±0.58)Nm,A组与C组间、B组与C组间扭矩值差异具有统计学意义(F=16.855,P<0.001);(3)影响因素分析结果示:就螺钉而言,单因素分析结果示椎弓根螺钉的拧入扭矩与椎弓根宽度、置钉椎体骨密度等因素之间存在显著正向相关关系,然而当将这二因素纳入多元线性回归进一步分析时,仅发现置钉椎体骨密度与椎弓根螺钉拧入扭矩之间存在显著正向相关关系,这表明相比于椎弓根宽度而言,置钉椎体骨密度对椎弓根螺钉拧入扭矩的影响更大;就患者而言,单因素分析结果示年龄、各个骨密度参数均与患者的置钉扭矩之间密切相关,由于各个骨密度参数之间存在多重共线性,故采用步进法纳入多元线性回归分析,结果示:L4椎体骨密度、年龄是置钉扭矩的独立影响因素。(4)椎弓根螺钉的轴向拔出试验结果示:置钉椎体骨量越好、螺钉直径越大、长度越长,其抗拔出强度越高。椎弓根螺钉内固定强度试验结果示:随着螺钉规格的不断增大,在腰椎左右移动以及侧向翻转所需的破坏载荷均呈现不同程度的增高,说明其稳定性越好。结论:不同证型患者椎弓根螺钉拧入扭矩不同,其中气滞血瘀型扭矩值最高,肝肾亏虚型最低。不同骨质疏松程度患者椎弓根螺钉拧入扭矩不同。骨密度与椎弓根螺钉的稳定性高度相关,骨量正常组螺钉最大拔出力及内固定强度均明显高于骨质疏松组,且椎弓根直径越大、长度越长,其抗拔出能力越高、稳定性越好。置钉椎体骨密度、年龄是腰椎内固定患者术中椎弓根螺钉拧入扭矩的独立影响因素,对于评估腰椎椎弓根螺钉固定强度有重要预测价值。