目的临床上颈椎的很多疾患常需要行椎体次全切除术,之后则需要对颈椎进行稳定性重建。目前临床常采用植骨融合内固定术和人工椎体置换术两种方法进行颈椎重建获得稳定,但均仍然存在如下两个问题:一是重建节段活动度完全丧失,患者颈椎正常活动受限;二是由于重建节段活动度完全丧失,造成应力集中以及颈椎活动度重新分配,最终等导致远期邻近节段椎间盘退变加速的问题,而一旦发生这类问题,处理起来相当困难,效果更是不能令人满意。因此,在重建颈椎椎体次全切除术后颈椎稳定性的同时,保留节段的正常活动度,避免相邻节段加速退变,具有重要意义。目前国内外尚无一种方法既可以获得颈椎次全切除后的稳定重建,又能保留椎体间动度。本研究通过自行研制“人工颈椎复合关节系统”,并对假体植入后的人颈椎标本进行相关生物力学测试,初步评价其应用于颈椎稳定性重建及保留节段动度的价值,以期尝试解决上述问题。方法(1)查阅参考国内外相关文献,获得椎体、椎间盘的相应几何参数,使用Auto CAD制图软件对假体进行设计。采用钴铬钼合金及UHMWPE塑料作原料,分别通过数控机床及“灌挤”法进行加工成型,装配整合成假体,并在假体相应表面均匀喷涂钛多孔涂层。(2)将经福尔马林浸泡处理后的21具人体下颈椎标本,随机分为正常颈椎组、钉板固定组和假体植入组3组,每组7例,对每组标本分别进行实验前处理:正常颈椎组不做任何处理;钉板固定组依次行前路C5椎体次全切、植骨融合内固定术;假体植入组依次行C5椎体次全切、假体植入术。采用MTS 858 Mini Bionix II生物材料实验系统对处理后各组标本进行稳定性实验。(3)将经福尔马林浸泡处理后的21具人体下颈椎标本,随机分为正常颈椎组、钉板固定组和假体植入组3组,每组7例,同(2)进行实验前处理。采用MTS 858 Mini Bionix II生物材料实验系统及立体摄像系统测定各组标本手术邻近节段椎间活动度。结果(1)设计并制造出“人工颈椎复合关节系统”,它由两端的关节头部件和中间的椎体部件构成,通过关节头球头结构与椎体部件球窝结构相关节,实现椎体间活动。结构简便,机械稳定性好。(2)应用“人工颈椎复合关节系统”进行颈椎重建(假体植入组),与正常颈椎组相比,下颈椎的在三维六自由度的活动中ROM均无显著差异。而钉板固定组在前屈、后伸、左右扭转中的ROM均小于显著正常颈椎组和假体植入组,左右侧弯活动中无显著差异。对于手术节段而言,钉板固定组在6个自由度上的ROM均显著小于正常颈椎组和假体植入组,而假体植入组仅在后伸运动中ROM显著大于正常颈椎组,其余活动中均与正常颈椎组无显著差异。(3)对于C3/4椎间活动度,假体植入组与正常颈椎组无显著差异。钢板螺钉组前屈、后伸活动度均较其余两组显著增大,左右侧弯与其余两组均无显著差异。三组间C6/7椎间活动度无显著差异。结论应用“人工颈椎复合关节系统”行颈椎重建后,颈椎的活动度获得了一定的保留,同时稳定性也与正常状态相接近。与标准的融合器植骨钢板螺钉内固定相比,更符合生理性重建的要求,在技术上向颈椎生理性重建迈出了一大步,为将来临床行颈椎前柱重建提供了一种全新的选择。同时未引起邻近节段椎间隙活动度异常增大,这对避免远期邻近节段退变的发生和加剧可能具有重要意义。