论文部分内容阅读
背景腰椎后路长节段固定是治疗各类严重脊柱侧弯以及脊柱退变性疾病常用的方法[1-4]。但对于明显的冠状面及矢状面失衡，单纯后路长节段固定常会因为矫形力量不足而遗留畸形[5-7]。同时，后路长节段固定系统可导致相邻的椎间关节活动度代偿性增加，关节退变加速，患者往往需接受二次手术治疗。为了获得更加可靠的固定效果，防止继发性退变，临床常将内固定系统的远端延伸至骨盆[1,2]。在现有的脊柱-骨盆固定技术中，骶骨螺钉技术由于其置钉区皮质骨含量较少，与长节段固定系统联合应用时，难以提供足够的远端锚着力，螺钉松动以及腰骶假关节形成率一般较高[2]，合并有骨质疏松症的老年患者这种情况更为严重[8]。而基于Galveston系统的髂骨钉技术具有更长的钉道和更良好的固定效果，是脊柱-骨盆固定系统较为理想的选择。但由于腰骶部解剖结构复杂，个体变异较大，传统髂骨钉技术对术者置钉、弯棒技术要求较高，手术操作繁琐复杂，增加了术后严重并发症的风险。因此，如何能在保证足够腰骶稳定性、降低内固定系统失效风险的同时，最大程度地简化手术操作成为了脊柱-骨盆固定研究的焦点所在。研究目的本研究基于模块化的原理，设计了一种新型脊柱-骨盆固定方式，并通过生物力学实验方法对其进行验证，进而为临床腰骶固定手术提供一种更加简便、可靠的脊柱-骨盆固定系统。研究方法1.新型脊柱-骨盆固定系统的设计在传统腰-骶固定系统的基础上，于L5椎体处使用双头椎弓根钉(6.5mm×45mm)，采用预弯的C形短棒连接L5双头椎弓根钉的外侧头和髂骨钉，形成一种腰-骶、腰-髂并联的固定方式。2.实验方法取成人腰椎-骨盆防腐标本（腰1-骨盆）6具，切断腰2至骶骨棘突间的棘上、棘间韧带，横断腰2至骶1间各关节突关节以制成腰椎失稳模型。医用牙托粉头端包埋L1椎体上1/2，尾端包埋骨盆坐骨支。实验分组为：(1)无固定组：不添加任何内固定的脊柱骨盆标本。(2)腰椎固定组：由L2椎弓根钉固定至L5椎弓根钉；(3)腰-骶固定组：L2椎弓根钉固定至S1螺钉；(4)腰-骶-髂固定组：在腰-骶固定组的基础上，将远端固定点串联至髂骨钉；(5)新型固定组：按照新型脊柱-骨盆固定系统的设计结构进行连接。生物力学测试采用SBM2000型力学试验机对各组标本L1椎体包埋端施加8Nm纯力矩，执行前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6种工况动作。为消除粘弹性影响，每个动作重复三次，只取最后一次记录测试数据。测试指标分别为：(1)安装新型固定系统以及腰-骶-髂固定系统的操作时间。(2)各实验组活动度：2个反光标记球组分别固定于L2及L5椎体前方，红外动态记录仪记录各实验组不同活动工况下L2及L5椎体水平活动度。(3)各实验组钉棒系统应力：分别在L5椎弓根钉、S1螺钉、髂骨钉颈部的上、下面，以及腰骶间固定棒（L5-S1）的前、后面粘贴1×1mm电阻应变片，程控静态电阻应变仪记录不同活动工况下各实验组相应测点的应变值，根据虎克定律＝E·（E：弹性模量，ETi6Al4V＝16.5GPa，：应力，：应变），将测得的应变值换算成为应力值。3.统计分析各数据均采用SPSS13.0统计软件进行分析。其中，安装操作时间比较采取t检验；活动度及应力数据由于方差不齐，比较时采取Krushkal-Wallis检验。研究结果1.固定系统的安装操作时间：新型固定组较腰-骶-髂固定组明显缩短，有显著性差异（P﹤0.05）。2.L2水平活动度：所有工况下，腰-骶固定组、腰-骶-髂固定组、新型固定组均较无固定组明显减小；前屈、侧弯、旋转工况下腰椎固定组较无固定组明显减小；侧弯、旋转工况下，腰-骶-髂固定组、新型固定组均较腰椎固定组明显减小；以上均有显著性差异（P﹤0.05）。3.L5水平活动度：所有工况下，腰-骶固定组、腰-骶-髂固定组、新型固定组均较无固定组明显减小；前屈、侧弯、旋转工况下腰椎固定组较无固定组明显减小；所有工况下，腰-骶-髂固定组、新型固定组均较腰椎固定组明显减小；前屈、侧弯、旋转工况下腰-骶固定组较腰椎固定组明显减小；以上均有显著性差异（P﹤0.05）。4. L5椎弓根钉应力：所有工况下，腰-骶固定组、腰-骶-髂固定组、新型固定组均较腰椎固定组明显减小，均有显著性差异（P﹤0.05）。5. S1螺钉应力：所有工况下，腰-骶-髂固定组、新型固定组均较腰-骶固定组明显减小，均有显著性差异（P﹤0.05）。6.髂骨钉应力：所有工况下，腰-骶-髂固定组与新型固定组组间差异无统计学意义（P﹥0.05）。7.腰骶间固定棒（L5-S1）应力：前屈、后伸工况下，腰-骶固定组、新型固定组均较腰-骶-髂固定组明显减小；侧弯、旋转工况下，新型固定组较腰-骶固定组、腰-骶-髂固定组均明显减小；以上均有显著性差异（P﹤0.05）。结论1.各脊柱-骨盆固定方式均能显著改善长节段固定系统的腰骶稳定性，系统远端的固定螺钉均能有效降低其近端螺钉所承受的应力负荷。2.新型脊柱-骨盆固定方式安装操作简便，能够为长节段固定系统提供足够的腰骶稳定性，对L5椎弓根钉、S1螺钉以及腰骶间固定棒（L5-S1）有明显的保护作用，在防止内固定松动、断裂，促进腰骶融合方面具有优势。