目的对自主研制的滑槽钉生长棒内固定系统进行改良,新增单向卡环设计,通过生物力学实验,为该系统的进一步改进设计及初步的临床应用提供理论依据。方法1.脊柱单向生长卡环的研制:根据自主研制的滑槽钉生长棒特点,针对其不足,对其进行改良,新增单向卡环设计,通过预实验初步测试其有效性,委托亨杰医疗器械有限公司加工制造样品。2.脊柱单向生长卡环的生物力学测试:选取10具新鲜成年猪脊柱标本(T1-T6),标本上下两端骨性结构(T1、T6椎体)分别拧入4枚固定钉,用于在夹具上固定。每具标本都分3组进行随机顺序的生物力学测试,(1)正常组:正常标本;(2)滑槽组:头端于T2双侧椎弓根置入滑槽钉,尾端于T5双侧椎弓根置入固定钉,双侧安放矫形钛棒;(3)卡环组:在(2)的基础上,取出T2右侧滑槽钉,重新置入带有卡环的固定钉,双侧安放矫形钛棒。标本固定于kuka机器人上,标定施加300N的载荷,分别对各组进行加压及拉伸实验,记录各标本在拉伸及压缩下的长度位移变化,然后进行统计学分析,比较卡环组与正常组、滑槽组在相同载荷下拉伸及压缩的位移长度差异。3.脊柱单向生长卡环的初步临床应用:对2015~2017年于本院进行手术并获得完整随访资料的脊柱侧弯患者进行统计,入组8例,其中女性6例,男性2例,平均的年龄7.6岁(5~10岁),分别记录术前、术后即刻、术后6个月及术后1年肩平衡指标:Cobb角、双肩高度差、锁骨角、T1倾斜角及第一肋倾斜角,对各指标进行统计学分析,比较其差异。结果1.在拉伸试验中,加载生理负荷范围下(300N),正常组的位移长度均值为2.62mm,滑槽组的位移长度均值为2.30mm,卡环组的位移长度为2.29mm。滑槽组及卡环组的拉伸长度与正常组比较,存在显著差异,具有统计学意义(P<0.05);滑槽组与卡环组的拉伸长度无明显差异。2.在加压试验中,加载生理负荷范围下(300N),正常组的位移长度均值为3.44mm,滑槽组的位移长度均值为3.20mm,卡环组的位移长度均值为2.13mm。滑槽组与卡环组的压缩长度比较,存在显著差异,有统计学意义(P<0.05)。3.在初步临床应用中,所有患儿均成功完成手术,平均随访时间18.3个月(12~26个月)。观察指标:Cobb角、双肩高度差、锁骨角、T1倾斜角及第一肋倾斜角,术前与术后即刻对比,各指标有明显差异,差异具有统计学意义(P<0.05);术后即刻、术后6月与术后1年中各项指标均无明显差异。所有患儿末次随访X线片显示脊柱生长,上、下两端预留连接棒均已出现相应滑动,患儿身高增长,发育良好。结论1.脊柱单向生长卡环能够实现单向滑动的作用。2.脊柱单向生长卡环在保持患者术后肩平衡中有一定的作用。