不同骨密度轨迹内固定系统对腰椎L4-L5节段的影响

为了评价改良皮质骨螺钉技术(modified cortical screw technique,MCBT)与其他传统内固定系统对腰椎骨质疏松湿标本L4-L5节段的生物力学影响.通过运用计算机体层摄影(computed tomography,CT)数据建立4种不同的有限元模型,比较三种置钉模型在相同生理负荷下的内固定系统应力的变化和腰椎L4-L5节段椎间活动度的变化.结果表明:改良模型组在前屈、后伸、侧弯、扭转工况下内固定系统的最大应力值明显大于传统椎弓根螺钉技术(traditional pedicle screw technique,TT)模型组和传统皮质骨螺钉技术(cortical bcrew technique,CBT).MCBT螺钉模型在前屈、后伸、扭转工况下的椎间活动度最小,侧弯工况下大于TT模型组和CBT模型组.可见与TT和CBT相比,MCBT的机械稳定性更好,且在临床应用方面具有一定价值.     

经椎间孔腰椎间融合三维有限元分析

利用有限元法研究经椎间孔腰椎间融合术(TLIF)中融合器的植入位置角度对椎弓根螺钉固定腰椎运动学和生物力学特性的影响规律.基于健康成年男性腰椎CT影像重建三维模型,再利用有限元软件Hypermesh建立了腰椎L4-L5节段正常有限元模型以及按不同角度(30°,45°,60°)植入融合器的椎弓根螺钉单/双边固定的融合模型,比较分析了各模型在前屈、后伸、侧弯和轴向旋转生理活动下的腰椎活动范围、融合器与椎间盘上下终板接触界面以及融合器自身应力分布等生物力学特性.结果表明,在相同的生理活动下,融合模型活动范围值均较正常模型大幅降低.融合器和接触界面上应力分布随着生理活动和融合器植入角度不同存在差异.综合考虑生物力学性能和融合节段的稳定性,融合器斜向45°植入配合单边椎弓根螺钉固定为相对较好TLIF术.     

微动椎弓根螺钉的生物力学仿真评测

利用有限元法评估一种微动椎弓根螺钉的生物力学性能.基于人体脊柱CT图像数据建立腰椎L3-L4节段有限元模型,并在此基础上建立坚强固定(M1)、微动固定(M2)、混合固定(M3)3种内固定有限元模型,对有限元模型施加模拟生理载荷,计算内固定节段各项生物力学参数.仿真结果表明,微动椎弓根螺钉在屈伸方向增大了内固定节段的椎间活动度,其中前屈工况增大95%,后伸工况增大83%;改善了载荷在椎间的传递,增大终板正常生理性刺激应力4.25%~5.7%;降低了植入体上的应力集中效应,在前屈、后伸和侧弯工况下降低椎弓根螺钉应力9.2%~16.2%.     

有限元法探究骨质疏松患者在不同内固定方式下的稳定性

随着社会人口老龄化程度逐渐加重,骨质疏松症和骨质疏松性骨折发病率不断上升,脊柱骨折是最常见的骨质疏松性骨折,在开放手术治疗中,椎弓根螺钉固定是椎体骨质疏松性骨折患者手术的常用方法,借助三维重建有限元模型的方法进行生物力学分析,为手术方式提供了一种重要的思路,本文提出了基于CT医学图像,借助医学图像处理软件Mimics建立了骨质疏松病人T7-T9胸椎段的3D模型,并建立了相应的椎间盘及韧带等软组织,在一定的载荷和边界条件下,运用ABAQUS软件进行有限元求解.对椎弓根钉穿破椎体前部皮质骨置钉的内固定方式的稳定性采用有限元的方法加以验证,对于该种内固定方式在临床中的应用具有拓展意义和实际的指导意义.     

钉道局部与整体固化增强椎弓根螺钉稳定性的体外比较研究

为比较钉道局部固化与传统式钉道整体固化在体外强化椎弓根螺钉早期稳定性的效果,选用30个新鲜成年山羊腰椎.每一个椎体,一侧椎弓根行传统式钉道整体固化,即钉道内直接注射CSC(0.3 mL)(对照组);另一侧使行钉道局部固化,即用空心侧孔丝攻给予钉道局部注射CSC(0.3 mL)(实验组),24 h后,随机选取10个椎体,对其中的螺钉进行轴向拔出实验,其余20个椎体中的螺钉进行周期抗屈实验.得到螺钉最大轴向拔出力(Fmax):对照组(918.50±149.56) N,实验组(807.90±128.97) N;螺钉拔出的能量吸收值:对照组(1.835±0.320) J,实验组(1.615±0.268) J,两组间差异有均有统计学意义(P﹤0.05).周期抗屈试验结果表明:与对照组相比,实验组中的螺钉发生松动时所需要的负荷更小,或者在同等负荷下所产生的位移较大.说明在使用相同剂量固化材料的前提下,钉道局部固化对螺钉早期稳定性的强化效果不如钉道整体固化方法明显.但钉道局部固化为临床上解决螺钉松动问题提供了一个新的研究方向.     

寰椎后路椎弓根螺钉及侧块螺钉的生物力学分析

后路螺钉固定技术已逐渐成为后路寰枢融合的主流.为进行相关的生物力学研究,该文基于可视人数据库建立了寰椎后路椎弓根螺钉和侧块螺钉固定的有限元模型,并对2种固定方法在不同钉道长度下,骨-钉界面的生物力学特性进行了模拟和分析.结果显示,随钉道长度的缩短, 2种方法在骨-钉界面处的皮质骨和松质骨的最大von Mises应力及最大等效应变均逐渐增大.由于椎弓根方法具有长皮质骨钉道,因而可以比侧块方法为寰椎后路的螺钉固定提供更高的稳定性.该研究为后路螺钉固定技术的生物力学评价以及临床应用提供了依据.     

外伤致腰5椎体4度脱位一例

探讨椎间植骨融合联合椎弓根螺钉内固定治疗腰椎骨折脱位的效果。取后侧正中切口行"腰5-骶1椎体骨折脱位切开复位植骨融合钉棒内固定术"。在L4、5及S1双侧椎弓根置钉,椎间植入1枚大小适宜的Cage,加压L5-骶1椎间隙。腰椎骨折脱位复位良好,固定牢靠,术后患者症状恢复明显。结论椎间植骨融合加椎弓根螺钉内固定是治疗腰椎滑脱症的一种有效措施。     

腰椎滑脱髂骨棒杠杆复位固定系统的研制与结构分析

介绍一种自行研制的治疗腰椎滑脱的内固定装置,并进行了结构分析.结果表明:①该器械是几何不变体系.②其中支撑棒作为支点棒是整个装置的关键,采用5mm支撑杆,滑脱力是200N时是安全的.③椎弓根钉交叉植入椎体固定,有效阻止了扭转位移,角度提拉杆又使得椎弓根钉的脱出力大大减小.     

人工椎间盘的研制及其有限元模型的应力分析

自行研制“框架”人工椎间盘（ALDFS）,并建立腰椎运动节段ALDFS置换的有限元模型,研究ALDFS的应力分布.方法：1.从骨组织工程学、脊柱生物力学、材料学和临床循证医学角度设计,采用无磁性的医用钛合金加工制成ALDFS.2.选取一名健康男性志愿者行薄层CT扫描图像,应用逆向工程技术重建腰椎模型.结合ALDFS的三维模型,建立腰椎运动节段ALDFS置换的腰椎模型,然后通过ANSYS12.0转换成有限元模型,最后模拟腰椎节段的运动,研究ALDFS的应力分布.结果：1.ALDFS由三枚自攻自锁螺钉、两端托板和立柱组成ALDFS两端的藕根形仿生学托板由主板和侧板组成.主板是撑起上下椎体的两端带翼的马蹄印形藕根状结构的截面.侧板是在椎体侧面,安装两枚平行自锁固定螺钉,与主板的一枚纵行螺钉在椎体内相互交锁固定假体.2.成功建立腰椎运动节段ALDFS置换的有限元模型,包括77268个单元.ALDFS的分布特点为：1）所有运动状态下,杵臼关节正中部周围区域应力最大;2）立柱和上托板承受的应力为下托板的6～7倍;3）所有运动状态中,正压状态下立柱和上托板正中部周围区域承受的应力最大;4）所有运动状态中,立柱均承受三个方向的力,其中侧弯时Z轴方向承受的力最大.结论：1.AL-DFS的上托板与立柱之间永久性±5～10°的微动,可一定程度上保留椎间盘的功能.2.建立ALDFS三维有限元模型并进行其应力分析是可行的,结果是可信的.     

AD5933生物阻抗实时监测的便携式椎弓根内固定辅助系统

为降低椎弓根内固定手术过程中的螺钉误置率,基于ADI公司的生物阻抗测量芯片AD5933,设计了一种实时监测生物阻抗的便携式智能椎弓根开路装置——椎弓根开路器。开路器通过实时测量其头部电极处的组织电阻抗变化,对电极处的组织进行分析后,通过声音提示医生操作,引导开通螺钉钉道,并避免刺破神经组织。标定实验和离体猪椎骨实验表明,系统在测量精度上满足实际应用要求,能够有效区分软组织、松质骨和皮质骨,将有望降低手术螺钉误置率。     

胫骨近端联合截骨术内固定钢板系统的有限元仿真

基于胫骨近端联合截骨术（CPTO）治疗内翻型膝骨性关节炎的手术方案，采用有限元方法研究CPTO治疗中两种常用的内固定钢板系统对其生物力学特性的影响。建立胫骨近端联合截骨术植入Tomofix和Tomofix亚洲型内固定钢板系统的三维有限元模型，比较分析膝关节的刚度和楔形位移，以及植入器械的应力分布特征。研究结果表明，在CPTO手术中使用Tomofix亚洲型内固定系统相比使用Tomofix内固定系统的膝关节刚度增加了23.8%，平均楔形位移降低了85.5%，骨骼平均应力降低了36.5%，钢板和螺钉的最大应力分别增加了16.6%和4.6%。因此，在CPTO手术中使用Tomofix亚洲型内固定系统能较有效地提高膝关节结构的稳定性，减小楔形微动，为骨愈合提供强有力的支撑，但在内固定系统的高强度支撑下骨骼应力降低较明显，有引发应力遮挡效应进而导致骨质疏松的风险。     

基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉螺纹结构优化

钛及其合金因其优异的力学性能和生物相容性而被用于制作椎弓根螺钉。然而椎弓根螺钉松动会威胁内固定系统的稳定性,严重时需要进行二次手术,增加医疗成本及患者负担。最大拔出力是评价螺钉固定能力的常用指标,合理设计椎弓根螺钉结构参数可以有效地增大其拔出力。采用有限元分析的方法模拟钛合金椎弓根螺钉的拔出过程,对螺钉头部施加1.8 mm的轴向位移,记录其拔出载荷与位移,探讨螺钉结构参数对其最大拔出力的影响。结果表明：螺钉结构参数中螺钉外径对拔出力的影响最大,螺纹深度的影响最小;在椎弓根螺钉选型时尽量选择较大的螺钉外径、较小的螺距以及适中的螺纹深度。     

周期性疲劳载荷下Steffee椎弓根钢板生物力学性质

分析Ｓｔｅｆｅｅ椎弓根钢板在疲劳载荷作用下，腰椎节段刚度和“融合”高度的变化．对４例新鲜成人男性腰椎标本（Ｌ２～Ｌ４），在Ｌ１和Ｌ３安放国产Ｓｔｅｆｅｅ椎弓根钢板，行Ｌ２椎体前２／３切除．在ＭＴＳ８５８双轴液压伺服生物材料试验系统上对标本施加疲劳压缩载荷（５００５０）Ｎ，疲劳３００００次，记录节段刚度和高度变化．结果：正常Ｌ１～Ｌ３节段刚度为５．５５ｋＮ／ｍｍ，Ｌ２椎体前２／３切除并安放Ｓｔｅｆｅｅ椎弓根钢板后刚度为０．２９ｋＮ／ｍｍ．在疲劳１００００次之前，相对刚度随疲劳次数的增大明显，之后相对刚度基本保持不变．疲劳３００００次后，刚度相对平均增加８０％．“融合”高度随疲劳次数的增加而减少，疲劳３００００次后，“融合”高度平均缩短３．７ｍｍ．建立的疲劳模型能较好地反映Ｓｔｅｆｅｅ椎弓根钢板的疲劳特性；器械固定后腰椎高度随周期性载荷作用而减少与椎弓根螺钉的折弯有关；在疲劳初期节段刚度随疲劳次数的增加而上升，反映了螺钉－骨界面间有一个相互适应的过程，这使得器械固定节段的刚度在疲劳后期维持不变．     

经椎弓根内固定和脊柱植骨融合术治疗腰椎滑脱症32例

目的：探讨复位固定系统（RF）,三维固定系统（TRIFIX）椎弓根系统内固定与不同部位脊椎植骨融合治疗腰椎滑脱症的效果,方法：对32例腰椎患者的神经根压迫部位针对性彻底减压,按随机化原则选择RF,TRIFIX两种椎弓根螺钉对滑脱腰椎进行复位固定,并配合椎体间与横突间植骨融合术,术后随访6个月－4年2个月,平均2年3个月,结果：滑脱椎复位率：RF与TRIFIX组均达100％,术后4个月除2例横突间植骨出现部分骨吸收外均达骨性愈合,其中椎体间植骨14例,术后平均骨性愈合时间为3个月,横突间植骨18例,术后平均骨性愈合时间3．6个月,不愈合率占11．1％,所有病人术后症状基本消失,二组均未见螺钉松动,断裂及再滑脱现象,结论：RF,TRIFIX椎弓根螺钉系统内固定能使I,II度腰椎脱完全复位,且固定牢固,有利于植骨融合,虽椎间植骨优于横突间植骨,但扩大接触面横突间植骨仍不失为一种有效的植骨融合术式。     

AF钉内固定治疗胸腰椎爆裂骨折体会

目的：探讨AF椎弓根钉系统在治疗胸腰椎骨折中的疗效．方法：回顾性分析了对54例胸腰椎新鲜骨折行AF椎弓根钉系统内固定治疗术前、术中、术后情况．结果：全部病例获得了1～2年的随访,脊柱后凸角术前的平均29．3°变为3．8°,38例脊髓神经及椎体高度恢复,4例患者内固定断裂,6例完全截瘫的患者神经功能没恢复,但能够坐轮椅活动．结论：对胸腰椎椎体骨折及合并截瘫的患者具有复位满意、固定可靠、神经功能恢复良好等优点,是一种理想的治疗胸腰椎骨折的方法．     

一种羊椎体骨缺损动物模型的改良及应用效果观察

目的 建立一种改良羊椎体骨缺损实验动物模型,以便于对目标骨填充材料的骨诱导及骨生长性能进行长时程对照观察研究。方法 选取山羊18只,体质量（21.56 ±2. 56）kg,动物麻醉后经腹膜后入路显露腰椎L1-L6,于椎体侧方制备6 mm×10 mm圆柱形骨缺损。实验共分为三组：实验组、对照组及假手术组。按照随机数字表法分 别填充自体富血小板血浆复合磷酸钙骨水泥或磷酸钙骨水泥各2个椎体,另外2个椎体不填充。于术后1、3、6个 月随机处死6只,进行影像学及组织学观察。结果 手术时间为64 ~ 92（75 ± 6. 95）min,术中失血量为50 ~ 110 （81.94 ±15.64）mL。共108个腰椎标本可供分析。三组骨缺损体积比无统计学意义（P >0.05）。两个骨水泥组 从3个月开始均有不同程度骨水泥吸收及骨长入,但实验组骨诱导生长更明显。结论 采用腹膜后入路制备羊腰椎骨缺损动物模型,实验技术简单易于掌握,手术并发症少,利于动物长期存活及进行填充材料长时程观察。同时腰椎全长制备,利于多种材料或者多种观察指标观察研究。本实验中自体富血小板血浆复合磷酸钙骨水泥后成骨作用好于单纯磷酸钙骨水泥组及未填充组。     

不同椎间融合方法对腰椎动态特性的影响

基于有限元方法,研究比较了4种不同入路方法的腰椎椎体间融合方法(ALIF,PLIF,TLIF和DLIF)对全身振动状态下的腰椎融合节段及邻近节段的影响.引入了与并发症相关的重要指标,如应力分布、应力峰值及应力振幅等,并进行了比较分析.结果表明:在4种不同的方法中,ALIF可以为全身振动状态下的相邻节段提供一个更稳定的环境,并且该方法具有较好的抗振性能.与其他方法相比,DLIF可以降低振动状态下椎间融合器下沉及失效的风险.而且,DLIF可以为全身振动状态下的椎骨细胞提供一个更稳定、更合适的生长环境,更有利于椎骨融合成功.