成人颈椎椎弓根螺钉在儿童腰椎应用的可行性

背景：由于1~3岁幼年儿童椎体发育未完全成熟,各种解剖径线相对较成人小得多,尚无幼儿专用的椎弓根螺钉固定器械,现有能够利用的直径最小的椎弓根螺钉是用于成人颈椎侧块或椎弓根固定的钉棒系统。 目的：观察将成人颈椎椎弓根螺钉应用到成年猪颈椎与幼猪腰椎固定后的生物力学对比。 方法：将6具完整新鲜成年猪颈段C3~C6脊椎标本和6具完整8周龄新鲜幼猪腰段脊柱标本自椎间盘及关节处离断,游离成单个椎体,共54个椎体108侧椎弓根。按照标准操作将成人颈椎椎弓根螺钉分别安置在成年猪颈椎标本和幼猪腰椎标本的椎弓根上,应用生物力学方法测试螺钉的最大轴向拔出力。 结果与结论：颈椎标本最大轴向拔出力高于腰椎标本,但差异无显著性意义(P > 0.05);L1椎弓根螺钉的拔出力均值明显小于L3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);C5椎弓根螺钉的拔出力均值明显大于C3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);颈椎和腰椎标的骨密度差异有显著性意义(P < 0.01),椎体椎弓根力学数值与椎体骨密度之间存在线性正相关。说明取得了成人颈椎椎弓根螺钉在轴向拉力方面适应于幼儿腰椎的初步实验依据。     

硫酸钙骨水泥增强椎弓根螺钉置入骨质疏松椎体的瞬时稳定性

背景：由于内固定在骨质疏松骨上锚着力较差影响了其稳定性,因此需要新的固定方法,使用骨水泥或骨替代物增强内固定技术可以较好地解决这个问题。 目的：评价硫酸钙骨水泥增强的椎弓根螺钉置入骨质疏松椎体后的瞬时稳定性。 方法：选取新鲜小牛脊柱椎体,测量骨密度后,随机分为4组：①正常椎体椎弓根螺钉内固定组。②正常椎体椎弓根螺钉+硫酸钙骨水泥增强内固定组。③骨质疏松椎体椎弓根螺钉内固定组。④骨质疏松椎体椎弓根螺钉+硫酸钙骨水泥增强内固定组。将相同规格的椎弓根螺钉拧入测试椎体的椎弓根,测试其即刻最大轴向拔出力和最大破坏功耗,以评价硫酸钙骨水泥增强椎弓根螺钉的瞬时稳定性。 结果与结论：骨质疏松椎体较正常椎体的螺钉最大拔出力、最大破坏功耗明显减少(P < 0.05),而二者分别以骨水泥增强后的螺钉最大拔出力、最大破坏功耗明显增加(P < 0.05);正常组和骨质疏松组以骨水泥增强后螺钉的最大拔出力、最大破坏功耗相当。提示硫酸钙骨水泥增强后可以增加内固定螺钉的瞬时稳定性,硫酸钙骨水泥可以应用于骨质疏松患者骨折内固定的增强,具有较好的临床应用前景。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

骨水泥加固椎弓根螺钉的生物力学特性

背景：由于骨质原因及结构特点导致椎弓根螺钉经常出现把持力下降,从而发生松动、拔出,导致内固定失败,因此提高椎弓根螺钉的稳定性显得尤为重要。 目的：检测可注射骨水泥空心椎弓根螺钉椎弓根螺钉生物力学稳定性,为优化骨水泥使用量提供参考。 方法：选取7具新鲜成人尸体T₁₁-L₄椎体标本共40个椎体,随机分为可注射骨水泥空心椎弓根螺钉及DTPS^TM椎弓根螺钉组,各20个,置钉后分别注入1,2,3,5 mL骨水泥,通过影像学观察骨水泥弥散分布情况,并测得最大轴向拔出力进行比较。 结果与结论：骨水泥用量为1-3 mL时,可注射骨水泥空心椎弓根螺钉组螺钉平均最大轴向拔出力显著高于DTPS^TM组(P < 0.05)。骨水泥用量为5 mL时,2组平均最大轴向拔出力差异无显著性意义(P > 0.05)。可注射骨水泥空心椎弓根螺钉组的直线回归方程为Y=25.269X+133.681(R²=0.837),DTPS^TM椎弓根螺钉组的直线回归方程为Y=32.039X+99.251(R²=0.936)。骨水泥用量在1-5 mL时,2组螺钉最大轴向拔出力与骨水泥量高度正相关(|R| > 0.8)。说明骨水泥强化椎弓根螺钉可显著提高螺钉稳定性,椎弓根螺钉最大轴向拔出力与骨水泥使用量呈高度正相关,可注射骨水泥空心椎弓根螺钉在达到满意的内固定强化效果同时,减少骨水泥使用量,降低了骨水泥泄漏风险,相比DTPS^TM椎弓根螺钉更具有优势。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

骨水泥和纳米骨浆强化椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的生物力学特点

背景：纳米骨浆和骨水泥注入是强化椎弓根螺钉固定的两种常用方法,但目前关于两种加强方法的强化效果比较的报道相对较少。 目的：对比骨水泥或纳米骨浆强化椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的生物力学特点。 方法：取24个人尸体椎弓根,均符合骨质疏松标准,随机均分为3组,对照组仅植入椎弓根螺钉,骨水泥组在钉道内注入骨水泥后植入椎弓根螺钉,纳米骨浆组在钉道内注入纳米骨浆后植入椎弓根螺钉。植入2 h后,检测各组标本最大轴向拔出力和最大旋出力矩。 结果与结论：骨水泥组、纳米骨浆组的最大轴向拔出力和最大旋出力矩均大于对照组(P < 0.05),并且骨水泥组的最大轴向拔出力和最大旋出力矩大于纳米骨浆组(P < 0.05)。表明骨水泥和纳米骨浆强化可有效提高椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的最大轴向拔出力和最大旋出力矩,且骨水泥强化效果更明显。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

快速建立小牛椎体骨质疏松模型

背景：目前用于脊柱生物力学研究的骨质疏松动物模型是以去势雌性动物或服药动物为代表的动物模型,但存在建立时间长、可靠性差的问题。 目的：利用Shandon TBD-1脱钙法快速建立牛椎体骨质疏松模型。 方法:选取新鲜小牛脊柱第6~11节椎体,共24个椎体,测量骨密度后,随机分为3组：预实验组采用Shandon TBD-1浸泡椎体,脱钙组将Shandon TBD-1注入椎体一侧钉眼内,对照组不做脱钙处理。脱钙后再次测量骨密度,将相同规格的椎弓根螺钉拧入双侧椎弓根,测试其最大轴向拔出力。 结果与结论：预实验组椎体脱钙后椎体骨密度随着脱钙时间的延长而降低;脱钙组骨密度值、椎弓根螺钉最大轴向拔出力均低于对照组( P < 0.01),且骨密度与椎弓根螺钉最大轴向拔出力存在线性正相关。说明应用Shandon TBD-1脱钙剂对小牛椎体脱钙是一种快速制备骨质疏松动物模型的方法,并能够很好模拟骨质疏松的力学性能。     

枢椎前后路三种螺钉内固定的安全性比较*

目的 观察计算机辅助枢椎前路椎弓根螺钉（AAPS）置钉优势,并测量AAPS、椎弓根螺钉及椎体螺钉（VBS）的最大拔出力,为临床手术操作选取适当的内固定方式,提供生物力学理论依据。方法 从2019年10月至2021年1月,收集人体实体颈椎防腐标本16例,除去畸形标本1例。剩余标本,包括男10例,女5例,行CT扫描后将数据导入Mimics软件,形成三维重建图并观察。参考Kolle法,在每节枢椎上分别采用前路椎弓根螺钉、后路椎弓根螺钉、前路椎体螺钉三种形式固定方法。在生物力学试验机上测试每种固定方式的最大拔出力。结果 Mimics软件中的三维重建图,可以从任意视角直接观察并了解结构状况。前路椎弓根螺钉最大轴向拔出力平均为（635.95±220.35）N,后路椎弓根螺钉组的最大轴向拔出力平均为（772.95±230.55）N,VBS组螺钉的最大轴向拔出力平均为（451.45±181.13）N。采用配对样本t检验,两两比较AAPS组与后路椎弓根钉组,以及AAPS组与VBS组测值。P值均<0.05,差异有统计学意义。这显示在单皮质固定的条件下,椎弓根螺钉的置钉拔出力大于前路椎弓根螺钉（AAPS）,AAPS置钉拔出力大于VBS置钉法。结论 计算机辅助有利于了解枢椎结构特点,便于个体化的AAPS置钉操作,AAPS钉道固定性能良好,有较明显生物力学优势,可作为手术内固定选择的较理想方式。     

椎弓根螺钉在骨矿量下降椎体中应用的生物力学研究

目的通过对5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF1、SF2、RF)在脊柱标本中内固定稳定性的生物力学测试,探讨螺钉设计参数、拧紧力矩同骨密度之间的关系,为临床骨质疏松患者应用椎弓根螺钉提供理论依据。方法采集腰椎标本6具,按骨密度ρ分正常组(ρ>1.00g/cm2)、骨矿量下降组(0.90g/cm2<ρ<1.00g/cm2)和骨质疏松组(ρ<0.90g/cm2),应用WD鄄10A万能实验机,测定不同骨密度下螺钉设计参数、拧紧力矩等对椎弓根螺钉内固定稳定性的影响。结果5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF1、SF2、RF)固定的脊柱标本,其拔出力之间存在显著性差异(P<0.05)。骨密度的大小直接影响螺钉内固定的强度(以拔出力的大小衡量),正常组、骨矿量下降组与骨质疏松组之间存在着显著性差异(P<0.05)。椎弓根螺钉内固定的强度与拧紧力矩大小存在正相关关系,与骨密度也存在正相关(r=0.936)。在骨矿量相对下降的标本中,5种螺钉中U2的拔出力最大。结论螺钉的类型、被固定标本的骨密度同固定的稳定性密切相关。骨密度与最大拔出力、拧紧力矩具有正相关性.“U”型钉在对骨矿量下降标本的固定中具有一定优势。     

后凸成形和传统钉道骨水泥强化对骶骨钉松动的生物力学作用

背景：后凸成形骨水泥强化可应用于骨质疏松患者的腰椎椎弓根钉固定。 目的：评价松动的骶骨钉经后凸成形和传统钉道骨水泥强化后的固定强度。 方法：纳入9具骨质疏松症患者的新鲜尸体标本。在同一骶骨标本上,分别测试单皮质和双皮质骶骨椎弓根钉最大拔出力后,分别建立传统钉道骨水泥强化与后凸成形骨水泥强化椎弓根钉固定模型。在MTS材料试验机上,对螺钉尾部施加2 000次周期性压力载荷后,进行螺钉最大拔出力测试。 结果与结论：9个标本的骨密度均值为  0.71 g/cm²(0.61~0.77 g/cm²)。4种骶骨钉固定技术单皮质、双皮质、传统钉道骨水泥强化和后凸成形骨水泥强化骶骨钉的平均最大拔出力分别为203,325,437及565 N。双皮质骶骨钉的拔出力显著高于单皮质钉(P < 0.05);但此2固定均显著低于骨水泥强化组(P < 0.05)。后凸成形骨水泥强化组的拔出力显著高于传统钉道骨水泥强化组(P < 0.05)。此外,4种骶骨钉固定技术的最大拔出力与骨密度值均呈现显著的正相关(P < 0.05)。结果证实,传统钉道骨水泥强化技术和后凸成形骨水泥强化技术均可做为骶骨椎弓根钉松动的补救手段,但后凸成形骨水泥强化可获得更为坚强的锚定。     

Cage椎弓根内固定联合自体颗粒骨打压植骨的即时生物力学稳定性

背景：自体骨移植结合椎间融合器联合椎弓根螺钉常运用于椎体融合,但单纯颗粒骨打压联合椎弓根钉的临床生物力学研究报道不多。 目的：比较后路自体颗粒骨打压植骨内固定及Cage内固定的即时生物力学稳定性。 方法：利用腰椎后路附件逐级破坏和椎间盘切除制作腰椎不稳模型。12具猪腰椎标本随机分为两组：打压植骨结合椎弓根螺钉内固定组(实验组),Cage结合椎弓根螺钉内固定组(对照组)。使用脊柱三维运动测试机模拟人体对两组标本在正常、不稳、融合3个状态下进行前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转等各个活动的生物力学测试,三维激光扫描仪测定不同载荷下不稳节段的运动范围。 结果与结论：正常状态下,两组间L2~3节段各方向运动范围差异无显著性意义(P > 0.05),说明两组标本均衡性好,具有可比性;与正常状态相比,两组不稳状态各方向运动范围亦明显增加(P < 0.05);融合后对照组L2~3节段椎间各方向运动范围均较实验组小,但差异无显著性意义(P > 0.05)。说明自体颗粒骨打压植骨内固定与Cage内固定均能明显提高脊柱的即时生物力学稳定性,而且两组对于改善脊柱稳定性无显著性差异。     

经口咽前路寰枢椎复位钢板螺钉固定强度的生物力学评价

目的对经口咽前路寰枢椎复位内固定钢板(transoralpharyngeal atlantoaxial reduction plate,TARP)进行固定螺钉拔出力实验,评估TARP系统枢椎前路椎弓根和关节突下螺钉固定的生物力学强度。方法 6例C1、C2椎体新鲜标本左右双侧均行螺钉固定,寰椎螺钉固定于侧块,枢椎螺钉分别采用椎体、前路椎弓根及关节突下固定,在生物力学实验机上通过传感器测定TARP系统寰椎和枢椎固定螺钉的最大拔出力、钉道长度,并进行统计学分析。结果寰椎(546.45±85.07)N与枢椎前路椎弓根螺钉(593.14±97.77)N的最大拔出力之间无显著性差异,枢椎前路椎弓根螺钉拔出力明显强于枢椎椎体和关节突下螺钉,枢椎关节突下螺钉(469.94±73.32)N拔出力明显强于枢椎椎体螺钉(395.15±75.07)N。结论 TARP系统枢椎螺钉固定采用前路椎弓根及关节突下固定优于枢椎椎体固定,固定安全可靠。     

骨代谢指标在骨质疏松患者椎体变形中的意义

背景：骨质疏松常导致胸腰段椎体变形,鉴于骨代谢指标可灵敏的反映个体骨转换过程,结合骨密度可减少漏诊,预测骨折风险,提前干预可降低重度椎体畸形的发生率。 目的：分析骨代谢指标在骨质疏松患者椎体变形中的意义。 方法：将157例老年人骨质疏松患者按是否存在椎体变形分为椎体变形组和椎体形态正常组,椎体变形组中根据骨密度的不同分为骨密度正常和骨密度减低亚组,进行骨密度和总Ⅰ型胶原氨基端前肽、β胶原特殊序列、N端骨钙素骨代谢指标进行检测,比较了2组间及椎体变形组内骨密度正常和骨密度减低亚组间各骨代谢指标的差异。 结果与结论：椎体变形组总Ⅰ型胶原氨基端前肽、β胶原特殊序列、N端骨钙素水平较椎体形态正常组增高(P < 0.05);骨密度正常亚组总Ⅰ型胶原氨基端前肽与β胶原特殊序列水平较骨密度减低亚组增高(P < 0.05),N端骨钙素在2亚组间差异无显著性意义(P > 0.05)。结果表明骨质疏松患者中椎体变形者总Ⅰ型胶原氨基端前肽、β胶原特殊序列、N端骨钙素的骨代谢水平高于无椎体变形者,在存在椎体变形的患者中,骨密度正常者总Ⅰ型胶原氨基端前肽、β胶原特殊序列的骨代谢水平高于骨密度降低者,骨代谢水平增高结合骨密度及椎体变形可用于骨质疏松的诊断和椎体脆性骨折的预测。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

骨水泥强化椎弓根螺钉固定对骨质疏松患者有利无弊

背景：在对伴骨质疏松的腰椎疾病患者进行椎弓根螺钉固定手术时,椎体添加骨水泥可有效增加内固定稳定性,但对相邻节段的影响尚不明确。 目的：观察伴骨质疏松的腰椎疾病患者进行椎体骨水泥强化内固定后,早中期随访中骨水泥强化对相邻节段的影响。 方法：以87例伴骨质疏松的腰椎疾病患者为研究对象,均行椎弓根螺钉系统固定+后路椎管减压术,并分为3组：常规螺钉组,常规螺钉+骨水泥组,可灌注骨水泥螺钉+骨水泥组。样本平均随访6-18个月,平均随访为9个月。测量术前、术后3 d、末次随访的Oswestry功能障碍指数评分、固定节段上位相邻椎间隙高度、固定节段上位相邻椎体变形指数、固定节段椎体上缘终板及相邻上位椎体下缘终板凹陷角度、固定节段Cobb角。 结果与结论：①常规螺钉组、常规螺钉+骨水泥组、可灌注骨水泥螺钉+骨水泥组3组内末次随访功能障碍指数评分均较前明显减小(P < 0.05),组间两两对比无显著差异(P > 0.05)。表明骨质疏松患者脊柱后路固定时,是否添加骨水泥及不同添加方式,对早中期主观疗效影响无显著差异,且均可明显改善患者生活质量。②常规螺钉+骨水泥组、可灌注骨水泥螺钉+骨水泥组2组末次随访对术后3 d固定节段Cobb角变化小于常规螺钉组(P < 0.05),常规螺钉+骨水泥组、可灌注骨水泥螺钉+骨水泥组2组组间差异无统计学意义(P > 0.05)。表明添加骨水泥辅助的内固定稳定性明显优于未添加骨水泥常规手术。③常规螺钉+骨水泥组、可灌注骨水泥螺钉+骨水泥组2组术后3 d出现上终板凹陷角度增大;末次随访观察到相邻上位椎体下终板凹陷角度、椎体矩形指数及相邻椎间隙均减小,且前两项指标的改变程度明显大于常规螺钉组。表明添加骨水泥辅助内固定对相邻椎间盘退变程度无显著影响,但明显改变了相邻椎体终板及椎体的形态,增加了相邻椎体发生骨折的风险。     

后路椎弓根钉置入复合纳米人工骨植骨治疗胸腰椎骨折

背景：纳米人工骨最大优点为具有骨诱导活性和优异的成骨性能并且可任意塑型,不良反应低。 目的：观察后路固定结合伤椎椎弓根纳米人工骨植骨治疗胸腰椎骨折疗效。 方法：48例胸腰椎骨折患者均在入院3 d内行后路椎弓根系统固定结合伤椎植入纳米人工骨治疗,分析对比治疗前后Cobb角,伤椎前缘高度及随访植骨融合。 结果与结论：所有病例均获得9个月以上随访。患者植入纳米人工骨后7 d及末次随访时Cobb角及伤椎前缘高较术前均有显著改善(P < 0.05),末次随访与植入纳米人工骨后7 d上述指标比较差异无显著性意义(P > 0.05),所有病例植骨均愈合良好。结果表明,后路椎弓根螺钉系统固定结合伤椎纳米人工骨植骨治疗胸腰椎骨折对维持重建脊柱稳定性及维持矫正率效果好,植骨融合率高,愈合快。     

Biomechanical study of expandable pedicle screw fixation in severe osteoporotic bone comparing with conventional and cement-augmented pedicle screws

Pedicle screws are widely utilized to treat the unstable thoracolumbar spine. The superior biomechanical strength of pedicle screws could increase fusion rates and provide accurate corrections of complex deformities. However, osteoporosis and revision cases of pedicle screw substantially reduce screw holding strength and cause loosening. Pedicle screw fixation becomes a challenge for spine surgeons in those scenarios. The purpose of this study was to determine if an expandable pedicle screw design could be used to improve biomechanical fixation in osteoporotic bone. Axial mechanical pull-out test was performed on the expandable, conventional and augmented pedicle screws placed in a commercial synthetic bone block which mimicked a human bone with severe osteoporosis. Results revealed that the pull-out strength and failure energy of expandable pedicle screws were similar with conventional pedicle screws augmented with bone cement by 2 ml. The pull-out strength was 5-fold greater than conventional pedicle screws and the failure energy was about 2-fold greater. Besides, the pull-out strength of expandable screw was reinforced by the expandable mechanism without cement augmentation, indicated that the risks of cement leakage from vertebral body would potentially be avoided. Comparing with the biomechanical performances of conventional screw with or without cement augmentation, the expandable screws are recommended to be applied for the osteoporotic vertebrae.     

生物骨材料混合自体髂骨修复寰枢椎可复性脱位：后路固定植骨融合

BACKGROUND: Studies have shown that biological bone and autogenous iliac bone exhibit equivalent lumbar fusion effects, but the former one significantly reduces the risk of secondary surgery and contributes to improving vertebral dysfunction. OBJECTIVE: To evaluate the effect of biological bone mixed with autologous bone in posterior screw rod internal fixation with bone graft fusion for reducible atlantoaxial dislocation. METHODS: Seventy-two patients with recoverable atlantoaxial dislocation, including 37 males and 35 females, aged 28-72 years old, were all subjected to posterior atlantoaxial screw rod fixation with bone graft fusion: the atlas was fixed with lateral mass screw or pedicle screw, and the axis fixed with the pedicle screw, lamina screws or lateral mass screw. These patients were assigned into experimental group (n=34) undergoing biological bone mixed with autologous iliac particle bone graft fusion, or control group (n=38) undergoing autologous iliac bone graft fusion. Twelve months later, fusion rate, pain relief, cervical function recovery, cervical activity and complications were compared between the two groups. RESULTS AND CONCLUSION: After postoperatively 12 months, all patients were satisfied with atlantoaxial dislocation reduction, with a good bone fusion rate up to 100%, and their neck incision healed well by primary intention. The pain, cervical function, cervical curvature and activity were improved significantly in the two groups after treatment (P < 0.05), but there was no significant difference between the two groups. Compared with the control group, the amount of bone mass taken from the patient and pain relief time were lower in the experimental group (P < 0.05). Taken together, the biological bone mixed with autogenous iliac bone for reducible atlantoaxial dislocation via posterior screw rod internal fixation and bone graft fusion can rapidly relieve pain, reduce the amount of bone mass taken from patients, and achieve good fusion effect and cervical functional recovery.     

三种置钉方法在下颈椎经椎弓根螺钉置入过程中的比较

背景：目前各种下颈椎椎弓根置钉方法的准确率报道不一,特别是国内常用的椎板部分切除置钉法、Abumi法、管道疏通法缺乏比较。 目的：探讨下颈椎(C3~7)经椎弓根螺钉内固定的可行性,比较椎板部分切除置钉法、Abumi法、管道疏通法在置钉满意率、出血量、置钉时间、并发症等方面的差异。 方法：选择60例需颈后路经椎弓根螺钉内固定治疗的下颈椎疾患病例,随机分成3组,各置入椎弓根螺钉80枚,分别采用椎板部分切除置钉法、Abumi法及管道疏通法。术中计算各方法置钉时间、出血量;出院前观察置钉满意率及在颈椎椎弓根四壁损伤例数的构成比;比较C3~7每一节段的椎弓根外侧壁损伤发生率。 结果与结论：椎板部分切除组、Abumi组及管道疏通组置钉时间依次递减(P < 0.05),置钉满意率依次递增(P < 0.05)。3组间置钉出血量及颈椎椎弓根四壁损伤例数的构成比差异无显著性意义(P > 0.05),椎弓根损伤好发生于外壁。C4、C5节段外壁损伤发生率明显高于C3、C6、C7。提示管道疏通法在经颈后路椎弓根螺钉内固定常规置钉法中优势明显。