论文摘要
目的研制可吸收椎体内支撑器。在后路钉棒系统固定的同时植入椎体内支撑器，重建胸腰椎爆裂骨折椎体高度和支撑功能，起到即时稳定骨折椎体前中柱、避免脊柱载荷应力过度集中于后路钉棒系统，解决目前胸腰椎爆裂骨折椎弓根钉系统内固定治疗矫正角度丢失、内固定器失败等问题。通过生物力学检测评价可吸收椎体内支撑器的力学特性和可吸收椎体内支撑器重建骨折椎体并联合后路椎弓根钉系统固定治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学特性。方法设计并研制可吸收椎体内支撑器。采用可吸收椎体内支撑器6枚，在MTS材料试验机上行压缩破坏试验，记录抗压强度。收集新鲜猪脊柱标本T13～L3节段32具，随机分为4组：①脊柱完整状态组；②椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定组；③后路椎弓根钉系统固定组；④前路植骨钢板固定组；模拟不同状态和不同处理方法。脊柱完整状态组，先测量脊柱标本在完整状态不同载荷作用下脊柱的结构刚度，然后采用MTS材料试验机制作L1椎体爆裂骨折模型，再次测量不同载荷作用下脊柱的结构刚度；椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定组，标本采用MTS材料试验机制作L1椎体爆裂骨折模型，将可吸收椎体内支撑器植入骨折椎体填充椎体内骨缺损，同时行后路椎弓根钉系统固定；后路椎弓根钉系统固定组，制作L1椎体爆裂骨折模型后，仅行后路椎弓根钉系统固定；前路植骨钢板固定组，切除L1椎体及其上下位椎间盘，椎间植入髂骨块，前路钢板固定。每组标本均在MTS材料试验机上测量其在轴向压缩、前曲、后伸、左右侧弯载荷作用下脊柱的结构刚度，比较不同状态或处理方法对脊柱结构生物力学稳定性的影响。结果1．研制出可吸收椎体内支撑器，本实验研究中采用的支撑器试件长度×宽度×高度：25.0mm×7.5mm×9.0mm，侧壁厚度为2.0mm。在压缩载荷下抗压强度为4722.644±183.08N。结果表明可吸收椎体内支撑器完全能够承受术后早、中期脊柱载荷，不会遭到破坏，起到对胸腰椎爆裂骨折椎体前中柱的支撑，稳定脊柱作用。2．与脊柱完整状态相比，脊柱骨折状态在轴向压缩、前屈、后伸、左侧弯、右侧弯各个方向载荷作用下结构刚度值均显著降低，两组间差别有统计学意义（p＜0.5），表明骨折模型在各运动方向的稳定性明显降低；CT显示椎体前中柱骨折，椎管前壁完整性破坏，属于AO胸腰椎骨折分类A3型，结果表明建立了稳定、可靠的L1椎体爆裂骨折模型。3．轴向压缩时，椎体内支撑器重建骨折椎体联合椎弓根钉系统固定脊柱结构刚度为214.81±26.95 N／mm，明显较后路椎弓根钉系统固定组结构刚度166.05±18.29 N／mm和前路植骨钢板固定组结构刚度164.17±15.66 N／mm高，差异有统计学意义（p＜0.05）。前路植骨钢板固定组与后路椎弓根钉固定组刚度没有明显差别（p＞0.05）。与脊柱完整状态组刚度141.01±17.09 N／mm相比，三种处理方法均可明显增加轴向压缩时的刚度（p＜0.05）。4．在前屈运动中，椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定，脊柱结构刚度为177.24±19.71 N／mm，较后路椎弓根钉系统固定组（122.79±25.07 N／mm）及脊柱完整状态组（103.84±15.86N／mm），脊柱刚度有明显提高（p＜0.05）；并且可以达到前路植骨钢板固定组结构刚度（184.55±13.18 N／mm）水平（p＞0.05）。后路椎弓根钉系统固定组和脊柱完整状态组，脊柱结构刚度差异无统计学意义（p＞0.05）5．在后伸运动中，椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定组刚度为156.22±31.91N／mm，后路椎弓根钉系统固定组刚度为145.45±25.33 N／mm，两种椎弓根钉系统固定方式之间脊柱结构刚度相似（P＞0.05）。前路植骨钢板固定组结构刚度为84.24±16.44N／mm，在后伸运动中刚度明显较两种椎弓根钉系统固定方式低，与脊柱完整状态组的结构刚度69.66±19.27 N／mm没有明显差别。6．在左、右侧弯运动中，椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定组、后路椎弓根钉系统固定组、前路植骨钢板固定组脊柱结构刚度，均较脊柱完整状态组刚度有明显提高（p＜0.05），在左、右侧弯运动中三种不同处理方式之间，脊柱结构刚度差异无统计学意义。结论1．本研究设计并研制的可吸收椎体内支撑器可满足椎体内植入的设计要求，经抗压强度测试，完全能够承受术后早、中期脊柱载荷；已申请国家发明专利（200710065628.X）和实用新型专利（200720104352.7）。2．研究发现：可吸收椎体内支撑器重建脊柱前中柱，可明显增加后路椎弓根钉系统固定脊柱结构在轴向压缩和前屈运动方向上的稳定性，说明可吸收椎体内支撑器的使用能够填充椎体内骨缺损，重建脊柱前中柱的即时支撑、承重功能，减少脊柱载荷应力过度集中于椎弓根钉系统，因此可吸收椎体内支撑器的使用能够减少或避免椎弓根钉系统固定术后矫正角度丢失和内固定失败等并发症的发生率。3．可吸收椎体内支撑器重建骨折椎体联合椎弓根钉系统固定，在轴向压缩和后伸方向上的稳定性优于前路植骨钢板固定，并可将脊柱结构前屈稳定性提高至前路植骨钢板固定方式水平，并且克服了前路植骨钢板固定方式在后伸方向上稳定性存在的明显不足。说明椎体内支撑器重建骨折椎体联合椎弓根钉系统固定比前路植骨钢板固定能为损伤脊柱提供更好的稳定性。4．椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定，集合了前后路固定方法的优点，无论是在轴向压缩、前屈还是在后伸方向上，椎体内支撑器重建联合椎弓根钉系统固定均能为损伤脊柱提供更好的生物力学稳定性，这种处理方式是未来提高胸腰椎爆裂骨折治疗水平最有前景的方法。
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