新型半硬性椎弓根钉固定器的稳定性研究

论文摘要

前言自80年代提出经椎弓根固定的概念，几十年来经椎弓根脊柱内固定发展迅速，临床上出现了许多基于椎弓根螺钉的脊柱内固定系统，某些系统单纯依靠椎弓根螺钉固定，另一些系统与钩和椎板下钢丝联合使用。但随着椎弓根脊柱内固定系统的临床应用，内固定失败的并发症也越来越多，因为坚强的椎弓根植入物系统不能分享负荷，有增加应力遮挡导致不融合和显著骨质疏松的潜在可能性。国外许多学者对此进行了较多的探索，理想的方法是在不牺牲脊柱固定稳定性的前提下，增加载荷分享，减少应力遮挡和应力集中。我们依照这一原则，设计了一种新型半硬性椎弓根钉固定器，并通过生物力学试验验证这种新型固定器的生物力学稳定性。方法一、材料来源新型钛合金（Ti-Nb-Zr-Sn），由中国科学院沈阳金属研究所提供。二、新型半硬性椎弓根钉固定器的设计特点1、设计规格：螺钉为6.0×45mm，连接棒直径为5.5mm。2、固定器组成：①万向椎弓根钉；②纵向连接棒；③锁紧顶丝。3、半硬性固定的原理：①螺钉的万向结构及螺钉头与钉杆之间的微动；②超弹性低模量材质的低刚度和形变趋势，两者共同实现载荷分享的目的。三、制作加工方法采用精密加工方法生产新型半硬性椎弓根钉固定器。四、生物力学检测收集平均6个月大小的小牛脊柱标本6具，截取T11-L1作为一个试件，剔除肌肉等软组织，保留韧带及骨性结构的完整。将标本的上下端用自凝的牙托粉包埋成相平行的平台，在T12及L1椎体前做好标记后，将标本固定在脊柱三维试验机上。自标本的头端加载10Nm的纯力矩，进行三维6个自由度的稳定性测试。每个标本均按照以下步骤测试：完整状态，失稳状态，新型硬性固定器固定，新型半硬性固定器固定，硬性固定器固定，用三维数据采集系统记录T11-T12、T12-L1节段的活动范围。结果在各个运动方向上，三种固定器均能为失稳的节段提供足够的稳定性（P＜0.01）；在屈伸和右旋转时，与完整状态相比，硬性固定器显著增加相邻节段的活动范围（P＜0.05），但在各个运动方向上，新型半硬性固定器不会影响相邻节段的活动范围。讨论坚强的椎弓根内固定系统可以为损伤节段提供即刻的稳定性、促进融合、减小对外固定支架的需求、使患者早期回到工作岗位。但这些坚强的固定系统承载大部分的载荷，使固定节段分享的载荷大大减少，产生应力遮挡效应。坚强的固定的同时又使邻近节段椎间盘和小关节的载荷改变，活动度增加，椎间盘压力增高，产生一系列问题，如固定节段骨质疏松、骨萎缩、脊柱韧带生物力学性能降低、邻近节段的椎间盘、小关节退变、应力过于集中所致的断钉、断棒等。半硬性固定器能增加融合部位的载荷传递为融合创造一个更加有利的环境。但是，与硬性固定器相比，半硬性固定器为失稳节段提供的稳定性可能会降低，这种稳定性下降会使失稳的脊柱节段固定不牢靠、活动增加，影响骨融合，形成假关节，最终导致固定的失败。因此理想的脊柱内固定系统必须在实现坚强、稳定固定的前提下，适当减少刚度，增加载荷分享，避免器械相关性并发症的发生。为了实现载荷分享，减小硬性固定的不利影响，我们根据材料特性及半硬性固定的原理设计了这种新型的半硬性椎弓根螺钉固定器。生物力学试验结果显示新型半硬性椎弓根钉固定器的力学性能与硬性固定器相似，均能为失稳的脊柱节段提供足够的稳定，同时半硬性固定器不会影响邻近节段的活动范围。结论新型半硬性椎弓根钉固定器在为失稳节段提供稳定性的同时，不会影响相邻节段的活动范围，符合半硬性固定的原则。

论文目录

• 一、摘要
• 中文论著摘要
• 英文论著摘要
• 二、英文缩略语
• 三、论文
• 前言
• 材料和方法
• 实验结果
• 讨论
• 结论
• 四、本研究的创新性自我评价
• 五、参考文献
• 六、附录
• 综述
• 在学期间科研成绩
• 致谢
• 个人简介