可吸收椎体内支撑器设计及植入途径的解剖学影像学研究

论文摘要

目的：设计可用于胸腰椎骨折椎体重建的可吸收椎体内支撑器，重建伤椎的高度和支撑功能，避免或减少胸腰椎爆裂骨折后路钉棒系统固定难以有效重建伤椎支撑功能所导致的断钉、断棒、椎体前高及矫正角度丢失等问题。通过解剖学研究探讨后路椎体重建的最佳入路及安全植入的宽度、高度；通过影像学研究，确定植入物的宽度、长度、高度；根据解剖学、影像学研究结果设计可吸收椎体内支撑器（CASP，Centrum-vertebra-fracture-repairing absorbable supporting plugger）。方法：1．解剖学研究：20具防腐成人T10-L5脊柱标本，去除椎板后软组织、棘突、椎板、关节突关节和横突。测量T11-L4椎弓根高度、宽度及椎弓根内径高度、宽度；观察及测量椎弓根毗邻关系，拉钩牵开L1-L4椎弓根外侧壁神经根及腰大肌，游标卡尺测量可显露的距椎弓根内侧壁的植入宽度。在T11、T12椎弓根外侧壁开槽并切除相邻1／3-1／2肋骨头，拉钩向外侧牵开，游标卡尺测量可显露的距椎弓根内侧壁的植入宽度。2．影像学研究：100例健康成人志愿者，以0.6mm为准值，CT扫描并重建T11-L4节段椎体、椎弓根二维、三维图像，测量椎体矢状径、横径、前高、中高和后高；模拟椎体重建，测量安全植入宽度、长度。3．可吸收椎体内支撑器的设计：以解剖学、影像学研究结果为依据，制作可吸收椎体内支撑器替代物进行椎体模拟植入实验，筛选出符合临床胸腰椎重建植入要求的尺寸参数，设计系列可吸收椎体内支撑器。结果1．解剖学测量结果：T11椎弓根高度为15.4±1.3mm、椎弓根宽度为10.0±1.5mm、椎弓根后口（横突前皮质骨与椎弓根松质骨腔交界处，见图5）内径高度为12.5±1.5mm、椎弓根后口内径宽度为5.8±0.6mm；T12椎弓根高度为15.9±1.6mm、椎弓根宽度为9.8±1.2mm、椎弓根后口内径高度为12.0±1.1mm、椎弓根后口内径宽度为6.0±0.6mm；L1椎弓根高度为14.6±1.4mm、椎弓根宽度为9.3±1.5mm、椎弓根后口内径高度为10.8±1.4mm、椎弓根后口内径宽度为5.6±0.8mm；L2椎弓根高度为14.1±1.4mm、椎弓根宽度为10.1±1.6mm、椎弓根后口内径高度为11.0±1.6mm、椎弓根后口内径宽度为6.2±0.6mm；L3椎弓根高度为13.7±1.6mm、椎弓根宽度为11.3±1.6mm、椎弓根后口内径高度为10.1±1.4mm、椎弓根后口内径宽度为7.6±1.4mm；L4椎弓根高度为13.0±1.7mm、椎弓根宽度为12.8±2.0mm、椎弓根后口内径高度为9.2±1.4mm、椎弓根后口内径宽度为8.4±1.2mm。本研究测得T11-L4椎弓根高度为13.7±1.6mm到15.9±1.6mm，经椎弓根可满足椎体重建植入物高度要求，而椎弓根腔隙狭窄且形状不规则，后口宽度在5.6±0.8mm到8.4±1.2mm之间，其峡部是植入瓶颈，部分节段椎弓根难以完全满足伤椎重建宽度要求，T11、T12椎弓根外侧为肋骨头，无脊神经前支通过，切除T11、T12部分肋骨头，于椎弓根外侧壁开槽，能满足伤椎重建植入物宽度要求；L1-L4椎弓根外侧壁有脊神经前支经过及腰大肌附着，向外侧牵开腰大肌及神经根前支可显露≥20mm植入宽度，椎弓根外侧壁开槽，完全可以满足伤椎重建植入物宽度要求。2．CT测量结果：T11椎体横径为32.4±2.8mm、矢状径为25.6±2.5mm、前高为20.3±2.1mm、中高为19.1±2.3mm、后高为21.9±2.2mm；T12椎体横径为33.6±2.2mm、矢状径为25.3±1.7mm、前高为20.9±2.0mm、中高为19.6±2.2mm、后高为22.8±2.1mm；L1椎体横径为36.1±3.2mm、矢状径为26.9±2.9mm、前高为22.2±2.4mm、中高为20.1±2.3mm、后高为24.1±2.1mm；L2椎体横径为37.2±3.3mm、矢状径为27.7±2.5mm、前高为23.9±2.2mm、中高为21.4±2.3mm、后高为24.6±1.7mm；L3椎体横径为39.6±3.3mm、矢状径为28.7±2.0mm、前高为24.4±1.6mm、中高为21.2±2.3mm、后高为23.9±2.4mm；L4椎体横径为42.1±4.1mm、矢状径为29.0±2.2mm、前高为24.4±1.9mm、中高为21.6±2.2mm、后高为23.3±2.9mm。椎体高度由T11-L4逐渐增加，T11-L2的椎体后高大于前高，而L3、L4椎体前高大于后高，同一椎体均以中高为最低，以椎体中高来衡量，从T11到L4椎体的高度由19.1±2.3mm增加到21.6±2.2mm。椎体横径及矢状径由T11-L4也逐渐增大，矢状径由25.6±2.5mm增加到29.0±2.2mm，椎体横径则由32.4±2.8mm增加到42.1±4.1mm，本研究发现T11椎体到L4椎体高度的增加小于矢状径的增加，而矢状径的增加小于横径的增加，从T11椎体到L4椎体以横径增加更显著，且每个椎体的横径均大于矢状径。3．二维模拟椎体重建测量结果：T11椎体重建可植入宽度为8.5±1.2mm、可植入长度为23.3±1.7mm、植入角度左侧为5.9±1.2°、右侧为6.2±1.3°；T12椎体重建可植入宽度为8.7±1.1mm、可植入长度为24.2±1.5mm、植入角度左侧为5.8±1.3°、右侧为6.9±1.9°；L1椎体重建可植入宽度为8.9±1.5mm、可植入长度为23.8±1.7mm、植入角度左侧为12.6±1.9°、右侧为12.7±2.0°；L2椎体重建可植入宽度为9.0±1.2mm、可植入长度为24.4±1.2mm、植入角度左侧为13.7±1.8°、右侧为13.9±2.0°；L3椎体重建可植入宽度为9.5±1.3mm、可植入长度为25.5±1.5mm、植入角度左侧为16.4±1.7°、右侧为16.4±1.8°；L4椎体重建可植入宽度为10.8±1.3mm、可植入长度为25.8±1.9mm、植入角度左侧为16.3±1.8°、右侧为18.7±1.7°。由测量结果可以看出T11—L4椎体重建植入角度T11、T12植入角度较小，而L1-L4椎体重建植入角度较大，由T11-L4植入角度有递增趋势；植入宽度由T11-L4也呈递增趋势，椎体重建的植入宽度从T11的8.5±1.2mm增加到L4的10.8±1.3mm。4．以解剖学影像学研究结果为参数，制作出可吸收椎体内支撑器替代物进行T11-L4椎体模拟植入实验，筛选出比较符合临床胸腰椎椎体重建要求的系列可吸收椎体内支撑器制作方案，初步设计参数如下（宽度×高度×长度，单位：mm）：①7×9×20mm，②7×9×23mm，③7×9×25mm，④7×9×27mm，⑤8×10×20mm，⑥8×10×22mm，⑦8×10×25mm，⑧8×10×27mm，⑨9×11×20mm，⑩9×11×22mm，（11）9×11×24mm，（12）9×11×25mm，（13）9×11×27mm，（14）10×12×25mm，（15）10×12×27mm。结论：1．本研究发现经椎弓根及其外侧壁是胸腰椎后路椎体重建的最佳入路。该入路既可重建伤椎高度，且不需要经过椎管，避免了经椎管入路对可能已经损伤的脊髓或马尾的牵拉、植入物脱出、或手术操作过程中的意外损伤。2．解剖学研究结果表明，经椎弓根及其外侧壁T11-L4椎体重建可植入宽度≤20mm，高度为11.0-17.0mm的植入物，重建伤椎高度和前中柱的支撑功能。3．CT模拟经椎弓根及其外侧壁T11-L4椎体重建，测出T11-L4椎体重建的植入角度为5.9±1.2°到18.7±1.7°之间；T11-L4椎体重建系列植入物参数为：宽度为7.3-12.0mm，长度为20.0-28.0mm，高度为11.0-17.0mm。4．根据解剖学影像学研究结果设计系列可吸收椎体内支撑器替代物经椎弓根及其外侧壁通道植入，重建T11-L4椎体前中柱是可行的。本研究已经设计并试制出可吸收椎体内支撑器试件，并已申请国家发明专利（200710065628.Ⅹ）和国家实用新型专利（200720104352.7）。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 第一部分 可吸收椎体内支撑器植入途径的解剖学及相关设 计参数研究
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 第二部分 可吸收椎体内支撑器植入途径的影像学及相关设 计参数研究
• 1 对象与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 第三部分 可吸收椎体内支撑器的设计
• 1.可吸收椎体内支撑器设计原则
• 2.系列可吸收椎体内支撑器的设计
• 3.结论
• 4.专利申请
• 综述
• 攻读学位期间发表论文情况
• 致谢