椎弓根螺钉不同置入方向影响螺钉松动的疲劳测试研究

目的采用人工椎骨模型及疲劳载荷对椎弓根螺钉松动程度进行评估,研究螺钉不同置入方向下螺钉松动的差异及二者间相关性。方法基于人体腰椎椎骨尺寸制作人工椎骨模型,并依据术中螺钉置入角度定义3种置入方向(-10°:头倾、0°:平行、+10°:尾倾)。于疲劳载荷(100~250 N,30000次循环)加载过程中记录循环-位移曲线。结束后旋出螺钉,利用MicroCT设备及Mimics软件来重建和计算螺钉孔洞体积比值(加载后螺钉孔洞体积与螺钉置入时该区域体积的比值)。结果循环-位移曲线结果表明尾倾组的位移最小,其次为平行组,最后为头倾组。螺钉孔洞体积比值结果表明尾倾组的比值小于头倾组及平行组的比值(1.22±0.04 vs 1.36±0.02头倾组,P<0.001;vs 1.30±0.02平行组,P=0.009),平行组的比值小于头倾组的比值(1.30±0.02 vs 1.36±0.02,P=0.216)。相关性分析结果表明螺钉方向与最大位移终末值(最大位移中末次循环对应的位移)(P=-0.95,P<0.001)、螺钉孔洞体积比值(P=-0.94,P<0.001)都呈负相关。结论在椎弓根螺钉不同方向置入人工椎骨模型的疲劳载荷实验中,螺钉置入方向与最大位移终末值及螺钉孔洞体积比值都呈负相关,其中尾倾方向下螺钉松动程度最小,其次为平行方向,最后为头倾方向。