颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对后纵韧带骨化物和内植物影响的有限元分析

背景:颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎力学的影响尚未明确,既往研究主要集中在颈椎前路椎体骨化物可控前移融合的手术技巧、中长期疗效和术后并发症等。目的:运用有限元方法分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎后纵韧带骨化物和内植物生物力学的影响。方法:选择一名健康男性志愿者进行全颈椎薄层CT扫描,应用有限元分析软件构建正常全颈椎模型,与既往文献进行对比验证其有效性;随后在模型上构建累及C4、C5和C6节段的连续型颈椎后纵韧带骨化物的术前模型;以术前模型为基础,创建颈椎前路椎体骨化物可控前移融合手术三维有限元模型,约束2个模型C7椎体下表面,于C1椎体上表面施加50 N的轴向力和1.0 N·m的力矩,在屈伸、侧弯、旋转6个工况下,分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对骨化物和内植物应力的影响。结果与结论:①从术前模型得出骨化物应力主要集中在C4/5节段,在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6个工况下骨化物最大应力分别为10.1,148.6,68.9,74.8,83.8和85.1 MPa;②颈椎前路椎体骨化物可控前移融合术后,骨化物应力集中分布区域未见明显改变,但该手术会改变骨化物应力大小,除在前屈位颈椎前路椎体骨化物可控前移融合模型骨化物应力较术前模型增大(+44.7%)外,在其他5个工况下,骨化物应力较术前模型明显降低,其中后伸位下降最明显(-74.1%),在左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转下骨化物应力分别下降62.2%,63.3%,66.4%,67.9%;③钛板、螺钉应力主要集中在头尾两端,后伸应力最大(149.5 MPa),前屈应力最小(43.3 MPa);4个椎间融合器应力主要集中在C3/4、C6/7融合器,应力主要分布在融合器的上下表面周围,后伸应力最大(30.8 MPa),前屈应力最小(11.5 MPa);内植物(钛板、螺钉和椎间融合器)应力主要集中于头尾两端,应力较大易导致头尾两端钛板、螺钉断裂和内植物下沉;④提示颈椎前路椎体骨化物可控前移融合能明显降低骨化物应力,可能有助于防止过度增生从而压迫神经,在术后需密切关注头尾两端螺钉松动、断裂或钛板移位、断裂等情况。

不同内植物修复单侧不稳定骨盆后环损伤的有限元及生物力学分析

背景:骨盆稳定性主要由骨盆后环决定及骶髂关节决定,车祸等高能量冲击带来的骨盆后环损伤及骶髂关节脱位病例逐年递增。手术治疗是最优方法,临床中存在多种内植物修复方式,但哪种治疗方式的生物力学性能最优仍有一定争议。目的:对比前路双钢板、后路桥接钢板、拉力钉3种内植物修复单侧不稳定骨盆后环损伤的生物力学性能,为其临床治疗及骨盆新型拉力钉研发提供参考。方法:①有限元仿真:利用Mimics、Wrap和SolidWorks分别建立正常骨盆、单侧后环损伤骨盆及其前路双钢板、后路桥接钢板、拉力钉修复模型,利用Ansys分析模型的应力和变形情况;②生物力学实验:用15个完整骨盆标本随机分为5组,分别为正常骨盆、单侧后环损伤骨盆及其前路双钢板、后路桥接钢板、拉力钉修复组,并用Instron E10000力学试验机进行力学测试。结果与结论:①仿真分析结果显示,正常骨盆模型骶骨平均位移为0.174 mm,骶髂骨最大应力为10.51 MPa,应力分布均匀;单侧不稳定损伤骨盆模型骶骨平均位移最大,为0.267 mm,模型应力集中明显;3种修复模型骶骨平均位移都接近正常骨盆模型,拉力钉修复模型骶髂骨应力分布均匀;②力学实验结果显示,正常骨盆模型整体刚度为(226.38±4.18)N/mm,单侧不稳定损伤骨盆模型整体刚度最小为(130.02±2.19)N/mm,3种修复方式整体刚度和正常骨盆偏差都在±10%以内,修复效果明显;③仿真结果和力学实验结果相符;④从生物力学角度分析,拉力钉修复模型的生物力学状态与正常骨盆最接近,该种方式最佳;前路双钢板修复刚度过大,应力遮挡效果更显著;后路桥接钢板修复不能解决正常侧软组织的代偿效果,存在缺陷;该研究可为临床手术提供优选依据;⑤骨盆新型拉力钉应从拉力钉的角度进行改良,保留拉力钉良好的生物力学性能,同时附加其他优势性能,例如可用于骨质疏松骨盆等。

细菌生物被膜在不可吸收内植物感染中的作用

目前骨外科常用不可吸收内植物主要有金属内固定物如不锈钢板、钛合金螺钉、髓内针等和人工关节置换假体,术后感染是骨外科内植物手术术后最严重的并发症之一,导致内植物术后感染的原因很多,除了一般原因如内固定术适应证把握不严格,术中没有严格遵守无菌操作技术，抗生素使用不合理等外，

脊柱外科生物可吸收内植物的研究现状和临床应用

近数十年来各类脊柱内固定系统发展迅速,在临床中应用日益增多,其主要的优点包括:提高植骨融合率、防止植骨块的移位、减少外固定的使用或缩短使用时间、改善和维持脊柱的序列.脊柱内固定在许多脊柱疾病的治疗作用已被各国脊柱外科医生所接受,但金属内植物的应用也带来了相应的一些并发症,如内植物移位、断裂、对骨融合的应力遮挡效应以及对影像检查造成伪影等.鉴于这些并发症,人们一直致力于改进内固定系统以克服其各种缺点.理想的内植物应该透X线,不干扰术后影像检查的效果;在用于轴向负重部位时,能够通过时间特异性吸收逐渐将应力转移至植骨融合部位,促进骨塑性.这导致一类"新"内植物的诞生生物可吸收内植物.作者对近年相关文献进行检索,综述如下:

AO颈椎前路带锁钢板内植物并发症

目的 :探讨AO颈椎前路带锁钢板内植物并发症及其预防措施。方法 :对采用AO前路带锁钢板固定治疗的颈椎疾患中经平均随访 16个月的 193例发生的 17例并发症作了分析。结果 :发生钢板放置偏斜 4例次 ,螺钉植入椎间隙 2例次 ,钢板未完全锁定 11例次 ,其中超出钢板平面 1～ 2mm 7例次 ,2～ 3mm 4例次 ,发生螺钉松动并滑脱3例次 ,其中 2例导致食道瘘。未出现钢板螺钉断裂。结论 :颈椎前路带锁钢板内植物并发症的发生大多与手术医生的经验有关。合理选择手术适应证。

钛质网笼内植物加前路带锁钢板对颈椎稳定性的生物力学评价

目的 :评价颈椎在植入颈椎钛质网笼内植物和植入钛质网笼内植物辅助AO前路带锁钢板内固定两者的生物力学稳定性。方法 :测量 6例新鲜人颈椎骨骼韧带标本 (C2～T1)在正常、C5椎体次全切除减压后植钛质网笼内植物、植钛质网笼内植物后辅助AO前路带锁钢板内固定三种工况下C4～C6节段的三维运动数据 ,并做统计学处理。结果 :6例颈椎标本C4～C6节段在正常、植钛质网笼内植物、植钛质网笼内植物加AO前路钢板三种工况下 ,前屈 /后伸、左 /右侧弯、左 /右轴向旋转的运动范围 (ROM )平均值 (°)分别为 :14 12 /12 94、13 39/13 11、9 77/10 72 ;9 70 /14 4 2、8 94/8 6 1、7 6 5 /8 0 9和 4 39/1 36、4 0 8/4 19、3 4 6 /3 6 3。结论 :颈椎减压、植入钛质网笼后在后伸运动时的稳定性明显不足 ;辅助AO前路带锁钢板内固定后在各个方向的稳定性都显著增强 ,可满足临床应用的要求。

加压钢板固定术后内植物失败的生物力学分析

目的 探讨内固定失败的生物力学原因。方法 在用有限元方法对普通加压钢板固定股骨干骨折进行应力分析的基础上,分析了内植物失败病例34例的失败原因。结果 除手术操作和内植物自身的缺陷外,许多因素如钢板的安放位置、钢板长度、螺钉安放不足、螺钉选择不当、骨折端有间隙、骨皮质有缺损等方面均影响骨折的稳定性和钢板的安全性。结论 应强调骨折内固定中的生物力学原则,尽可能避免应力集中,以保证内植物确实达到坚强有效的内固定作用。

应用快速成型技术制造骨科个体化内植物

目的 :探讨基于快速成型技术的个体化人工内植物制造方法。方法 :拟制造一个人工半膝关节。对猪股骨下端进行螺旋CT扫描 ,利用自主开发的图像格式转换软件进行矢量转换 ,经矢量化三维重建后 ,提取出感兴趣的软骨下骨和关节软骨表面轮廓的三维图像 ,然后进行假体的计算机辅助设计 ,在LPS 60 0快速成型机上制出快速成型树脂模 ,经精密铸造 ,获得钛合金假体 ,然后进行动物实验 ,对制造精度进行检验。结果 :制造出个体化人工膝关节 ,经动物实验 ,与软骨下骨、对侧关节匹配良好。结论 :经CT数据获得骨骼三维轮廓信息 ,利用快速成型技术建模、熔模铸造可以快捷地制造出个体化假体 。

4种内植物材料影响表皮葡萄球菌形成生物被膜的体外研究

目的探讨4种内植物材料对表皮葡萄球菌黏附及形成生物被膜的影响。方法表皮葡萄球菌培养、分离纯化、药敏试验及生物被膜形成鉴定,将钛合金、钴铬钼、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、国产骨水泥(PMMA)制成圆片状试样,分别与表皮葡萄球菌悬液共同培养5d;试样表面黏附的细菌经胰酶消化、制成细胞悬液、定量接种培养及菌落计数,观察4种试样表面黏附的细菌数量;真空干燥法制备试样,扫描电镜(SEM)观察4种试样表面生物被膜形成情况。结果此菌株为表皮葡萄球菌,对半合成青霉素耐药,可形成生物被膜;细菌计数显示UHMWPE试样表面细菌数量最多,为(24.96±1.459)×105/CFU;其次为国产PMMA,为(17.44±1.883)×105/CFU;金属合金表面细菌数量较少,钛合金为(0.424±0.065)×105/CFU,钴铬钼为(0.382±0.075)×105/CFU;UHMWPE、国产PMMA与其他各组比较,均P值<0.05;SEM观察发现UHMWPE试样表面有较多生物被膜形成,钛合金及钴铬钼表面细菌聚集成团,国产PMMA表面黏附许多单个细菌菌落。结论4种内植物材料对表皮葡萄球菌黏附及形成生物被膜有影响,表皮葡萄球菌容易在UHMWPE表面黏附、形成生物被膜。

三种不同内植物固定治疗老年股骨转子间骨折

背景:治疗高龄患者股骨转子间骨折的内植物有传统的动力髋螺钉、防旋型股骨近端髓内钉、股骨近端解剖型锁定钢板,然而目前哪种内植物治疗方法较好仍存在争议。目的:分析动力髋螺钉、防旋型股骨近端髓内钉、股骨近端解剖型锁定钢板3种内植物治疗老年股骨转子间骨折的临床疗效。方法:回顾性分析159例老年股骨转子间骨折患者的临床资料,比较动力髋螺钉、防旋型股骨近端髓内钉、股骨近端解剖型锁定钢板治疗转子间骨折的差别。结果与结论:①置入后1周、6个月、1年髋关节功能Harris评分:防旋型股骨近端髓内钉组优于股骨近端解剖型锁定钢板组(P<0.05),股骨近端解剖型锁定钢板组优于动力髋螺钉组(P<0.05)。②置入后3,6,12个月X射线片显示骨折愈合情况:防旋型股骨近端髓内钉组优于股骨近端解剖型锁定钢板组(P<0.05),股骨近端解剖型锁定钢板优于动力髋螺钉组(P<0.05)。提示防旋型股骨近端髓内钉置入治疗老年转子间骨折具有创伤小、固定牢靠、操作简单、骨折愈合率高、愈合时间短、术后髋关节功能恢复好等优点,对于老年股骨转子间骨折患者应优先选择。

牛胸腰椎椎体切除后不同内植物的极限力学性能测试

目的 :测试牛胸腰椎椎体切除后不同内植物重建后标本的极限力学性能。方法 :2 1具标本随机分为对照组、髂骨植骨组、人工椎体替代组、髂骨植骨 +前路钢板组、人工椎体 +前路钢板组、髂骨植骨 +椎弓根钉组及人工椎体 +椎弓根钉等 7组。测量各组的最大载荷及位移。结果 :正常小牛胸腰椎标本的极限载荷最高。髂骨植骨组的承载能力最差 ,仅有原始标本的 45 % ,单纯钛合金人工椎体组平均破坏载荷比髂骨植骨组高 1 6 % ,附加前路钢板及后路椎弓根钉固定 ,破坏载荷均高于单纯植入者。结论 :不管是人工椎体还是髂骨替代其极限载荷及极限位移均小于原始标本 。

骨科内植物或关节置换后的细菌感染及抗生素敏感性

2000-03/2003-03天津医院创伤科收治的需再次手术的骨科内植物置换后感染患者15例,男6例,女9例,再次置换时平均年龄56岁,初次置换到诊断为感染的时间为0～19个月。4例关节置换感染患者,均行假体取出、含抗生素骨水泥临时固定,间隔6个月后再次行关节置换。11例骨折内固定感染患者,2例内固定有效,伤口引流换药,骨折愈合后去除内固定;9例内固定无效,一期行内固定取出,病灶清除,含抗生素灌洗液灌洗,二期再次行内固定。结果采集的15例脓汁标本培养结果均呈阳性,慢性感染11例,占73.3%,其中骨折内固定后9例,全髋置换后2例;急性感染4例,占26.7%,其中膝关节置换后2例,骨折内固定后2例;未出现血源性感染病例。在不考虑分型和感染部位的情况下,革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和肠球菌占致病菌的绝大多数,革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌最为常见。致病菌的药物敏感性顺序为:万古霉素>利福平>妥布霉素>庆大霉素>环丙沙星。根据感染的类型不同,抗生素敏感性差异也很大。15例标本中2例检出同时感染2种细菌,均来源于骨折内固定后患者。提示骨科内植物置换后革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和肠球菌是高风险致病菌,选择敏感抗生素和长时间给药是治愈骨科内植物感染的有效方法。

四肢骨折内植物取除术并发症分析及预防

目的总结四肢骨折内植物取除术出现并发症39例,对发生原因提出防治措施。方法回顾分析680例骨折内植物取除术出现并发症39例,其中钢板、螺钉不能取除12例;神经损伤6例);术后切口内血肿8例;切口感染7例;术中再骨折1例;术后再骨折5例。结果39例出现并发症的患者通过合理治疗,均恢复正常工作。结论骨折内植物取除术术前进行充分的评估,掌握好适应证,术中规范操作,术后及时合理的治疗,以及对各种并发症充分的术前告知十分重要。

骨科内植物纳米涂层抗菌性能研究进展

内植物相关感染已成为骨科手术后常见并发症之一,纳米材料特性和优越的抗菌性能正日益成为内植物生物材料表面涂层研究的热点。纳米涂层抗菌常见于抗细菌黏附、主动杀菌及复合涂层抗菌,不仅早期抑制生物膜形成,对可能形成的生物膜也有治疗效果;部分纳米涂层还促进局部骨组织整合。目前纳米抗菌涂层研究大多集中于体外实验研究及少量动物实验研究,部分涂层的可生产性和安全性有待进一步研究。该文就骨科内植物相关感染特点及发生机制、纳米涂层抗感染修饰等研究进展作一简要综述。

瘦素促进骨髓间充质干细胞成骨分化并增加内植物-骨界面骨生成

目的探讨瘦素促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化和内植物-骨界面骨生成的效果。方法从Sprague-Dawley大鼠骨髓腔获得BMSCs,经过流式细胞仪鉴定后,使用含不同质量浓度瘦素(0、10、20ng/mL,以0为对照组)的成骨诱导液培养21d,采用Western印迹法检测BMSCs碱性磷酸酶(ALP)和成骨特异性转录因子2(RUNX-2)表达,采用细胞计数试剂盒(CCK)8检测试剂并在酶标仪下读取光密度值(D值)反映BMSCs的增殖能力。在内植物-骨界面骨生成模型的新西兰大白兔皮下分别注射瘦素(实验组,术后即刻和术后第3天各注射瘦素20μg/kg)和0.9%氯化钠溶液(对照组,术后即刻和术后第3天各注射0.9%氯化钠溶液0.1mL),在术后4周处死实验兔,应用微型CT扫描并三维重建检测内植物表面之外厚度为0.3mm的环形感兴趣区域,计算骨体积分数(BVF)反映内植物-骨界面骨生成效果,并对模型兔的相关脏器进行病理学检查。结果与对照组相比,BMSCs以含10、20ng/mL瘦素的成骨细胞诱导液培养21d表达ALP和RUNX-2均显著增多(P值均<0.05);CCK-8增殖检测发现,10和20ng/mL瘦素处理组的D值均显著高于对照组(P值均<0.05)。内植物-骨界面骨生成模型的检测发现,实验组的BVF值显著高于对照组(P<0.05),光学显微镜下兔模型的心、肝、肾、脾组织细胞均未见变性、坏死。结论瘦素可以促进BMSCs成骨分化并且增加内植物-骨界面骨生成,且生理剂量瘦素对机体重要器官并未造成损害。

血清IL-6水平在小鼠术后早期内植物感染中的筛查作用

目的建立小鼠早期内植物感染模型，比较血清白细胞介素-6（IL-6）和C反应蛋白（C-RP）水平，为小鼠内植物感染模型提供一种早期的血清学标志物。方法40只6～8周龄雌性Babl／cdx鼠随机平均分为A、B、C、D四组，将金属内植物逆行植入C、D组小鼠股骨远端，于B、D组右膝关节腔内接种5×105集落形成单位（colony formingunit，CFU）的金黄色葡萄球菌，A、C组注射生理盐水。术后第3天分别测定两组小鼠IL-6和CRP水平。术后第7天分别行X线检查，组织切片HE染色，细菌培养检查，内植物电镜扫描。结果术后第3天，金黄色葡萄球菌对血清IL-6表达的影响有显著影响，但内植物对血清IL-6表达的影响无统计学差异，同时期金黄色葡萄球菌和内植物对血清C．RP表达的影响无统计学差异（P〉0．05）。以细菌培养出金黄色葡萄球菌为诊断感染标准，A、C组术后无感染，B、D组分别有8只、10R小鼠感染。结论本实验成功构建了小鼠早期内植物感染模型。与C．RP相比，血清IL．6水平能更早筛查小鼠术后内植物感染。

个性化医学内植物设计与制造

提出一种精确匹配的定制型医学内植物设计与制造方法。采用基于目标组织特性的图象分割方法将目标组织从三维数据场中分割出来,应用等值面提取获得目标组织的三角面网格模型,进行碎片清除和网格剖切后,得到内植物的面模型。将面模型直接输入CAM软件系统,生成加工指令,进行数控加工,完成内植物制造过程。

可吸收内植物张力带固定治疗髌骨骨折的生物力学与临床研究

目的探讨使用可吸收材料张力带内固定治疗髌骨骨折的可行性及其手术适应证、手术要点.方法在4具新鲜截肢标本上横行锯断髌骨,用两枚Biofix自身增强可吸收拉力螺钉代替克氏针,强生公司的PDSⅡ1号可吸收线代替钢丝,进行张力带固定,测定其固定强度.并在临床应用25例.结果在骨折端不加压时,可承受达55kg的牵拉力;当对骨折端进行加压时,可承受达60kg的牵拉力.全部病例均获随访,时间9～23个月,平均17个月.疗效:优20例,良5例.未出现炎症反应、感染、骨折再移位、断钉等并发症.平均骨折愈合时间为12周.结论可吸收内植物张力带固定治疗髌骨骨折方法简便,固定牢固、效果良好、不需二次手术,是治疗髌骨骨折理想的方法之一.

牛胸腰椎不同内植物的破坏载荷测试(英文)

背景:胸腰椎椎体切除后的脊柱重建方法有多种,但不同内植物的破坏载荷评价并未受到广泛重视。目的:测试牛胸腰椎椎体切除后不同内植物重建的破坏载荷。设计:随机对照实验。地点和对象:实验在上海大学完成,21具小于6周的小牛胸腰椎标本,由上海光明牛奶厂提供。干预:标本随机分为对照组、髂骨植骨组、人工椎体替代组、髂骨植骨+前路钢板组、人工椎体+前路钢板组、髂骨植骨+椎弓根钉组及人工椎体+椎弓根钉等7组。以50N开始加载,直至标本破坏。主要观察指标:测量各标本在屈曲压缩状态下的最大破坏载荷。结果:正常小牛胸腰椎标本的极限载荷最高,平均为1050N,髂骨植骨组的最小,为80N,仅有原始标本的45%,单纯钛合金人工椎体组平均破坏载荷比髂骨植骨组高16%,附加前路钢板及后路椎弓根钉固定,破坏载荷均高于单纯植入者。结论:不管是人工椎体还是髂骨替代其破坏载荷均小于原始标本,椎体重建的远期目标是融合而不是支撑。