新型全皮质骨螺纹螺钉在腰椎改良皮质骨轨迹螺钉技术中的生物力学性能

背景:骨质疏松骨小梁结构不足以维持螺钉把持力,常导致脊柱内固定失败,现今主要通过以下4个方面进行解决:①螺钉自身材质;②表面涂层的处理;③钉道固化策略;④螺钉形状。改良皮质骨轨迹置钉技术的钉道已被证实有良好的固定效果,但目前急需研发与之配套的螺钉。目的:通过有限元分析法比较不同脊柱皮质骨螺纹螺钉在腰椎改良皮质骨轨迹置钉中的生物力学性能差异。方法:根据3具成人湿性腰椎标本(2男1女)的CT数据构建L_(4)椎体模型,并进行有限元分析。在改良皮质骨轨迹置钉技术中使用全皮质骨螺纹螺钉(单螺纹螺钉),螺钉全长45 mm,直径为5.5 mm和4.5 mm,分别作为A、B组;与传统椎弓根螺钉技术组(C组,直径6.0 mm、长度45 mm,双螺纹螺钉)和皮质骨轨迹置钉技术螺钉组(D组,直径4.5 mm、长度45 mm,双螺纹螺钉)进行对比。通过测定轴向抗拔出力、螺钉稳定性(上、下、左、右载荷位移比)、螺钉抗旋出扭矩比较各组螺钉的固定强度。结果与结论:①轴向抗拔出力:A组>B组(P=0.003),且A、B组均>C组(P<0.001,P=0.003)和D组(均P<0.001);②螺钉稳定性:在螺钉上、下两个方向施加载荷时,4种螺钉载荷位移比值为A组>B组(P>0.05),且A、B组>C组(均P<0.001)和D组(均P<0.001);③螺钉抗旋出扭矩:A组>B组(P=0.008),且A、B组均>C组(P=0.008,P=0.131);④提示在腰椎改良皮质骨轨迹置钉过程中,新型脊柱全皮质骨螺纹螺钉的力学性能与双螺纹螺钉在临床经典的椎弓根置钉轨迹及皮质骨轨迹中应用相比,具有更好的生物力学性能;且新型脊柱全皮质骨螺纹螺钉(D=5.5 mm、L=45 mm)可作为改良皮质骨轨迹置钉技术钉道最佳的适配。