新型设计可灌注骨水泥椎弓根螺钉的生物力学特性

背景:老年性骨质疏松症患者由于骨质相对比较脆弱,使得椎弓根螺钉固定能力相对较差。当前,临床上使用骨水泥强化椎弓螺钉的方法能够提高螺钉固定能力,但是患者治疗时水泥渗漏以及螺钉取出困难成为其解决问题。目的:研制新型可灌注骨水泥椎弓根螺钉,探讨其生物力学特性和安全性及实用性,为临床骨质疏松脊柱疾病患者治疗提供依据。方法:选取南京中医大学附属医院2013年12月至2015年1月采集的6具73例完整湿润脊柱标本资料进行分析,标本中共有42个椎体。入选椎体在一侧椎弓根置入可灌注骨水泥椎弓根螺钉后采用骨水泥推杆和灌注筒在X射线辅助下向其内灌注2 mL骨水泥设为实验组,对侧椎弓根置入常规螺钉作为对照组,观察骨水泥弥散情况。结果与结论:骨水泥由稀糊状期进入团状初期的时间为三四分钟;糊状期骨水泥采用注射器抽取注入灌注筒中更为方便;灌注筒和螺钉尾部的螺纹连接方便、紧密,无渗漏;推杆可以提供足够的灌注力;骨水泥在中空和侧孔处弥散出螺钉,侧孔排列规律性强,且各侧孔间距相等;常规椎弓根螺钉极限强度、极限位移显著高于新型可灌注骨水泥椎弓根螺钉(P<0.05);常规椎弓根螺钉屈服载荷以及屈服位移显著低于新型可灌注骨水泥椎弓根螺钉(P<0.05);骨水泥在可灌注骨水泥螺钉周围弥散分布规则,骨水泥由4排侧孔向不同的方向弥散入周围骨松质,且与相邻骨水泥团融合;新型可灌注骨水泥螺钉轴向拔出力较对照组增加了114%(P<0.05);新型可灌注骨水泥螺钉最大旋出力矩,显著高于对照组(P<0.05)。结果证实,新型设计的可灌注骨水泥椎弓根螺钉,结合骨水泥推杆和灌注筒应用更加方便,能够有效控制骨水泥渗漏,提高椎弓根的稳定性且能在骨质疏松患者中广为使用。

新型低弹性模量脊柱椎弓根螺钉的研制及生物力学特性

背景:常用的骨水泥强化椎弓跟螺钉能提高螺钉固定能力,但是骨水泥渗漏、螺钉取出困难等问题一直未得到有效的解决。目的:探讨新型低弹性模量脊柱椎弓根螺钉的研制方法及生物力学特性。方法:将人完整脊柱标本椎体取一侧椎弓根植入新型低弹性模量脊柱椎弓根螺钉,采用骨水泥推杆、灌注筒在X射线下向椎体内灌注2 mL骨水泥,对侧植入常规螺钉对照。所有椎体分别进行3点弯曲实验、最大轴向拔出力、最大旋出力矩及周期抗屈实验。结果与结论:(1)生物力学特性:新型低弹性模量螺钉与常规螺钉在屈服载荷上差异无显著性意义(P>0.05),与常规螺钉相比,新型低弹性模量螺钉屈服位移增加,最大拔出力,最大旋出力矩,最大载荷均高于常规螺钉(P<0.05),位移则显著降低(P<0.05);(2)结果提示:新型设计的低弹性模量脊柱椎弓跟螺钉结合骨水泥推杆、灌注筒使用操作简单,避免了骨水泥的渗漏,能提高骨质疏松椎体内的稳定型及生物力学性能,保持脊柱刚度和稳定性,促进脊椎融合。

骨质疏松椎体中二次置钉条件下骨水泥剂量与椎弓根螺钉稳定性的生物力学研究

背景:骨质疏松患者在进行椎弓根螺钉内固定时,尤其是进行调整后,螺钉松动的风险明显增加,采用PMMA进行钉道强化往往不可避免。目的:探讨在骨质疏松椎体中二次置钉条件下骨水泥(PMMA)注射剂量与椎弓根螺钉稳定的关系,以及PMMA的最佳注射剂量。方法:从6具尸体中选取30个腰椎标本(L1-L5),排除先天性畸形、骨折及肿瘤,确定为骨质疏松椎体后,将60侧椎弓根随机分为10个实验组(A-J组),A-E为初次置钉组,F-J为二次置钉组。分别经钉道向椎体内注入1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 ml PMMA。拧入螺钉,X线观察PMMA分布情况,再进行周期抗屈实验,测量并分析周期抗屈最大负荷(Fmax)与PMMA剂量间的关系及各组间的Fmax的差异。结果:相同注射剂量时,二次置钉组Fmax均小于初次置钉组,除1 ml组(P=0.023)和1.5 ml组(P=0.043)外,其余剂量组间均无统计学意义(P>0.05)。AE组中,C组与D组、D组与E组、C组与E组间Fmax无统计学意义,其余各组间均有显著差异;F-J组中,I组与J组间无统计学意义,其余各组间均有显著差异。初次置钉与二次置钉时Fmax与PMMA剂量均呈正相关(r=0.662,r=0.686,P<0.05)。结论:在二次置钉条件下,注射一定剂量PMMA均能使椎弓根螺钉在骨质疏松椎体中获得良好的抗屈稳定性。注射剂量与稳定性呈正相关,初次置钉和二次置钉时的最佳注射剂量分别为2.0 ml及2.5 ml。