胸腰椎椎体骨-螺钉界面剪切载荷的生物力学研究

目的：在胸腰椎脊柱前路手术中，术中术后常见椎体钉切割椎体而松动或拔出，尤其是骨质疏松的病人。通过生物力学实验，探讨胸腰椎椎体所能耐受前路椎体钉的最大剪切力、相关螺钉位移值及其与椎体骨密度的关系。方法取8具新鲜成人尸体胸腰段脊柱标本获取32个单个椎体标本并测量骨密度值，椎体钉置于椎体中心点并穿透对侧皮质固定，随机分成实验组和对照组，实验组先行剪切载荷，再行拔出载荷，对照组只行拔出载荷，记录最大剪切力和最大轴向拔出力，实验后观察椎体破坏和钉道情况。结果实验组钉道较对照组宽，以螺钉尖为顶点成扇形扩大，螺纹内只有少量骨屑。椎体能承受的最大剪切力为（536.63±82.99）N，相对应的螺钉位移为（8.79±1.08）mm。线性回归分析显示最大剪切力、螺钉位移值与椎体骨密度值之间具有相关性（P〈0.01），相关系数（r）分别是0.958、-0.933。实验组与对照组的骨密度值统计学上差异无统计学意义（P〉0.05）。实验组与对照组的最大轴向拔出力，两者差异有统计学意义（P〈0.01）。结论胸腰椎椎体能承受椎体钉的最大剪切力与椎体骨密度呈正相关，相应螺钉位移值与椎体骨密度呈负相关。胸腰椎前路手术行脊柱畸形的矫正力量也是影响骨—螺钉界面固定强度的重要因素。

膨胀式椎弓根螺钉在骨质疏松绵羊体内界面的观察研究

目的研究膨胀式椎弓根螺钉(expansive pedicle screw,EPS)在骨质疏松绵羊的松质骨内短期的骨-螺钉界面组织学情况。方法3只经去势后骨质疏松的绵羊选取双侧股骨髁,植入EPS,饲养3个月。依次进行切片组织学观察。结果切片经骨粉染色和丽春红三色染色,见新生骨小梁长入膨胀后的螺钉缝隙中,并与EPS周围的骨小梁相延续、延伸至膨胀中心。EPS骨-钉界面及膨胀缝隙中的骨小梁与钉直接紧密无缝隙相接触。结论EPS所形成的骨中有钉、钉中有骨的立体交叉复合结构的诸多优点,说明应用在骨质疏松的状态下具有强大的稳定性。

膨胀式椎弓根螺钉在骨螺钉界面的显微CT评价及组织学分析

目的研究膨胀式椎弓根螺钉(EPS)在骨质疏松绵羊体内的骨-螺钉界面组织学情况。方法在骨质疏松绵羊股骨髁内置入 EPS,分别于术后3、6个月取材。依次进行显微 CT 扫描及三维重建、骨计量学分析及切片组织学观察。结果显微 CT 扫描及三维重建发现 EPS 膨胀段界面的骨小梁比界面外的骨小梁浓密;EPS 非膨胀段界面的骨小梁与界面外的骨小梁无差异。EPS 膨胀段的"感兴趣区"的组织骨密度和骨体积分数、骨表面积体积比、骨小梁厚度、骨小梁间隙等骨小梁的三维参数,优于非膨胀段,差异有统计学意义。切片染色见新生骨小梁长入螺钉的膨胀缝隙中,并延伸至膨胀中心。EPS 骨-螺钉界面的骨小梁与 EPS 直接紧密接触。结论通过显微 CT 评价及组织学分析的方法,证实了 EPS 所形成的骨中有钉、钉中有骨的立体交叉复合结构的优点,说明在骨质疏松的状态下应用其具有强大的稳定性。