羟基磷灰石和多聚左旋乳酸制可吸收性椎体间固定融合cage的力学特性

[目的]评价羟基磷灰石和多聚左旋乳酸(hydroxyapatite／poly-L-lactic acid:HA／PLLA)制可吸收性椎体间固定融 合cage的力学特性。[方法]形状设计相同的HA／PLIJA cage(n=16)和Brantigan碳纤维cage(n=16)用于实验。用材料实验 机MTS分别将两种cage行压缩破坏和压缩疲劳试验。记录cage压缩破坏时的压力,弹性系数及10万次疲劳试验后cage的高 度变形率,并加以比较。[结果]HA／PLLA cage和碳纤维cage压缩破坏所需平均压力分别为12 000 N和10 900 N,两者间无 显著差异。平均弹性系数分别为2.8 GPa和2.2 GPa,无显著差异;但是,10万次疲劳试验后,HA／PLLA cage和碳纤维cage的 平均压缩率分别为8.4％和13.3％,两者间的差异具有显著性。[结论]与碳纤维cage相比,HA／PLLA cage不仅具有同等的瞬 间抗破坏强度,而且具有较高的长期抗压缩能力。

椎体间融合器的单节段植入对腰椎多节段椎弓根固定装置中螺钉应力的影响

目的通过体外生物力学实验评价椎体间融合器(cage)的单节段植入对腰椎多节段固定装置中椎弓根钉应力的影响。方法10具牛新鲜尸体腰骶椎标本L2-S1用于实验。经后方行L3-L4、L4-L5和L5-L6椎板和椎间盘部分切除,用椎弓根钉和一对碳纤维cage行以下3种三节段固定:①无cage植入;②L4-L5cage植入;③L5-L6cage植入。每组分别行载荷量为600N的轴向压缩试验,记录各节段椎弓根钉的折曲应变量,并加以比较。结果在无cage植入组中,L3和L6椎弓根钉的折曲应变量显著高于L4和L5;在L4-L5cage植入组中,L4和L5椎弓根钉的折曲应变量显著低于L3和L6;在L5-L6cage植入组中,L5和L6椎弓根钉的折曲应变量显著低于L3和L4。结论多节段椎弓根固定结构可导致上下两端椎弓根钉的应力增大;Cage的植入可降低上下相邻椎弓根钉的应力,但使相邻以远的椎弓根钉的应力增大。

腰椎弓根钉固定后两种融合术的生物力学比较

【目的】对侧后方融合与经后路椎体间融合进行生物力学比较,探讨腰椎重建术式的选择方法。【方法】10具小牛尸体腰椎标本(L3-L6)用于实验。从L4-L5后方破坏腰椎稳定结构,并用椎弓根钉固定(PSF)和椎体间cage行以下重建:①完整脊柱+PSF,②两侧关节突关节内侧切除+PSF,③两侧关节突关节全切+PSF,④椎间盘部分切除+PSF,⑤椎间盘部分切除+PSF/cage。各组均行载荷量为5N·m的前-后屈曲测试,记录固定椎间(L4-L5)的刚度值及L4螺钉的应变量,并比较。【结果】除椎间盘部分切除+PSF外所有重建组的脊柱刚度均显著大于完整脊柱组,椎间盘部分切除+PSF/cage组在所有的固定组中获得最大的脊柱刚度。椎间盘部分切除+PSF组在所有的重建组中螺钉的应变量最大,而椎间盘部分切除+PSF/cage组的螺钉的应变量在所有重建组中最小。【结论】若脊柱前方的承载能力尚存,使用PSF的侧后方融合可获得充分的力学稳定性。当脊柱前方丧失其承载能力,单纯PSF的脊柱刚度低,螺钉的应力显著增大。对此种病例,cage的使用可增加重建脊柱的初期稳定性,有利于降低后方固定器械的应力。

使用椎弓根钉固定的PLF和PLIF的生物力学比较

目的比较在失稳腰椎使用椎弓根钉固定的侧后方融合和经后路椎体间融合的生物力学效果.方法 10具L3～S1人新鲜尸体腰椎标本用于实验.完整脊柱测试后,于L4,5后方行连续性破坏,并用椎弓根钉固定(PS)和椎体间cage行以下各脊柱重建组:①完整脊柱及PS组.②两侧关节突关节内侧切除及PS组.③两侧关节突关节完全切除及PS组.④椎间盘部分切除及PS组.⑤椎间盘部分切除及PS/cage组.各组分别行载荷量6 Nm的前后屈曲实验,记录并比较固定椎间L4,5的刚度值、L4椎弓根钉的折曲应变量、及上位相邻关节L3,4的运动范围(ROM).结果固定椎间L4,5的刚度值:椎间盘部分切除及PS以外的所有重建组的脊柱刚度均显著大于完整脊柱组,椎间盘部分切除及PS/cage组的脊柱刚度显著大于其他固定组.L4螺钉的折曲应变量:椎间盘部分切除及PS组L4螺钉折曲应变量显著大于其他固定组,而椎间盘部分切除及PS/cage的螺钉应变量在所有重建组中最小.L3,4的ROM:与完整脊柱相比,所有重建组都显著增大了L3,4的ROM.更重要的是椎间盘部分切除及PS/cage组的ROM明显大于单纯PS组.结论若脊柱前方承载能力尚存,使用PS的侧后方融合可获得足够的力学稳定性.在此情况下,椎体间融合会进一步加大相邻关节的活动范围,故不应使用.当脊柱前方丧失其承载能力,单纯PS的脊柱刚度低,椎弓根钉的应力显著增大.对此种病例,cage的使用可增加重建脊柱的初期稳定性,有利于降低后方固定器械的应力.

腰椎矢状面固定角度对相邻椎间盘内压的影响

目的通过体外生物力学实验评价腰椎矢状面固定角度对上位相邻椎间盘内压的影响。方法10具人新鲜尸体腰椎标本L3～S2用于实验。完整脊柱测试后,在每个标本的L4/L5椎间用椎弓根钉随机顺序地进行矢状面三种角度的固定:①原位(前凸10°)。②后凸位(后凸5°)。③超前凸位(前凸25°)。每组分别行载荷量为6N·m的前-后屈曲试验,记录相邻节段L3/L4椎间盘内压,并加以比较。结果在前屈试验中,所有固定组的相邻间盘内压均显著高于完整脊柱组,后凸位固定组的椎间盘内压最高。在后屈试验中,后凸位固定的L3/L4椎间盘内压显著高于其他固定组;但完整脊柱、原位固定和超前凸固定组间无显著差异。结论脊柱固定可导致相邻节段的应力增加,并且矢状面异常固定角度会更加破坏其生物力学环境。在腰椎稳定重建中,应该获得正常椎间前凸角。