磷酸钙骨水泥的显影性及生物力学实验研究

目的:探讨适用于经皮椎体成形术的磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)与显影剂混合物比例及其生物力学性能。方法:根据加入显影剂比例不同分为4组,A组为单纯CPC,B组为CPC+10%质量百分比(wt)碘必乐,C组为CPC+20%wt碘必乐,D组为CPC+30%wt碘必乐。各组分别制成直径0.5cm、高2.5cm的圆柱体,测定各组的可注射时间、显影效果和力学特性,根据测试结果选择合适比例的混合物进行尸体椎体实验,测定椎体修复前后的强度和刚度。结果:在X线下显影的灰度值A组为2163.6±64.6,B组为1541±97.3,C组为1467.3±68.1,D组为1159.8±146.3;A组与另3组比较P<0.05,B组与C组比较P>0.05,B组与D组比较P<0.05,C组与D组比较P<0.05。可注射时间分别为5.5、23、45和67min;抗压强度分别为8.28±4.17、3.64±0.31、2.28±0.25和0.99±0.14mPa,各组间比较有显著性差异(P<0.05)。以CPC+10%wt碘必乐对尸体的压缩骨折椎体行椎体成形术,椎体修复前后的强度分别为631.99±236.62N和940.77±336.54N,椎体修复前后的刚度分别为119.230±44.882N/mm和157.32±37.37N/mm,注射前后比较均有显著性差异(P<0.05)。结论:加入10%wt碘必乐的CPC具有较好的显影性、足够的可注射时间和良好的力学特性,是经皮椎体成形术(PVP)可供选用的填充材料。

人体和猕猴膝关节生物力学特性实验研究

为了获得人体膝关节生物力学特性参数及猕猴和人体膝关节间耐受性的传递关系，分别进行了１０例离体的人体和猕猴膝关节扭转和张力实验。结果表明：人体膝关节的破坏扭矩为６９．９±９．７Ｎｍ，破坏张力为１４１２±１１７Ｎ。人和猕猴膝关节发生扭转和拉伸损伤时的平均载荷传递比分别为８．６和１．３。

仙珍骨宝对实验性骨质疏松大鼠的骨密度和生物力学影响

目的 探讨仙珍骨宝对糖皮质激素 (GC)所致大鼠骨骼的骨密度和生物力学影响。方法 采用 3月龄雄性 SD大鼠 2 8只 ,随机分为基础对照组、年龄对照组、激素模型组和仙珍骨宝治疗组。后 2组均灌喂醋酸泼尼松 4.5 mg/kg,2次 /w;而仙珍骨宝治疗组同时灌喂仙珍骨宝胶囊(5ml/kg· d- 1 )。 3个月后取股骨和 L5椎体行骨密度测定和股骨的力学性能检测。结果 激素模型组股骨和腰椎的骨密度与年龄对照组比较 ,均出现显著下降 ;股骨干除三点弯曲试验所承受的载荷明显减少 1 7.1 % (P<0 .0 5)外 ,其余的力学参数都有减少的趋势。应用仙珍骨宝治疗后能防止 GC所致的骨密度和力学性能下降。结论 长期使用 GC会使大鼠股骨和腰椎的骨密度和力学性能下降 ,应用仙珍骨宝能扭转类固醇性骨密度和力学性能下降。

腰椎峡部裂螺钉固定的生物力学实验研究

腰椎峡部裂将导致腰椎不稳，其手术治疗除采用脊椎融合术外，也有经峡部裂固定的方法，如采用经峡部裂螺钉和横突钢丝直接固定峡部裂。我们设计了经峡部裂固定的加压螺钉，其螺杆近端喷涂有珍珠面以利于远期的生物固定。本文摹拟腰椎峡部受力，评价加压螺钉固定峡部裂的生...

过伸复位治疗胸腰椎骨折脱位的生物力学实验研究

目的：研究过伸不同角度前纵韧带受力大小及过伸角度和骨折脱位整复的关系。方法：采用８具新鲜胸腰段脊柱标本，制作损伤模型，模拟手术方式进行过伸整复，测定过伸角度和复位的关系及过伸角度和前纵韧带受力情况。结果：随着后弓角的矫正和前纵韧带的伸展，脊柱每后伸８°～１１°，脱位整复２～３ｍｍ。最佳过伸整复角度是１３°±３°，此时前纵韧带（Ｔ１２～Ｌ１）应变为１４．３±３％，小于前纵韧带的最大应变。结论：前纵韧带的充分伸展可提供足够的过伸整复矫正力，脊椎的过伸运动可有效地整复骨折脱位、后弓角。

自体筋膜固定腰椎滑脱的生物力学实验研究

目的 :评价自体筋膜治疗腰椎滑脱术后及循环载荷下的生物力学特征。方法 :18具新鲜猪脊柱运动节段 (L4 ～L5)标本模型按正常组、滑脱组、筋膜固定组顺序进行试验。先对比观察各组在脊柱三维空间分析系统屈伸活动的水平位移。再用双轴液压伺服生物材料测试系统进行载荷下屈伸试验。获得首次载荷循环及每间隔 2 5 0次 ,共 15 0 0次循环运动范围及初始刚度值 ,进行统计学处理。结果 :滑脱组水平位移大于正常组和固定组 ,差异显著 (P <0 .0 5 )。首次循环载荷下 ,滑脱组活动范围大于正常组和固定组 ,差异非常显著 (P <0 .0 1)。首次循环载荷 ,滑脱组屈、伸初始刚度均小于正常组及固定组 ,差异非常显著 (P <0 .0 1) ,固定组也明显大于正常组 ,两者差异显著 (P <0 .0 1,P <0 .0 5 )。第 15 0 0次循环载荷下的初始刚度仍高于正常组。结论 :采用自体筋膜固定腰椎滑脱术后瞬时失稳和保持其稳定性是有效的 ,为临床应用提供了生物力学依据。

C_2椎弓根螺钉内固定术治疗Hangman骨折的生物力学评价

目的测试C2椎弓根螺钉内固定术治疗各型Hangman骨折的生物力学性能并探讨其手术适应证。方法6具新鲜C1～C4颈椎标本依次制成Ⅰ型、ⅡA型和Ⅱ型Hangman骨折模型,按照:①正常;②Ⅰ型骨折C2椎弓根螺钉固定;③ⅡA型骨折C2椎弓根螺钉固定;④Ⅱ型骨折C2椎弓根螺钉固定。顺序测试三维运动范围并进行比较。结果Ⅰ型～Ⅱ型骨折椎弓根钉固定前后有显著性差异,有即时稳定作用。Ⅰ型骨折C2椎弓根螺钉固定后ROM值与对照组无显著性差异,且相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转达到了对照组的100.62%、96.91%、99.19%、97.12%。ⅡA型骨折C2椎弓根螺钉固定后除旋转外与对照组无显著性差异;旋转稳定性也达到了对照组的61.86%。而Ⅱ型骨折C2椎弓根螺钉固定后与对照组比有显著性差异,相对稳定性在屈曲、后伸、侧弯及旋转只有对照组的47.84%、21.29%、65.98%、41.69%。三种骨折椎弓根钉固定后相比Ⅱ型骨折固定组与Ⅰ型、ⅡA型骨折固定组有显著性差异,稳定性最差;Ⅰ型、ⅡA型骨折固定组之间除旋转外无显著性差异,ⅡA型骨折固定组旋转稳定性稍差。结论Ⅰ型骨折固定后达到了生理性固定;ⅡA型骨折固定后稳定性较好,基本适合C2椎弓根螺钉治疗;Ⅱ型骨折固定后稳定性较差,不适合单纯椎弓根钉内固定。

胫骨骨折不同手术固定器材的生物力学研究及其临床意义

目的 :确定不同固定器材在胫骨骨折固定中的优缺点。方法 :将 30具胫骨标本制成中段横行无缺损骨折模型 ,行单侧外固定支架 (UADF)、Crosse -Kempf钉、TCP三种器材固定后 ,测试各项生物力学性能。结果 :抗压刚度GK钉最强 ,弯曲刚度TCP最强 ,UADF此二项刚度差 ,抗扭刚度三者无差异。结论 :UADF生物力学性能差 ,TCP易产生应力遮挡 ,GK钉固定坚强 ,术后能早期下地 ,弹性模量适中 ,应力遮挡小 ,较符合生物力学固定原则。

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。

骨干骨折压力侧皮质缺损钢板内固定的生物力学研究

目的 :评价压力侧骨皮质缺损时钢板内固定的即刻稳定程度 ,明确压力侧皮质骨块复位的重要性。方法 :6具新鲜股骨标本 ,于中段造成蝶形皮质缺损 ,测定正常股骨 ,单纯钢板内固定及对侧皮质骨块复位钢板内固定的垂直压缩、三点弯曲及抗扭转能力 ,比较不同固定方法在相同载荷下的位移。结果 :正常股骨在 5 0 0N垂直压力下的垂直位移 ,3 0 0N压力下的三点弯曲位移及 10N .m下的旋转角位移分别为 0 .82mm ,1.5 6mm和 0 .82° ,仅应用钢板于张力侧内固定后的三项位移分别为 8.2 9mm ,10 .5 9mm和9.11° ,应用钢板内固定对侧皮质骨块复位后分别为 1.78mm ,5 .15mm和 6.75° ,三项指标间均有非常显著性差异。结论 :当存在压力侧骨皮质缺损时 ,钢板固定骨块复位时的稳定性较单纯应用钢板内固定时好。应重视恢复钢板对侧皮质骨块的复位 ,恢复内侧的支撑力 。

颈椎椎间盘人工髓核置换术的生物力学评价

目的 :对颈椎椎间盘实施人工髓核置换术并进行生物力学评价 ,为临床应用提供理论依据。方法 :取 6具新鲜人尸体颈椎标本 (C2 ～T1 ) ,制成四种脊柱功能单位 (FSU)的试验模型 :正常颈椎 ,椎间盘髓核全切 ,人工髓核植入及椎间植骨。分别对其进行生物力学测试 ,记录不同运动状态下脊柱节段运动范围 (ROM)的改变情况。并摄片了解人工髓核植入前后脊柱试件影像学的变化。结果 :与髓核切除组比较 ,人工髓核植入或椎间植骨后 ,颈椎节段活动明显减少 (P <0 .0 1)。人工髓核植入组与椎间植骨组相比较 ,节段活动差异无显著性 (P <0 .0 5 )。动态影像学资料显示 ,人工髓核置入后 ,椎间隙高度和脊柱生理曲度都得以恢复。结论 :颈椎椎间盘人工髓核的植入能较好地恢复椎间盘的解剖结构 ,有助于脊椎生理曲线的恢复 ,从而在一定程度上增加失稳脊柱节段的稳定性。

单侧多节段后部结构切除对腰椎旋转稳定性影响的生物力学研究

目的：研究多节段脊柱后部结构对腰椎旋转稳定性的影响。方法：选用７具成人新鲜尸体脊柱标本（Ｌ１～Ｓ１），采用单侧多节段逐步切除腰椎后部结构的方法，形成７种状态，从单侧多节段开窗至全椎板及双侧小关节切除等。通过脊柱三维运动试验机施加１０Ｎｍ的扭转载荷，使脊柱产生左、右轴向旋转运动。结果：全椎板加双侧小关节部分切除后，腰椎旋转稳定性受到显著影响。结论：除小关节骨性结构及关节囊外。

模拟腰部推拿手法的生物力学比较研究

目的 :应用生物力学的方法 ,模拟不同腰部推拿手法 ,比较其腰椎内部的变化。方法 :标本固定于生物力学材料实验机 (MTS)应用计算机定量控制 ,模拟三种手法治疗时的状态。结果 :斜扳手法和坐位旋转手法髓核内压力明显升高 ,牵扳手法髓核内压力降低和轻度升高 ;神经根与椎间盘之间有一位移 ,腰椎小关节内应力低于关节内骨折的限度。结论 :模拟手法作用时椎间盘与相邻神经根之间有一相对位移 ,这可能是其治疗机制 ,有的手法作用时髓核内压升高 。

生物活性颈椎椎间融合器的生物力学特征比较

目的:比较一种自行合成的羟基磷灰石(HA)/左旋聚乳酸(PLLA)复合材料研制的生物活性颈椎椎间融合器(BioactiveCervicalFusionCage,BCFC)和自体髂骨的拔出阻力,以评价BCFC植入椎间后的最初脱位趋向。方法:在6具新鲜人尸体颈椎标本上,行颈前路环锯减压后,分别植入BCFC和自体髂骨,测试植入物的最大拔出阻力。结果:在拔出试验中,BCFC的最大拔出阻力平均为117.87N(最小值97.5N,最大值135.1N)和自体骼骨的最大拔出阻力平均为57.65N(最小值48.6N,最大值68.2N)。结论:BCFC的空心螺柱状结构植入椎间后能提供较好的即刻稳定性,可防止最初脱位趋向,能够满足颈椎椎间支撑融合的要求。

颈椎间盘假体稳定性生物力学评价

目的借鉴腰椎人工椎间盘置换成熟的经验,评价颈椎人工椎间盘置换对失稳颈段脊柱稳定性的重建作用。方法在6具新鲜尸体的颈椎标本上切除C5～6椎间盘,将人工颈椎间盘假体植入该间隙内。对该颈椎节段进行前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转运动稳定性评价,经颈椎三维运动测量系统测出该节段的运动范围(ROM)。随后施加2Nm,0.6Hz的疲劳载荷共2500次,评定其稳定性,并与标准的C5～6椎间盘破坏后稳定性值相比较。结果正常C5～6前屈、后伸运动范围平均值为17.03°;人工椎间盘植入后前屈、后伸运动范围7.80°,疲劳载荷后前屈、后伸运动范围9.98°;椎间盘破坏后前屈、后伸运动范围25.53°,人工椎间盘植入具有显著的稳定性。正常左右侧弯运动范围平均值为10.75°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左右侧弯运动范围分别为8.43°和9.43°,椎间盘破坏后左、右侧弯运动范围20.70°。正常左、右旋运动范围平均值为14.82°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左、右旋运动范围分别为13.38°和13.83°,椎间盘破坏后左右旋运动范围25.88°。结论颈椎间盘破坏后椎节稳定性显著性破坏。人工椎间盘植入后脊柱在前屈、后伸,左右侧弯方向上稳定性显著性改善,左右旋转接近正常值,并可提供59%正常屈伸活动,88%正常左右侧弯活动,93%正常左右旋?

颈椎后路经椎间孔脊髓前外侧减压术及其生物力学研究

１９８９年以来收治严重颈椎病患者２０例，采用后路经椎间孔脊髓前外侧减压术，有效地解除神经根和脊髓的压迫，收到良好效果．同时按本术式设计进行下颈段脊柱的生物力学实验，结果表明扩大同侧ｌ～２个椎间孔对脊柱稳定性无明显影响，而扩大同一平面的２个椎间孔时，则脊柱稳定性下降，提示需作棘突间融合术．

脊柱融合内固定致邻近节段退变的生物力学机制

目的 :从生物力学角度了解融合内固定对腰椎邻近节段的影响。方法 :9具新鲜腰 1～骶椎尸体标本分别近、远端固定 ,在脊柱三维运动实验机上施以 8Nm纯力偶矩模拟人体行屈伸、左右侧弯及旋转活动 ,观察L3～ 4、L4～ 5、L5～S1节段运动范围 (ROM ) ;随后进行各种模拟手术并安装内固定 ,依次测定CD内固定 (CD)、CD加椎体间植骨 (CD -骨块 )、CD加TFC(CD -TFC)状态下各节段ROM值并进行统计学分析。结果 :①各融合术式均可使固定节段达到即刻稳定性 ,L4～ 5节段ROM值明显减小 ;②L3～ 4节段在屈伸、侧弯和旋转时有明显位移增加 ,L5S1节段在旋转时ROM值明显增加 ,屈伸和侧弯时ROM值改变无统计学意义。结论 :脊柱融合内固定术后 ,相邻节段位移增加、运动模式改变 ,易继发不稳和退变。

尸体植入新型人工腰椎间盘腰椎节段生物力学测试

目的:评价植入新型人工腰椎间盘的腰椎节段的稳定性和压缩力学性能。方法:将人工腰椎间盘植入6具新鲜青壮年尸体标本的L4-5椎间隙,进行三维运动范围和压缩刚度测试,并与植入前和髓核切除后进行比较。结果:新型人工腰椎间盘植入后,腰椎节段的三维运动范围为前屈146°,后伸66°,左侧弯79°,右侧弯89°,左轴向旋转85°,右轴向旋转87°。其压缩刚度比髓核切除后高(P<005)。结论:新型人工腰椎间盘植入后既保证了腰椎节段的三维运动功能,又起到了稳定脊柱的功能。

胸椎椎弓根螺钉抗拔出强度的生物力学测试

目的 :分析骨密度 (bonemineraldensity ,BMD)和螺钉 椎弓根直径比对椎弓根螺钉拔出强度的影响。方法 :4例新鲜尸体脊柱T2 ～T1 2 椎骨 ,分解为单个椎体 44个 ,共 88个椎弓根。根据骨密度检查及椎弓根横径的测量结果 ,进行骨密度分组 :(A1) 0 .44～ 0 .5 2mg mm3;(A2 ) 0 .5 2～ 0 .70mg mm3;(A3 ) 0 .70～ 0 .92mg mm3和直径比 (椎弓根钉直径 椎弓根横径 )分组 :(B1) 40 %～ 5 5 % ;(B2 ) 5 5 %～ 70 % ;(B3 ) 70 %～85 % ,组合为 9个实验组 ,将 88个椎弓根分组进行拔出测试 (5mm min的速度垂直方向拔出 )。结果 :骨密度明显影响拔出强度 (P <0 .0 1) ,且各组间的差别均有统计学意义 (P均小于 0 .0 5 ) ;椎弓根钉直径 椎弓根横径比也明显影响拔出强度 (P <0 .0 1) ,但在B2组 (5 5 %～ 70 % )和B3组 (70 %～ 85 % )间的比较没有统计学意义 (P >0 .0 5 ) ;对于拔出强度来说 ,骨密度和椎弓根钉直径 椎弓根横径比之间有交互作用 ,即协同作用。结论 :建议最佳椎弓根钉直径 椎弓根横径比为 5 5 %～ 70 % ;对于重度骨质疏松的病例 ,应注意抗拔出力不能满足生理要求的危险性。

不同强度运动和雌激素联合作用对去卵巢大鼠骨骼生物力学性能的影响

目的:探讨不同强度运动和雌激素联合作用对去卵巢大鼠骨骼生物力学性能的影响。方法:将80只成年雌性SD大鼠按体重随机分为基础对照组、假手术组、骨质疏松对照组、雌激素对照组、低强度运动组、低强度运动加雌激素组、中等强度运动组、中等强度运动加雌激素组、大强度运动组以及大强度运动加雌激素组,利用858BIONIX生物力学检测系统测定8周实验后各组大鼠股骨颈最大载荷、第2腰椎最大凹入载荷和第3腰椎最大压缩载荷。结果:(1)与假手术组比,骨质疏松对照组的股骨颈最大载荷、第2腰椎最大凹入载荷和第3腰椎最大压缩载荷3项力学性能指标分别降低了50%、40%和27%(P<0·05)。(2)与骨质疏松对照组和雌激素对照组比,大鼠去卵巢后3种强度的单纯运动组和运动加雌激素联合组股骨颈最大载荷均显著增加(P<0·05),且随运动强度的增加而增加(P<0·05);相同强度下,运动加雌激素联合组的股骨颈最大载荷与单纯运动组无显著性差异。(3)单纯大强度运动组的第2腰椎最大凹入载荷和第3腰椎最大压缩载荷较骨质疏松对照组和雌激素对照组显著增加(P<0·05);低强度运动加雌激素组第2腰椎最大凹入载荷和第3腰椎最大压缩载荷两项力学指标既显著高于单纯低强度运动组(P<0·05),也显著高于雌激素对照组(P<0·05)。中等强度运动加雌激素组的第2腰椎最大凹入载荷显著高于单纯中等强度运动组(P<0·05)及雌激素对照组(P<0·05)。结论:单纯运动对力直接作用部位的力学性能———股骨颈最大载荷的影响大于单纯补充雌激素,运动和雌激素无明显协同作用;对于非力直接作用部位的力学性能———第2腰椎最大凹入载荷及第3腰椎最大压缩载荷,运动和雌激素联合有一定的协同作用。