Jackson骶骨棒内固定技术与腰骶部常用内固定系统的生物力学比较性研究_cropped

Jackson骶骨棒内固定技术与腰骶部常用内固定系统的生物力学比较性研究_cropped ? Jackson 骶骨棒内固定技术与腰骶部常用内固定系统 的生物力学比较性研究 1 2 1 邓幼文, 邱 勇, 王冰 ()1. 中南大学湘雅二医院脊柱外, 长科沙 4100 11 ;2南京鼓楼医院脊柱外. ,南科京 210008 [ 摘要 ] 目的 :评估 J ackson 技术与几种腰骶部常用内固定系统的生物力学性能 ,为 J ackson 技术的临床应用提供 () ( 生物力学依据 。方法 :15 具小牛新鲜脊柱标本 L到骶尾部全部脊椎和 5 具人体新鲜脊柱标本 L到骶尾部全部脊4 3 ) 椎分成骨密度相似的 5 组 ,分别用 Dick , RF , Steffee , CD 和 J ackson 等技术进行腰骶部固定 ,并测量它们的生物力学特 征 。结果 :J ackson 技术固定组比其它组更坚固和具有更好的稳定性 ,在前屈 、后伸 、侧弯及抗扭转时的载荷2应变Π位移 ( ) 曲线上明显优于其它组 P < 0. 01。结论 :J ackson 技术是一种有效的腰骶部内固定技术 。 [ 关键词 ] 腰骶部 ; 内固定装置 ; 生物力学 () [ 中图分类号 ] R68713 文章编号 ] 100025625 20020620495204 [ [ 文献标识码 ] A Biomechanical comparative study of l umbosacral f ixation and Jackson intra sacral f ixation DENG You2wen , QIU Yong , WANG Bing , et al . ( )Department of Spine S urgrey , Second Xiangya Hospital , Central South University , Changsha 410011 , China Abstract : Objective To assess the biomechanical properties of J ackson intrasacral fixation technique and other lumbersacral internal fixation systems , and to provide the basis of biomechanics for the clinical applica2 tion of J ackson technique . Methods The biomechanical properties of Dick , RF , Steffee , CD , and J ackson technique were studied by testing the inflexion , extension , compression , torsion , and lateral bending in 15 calf fresh2frozen specimens and 5 fresh2frozen human cadavaric specimens , which were divided into 5 group s with similar bone density. Results J ackson intrasacral fixation device was stiffer than any other devices. On the ( “load2displacement”curve , J ackson intrasacral fixation device was predominant compared with other devices P ) < 0 . 01. Conclusion J ackson intrasacral fixation system is an effective device for lumbosacral fixation. lumbosacral region ; internal fixation ; biomechanics Key words : () Bull Hunan Med Univ , 2002 ,27 6:0495204 应用提供进一步的生物力学依据 。 腰骶部在解剖及生物力学上比较特殊 ,目前临 床上有多种内固定可供选择 ,每种内固定有其各自 1 与方法 的优缺点和生物力学特性 。传统内固定系统有较高 1 ,2 临床并发症是一公认的事实。J ackson 技术为目111 标本制作 取 15 具新鲜小牛及 5 具新鲜人体 前国内外新兴的一种腰骶部内固定技术 ,临床应用 尸体脊柱标本 ,截取骶骨及 3 个下腰椎 ,置于 - 20 ? 3 ,4 显示它能增加腰骶部融合率和减少临床并发症, 保存 。试验前逐级解冻 ,剔除标本的肌肉等软组织 而保留其韧带完整 ,不损伤其骨结构 。并摄片排除 但对它的生物力学研究极少 。本实验旨在对 J ackson 肿瘤及先天畸形等 ,用双能 X 线测量仪测定各标本 技术与传统腰骶部内固定技术的强度和稳定性等生 物力学特征进行比较性研究 ,为 J ackson 技术的临床 ?() 收稿日期 :2001211214 作者简介 :邓幼文 19732,男 ,湖南耒阳人 ,主治医师 ,主要从事脊柱外科临床工作 基金项目 : 江苏省科委课题( )编号 :98058 的骨密度 ,以排除骨密度异常对实验结果的影响 。 2 实验结果 112 生物力学模型的建立 把 15 具小牛脊柱标本 211 载荷2应变变化 载荷2应变变化反映腰骶椎固 分成骨密度相似的 5 组 , 分别用 Dick , RF , Steffee , 定的强度 , 在各运动状态的生理载荷下 , 载荷2应变 CD , J ackson 技术进行 L2S内固定 。依次测量前屈 、5 1 后伸 、左右侧屈等不同状态下 L相对 S的轴向位移 4 1 变化基本呈线性变化 。前屈位轴向加载 500 N 时 , ( ) 及所承受的应变 应力值 。5 具人体标本依次用上 L椎体在 J ackson 内固定标本应变最小 ,而 CD , RF ,4 述 5 种技术进行 L2S内固定后测量轴向旋转状态 4 1 Steffee 及 Dick 固定组的应变较大 ,与 J ackson 内固定 () 下 L相对 S的角位移 图 1。 3 1 ( ) 相比分别相差 33 % ,48 % ,52 %及 56 % P < 0 . 01, 即 J ackson 内固定强度明显优于其它内固定 。 212 载荷2位移变化 ( )脊柱的稳定性可以用轴向 21211 轴向刚度 EF ( ) 刚度 EF来衡量 ,以力学公式达 EF = PΠ?2 ,式中 P 为施加于腰椎的轴向载荷 , ?2 为 L在载荷 P 作4 用下的纵向位移大小 。各组牛脊柱标本中 L的轴 4 ( ( ) ) 向位移 [ 水平位移 ?1和纵向位移 ?2] 随着载荷 的增 加 呈 线 形 增 加 。当 前 屈 时 轴 向 加 载 达 500 N 时 ,J ackson 内 固 定 的 纵 向 位 移 为 1160 mm , 而 CD , RF , Steffee 及 Dick 分 别 分 2120 , 2188 , 2185 和 ( ) 3105mm 。转化为轴向刚度 EF值则分别为 31215 , - 1 22713 ,17316 ,17514 和 16319 Nm?m,后四者与 J ack2 ( son 相比相差分别为 27 % , 44 % , 43 %和 48 % P < ) 0 . 01。同 样 在 后 伸 状 态 及 左 右 侧 弯 状 态 相 差 约 ( ) 18 %,49 % P < 0 . 01。 图 1 实验装置示意图 ( )21212 腰椎的抗弯刚度 EJ 除轴向变形外 ,弯曲 Fig. 1 Sketch map of experimental device 变形特性也与脊柱稳定性有关 ,对抗弯曲变形的能 ( 13 测试方法 各标本用液压式万能实验机 上海 1Φ 力是以抗弯刚度的大小来衡量 。力学公式为 MΠ,) 东方医用器械厂 ,WE2100 型以生理载荷分级加载 ,Φ ( M 为弯矩值 ,为弯曲变形产生的转角 即 L 式中 4 - 1 依次为 100,500 N ,应变速度为 112 mmm?in ,脊柱 ) 相对 S的角位移 a = arctag ?2Π?1。在最大载荷为 1 的位移用千分表及 KG2101 高精度数显光栅位移传 200 %的载荷下测得各组标本的转角为 : 前屈状态下 () 感器 广州实验仪器厂测量 ,在端部垂直向和水平CD ,Dick , Steffee 和 RF 组比 J ackson 内固定组分别增 ( 向各布置一只 ,应变由 YJ214 数字式应变仪采集 广 ( ) 加 29 % ,61 % ,52 %和 44 % P < 0 . 01; 后伸状态下 ) 州实验仪器厂。试验前施加预载 ,消除脊柱松驰 、 ( ) 分别增加 18 % ,54 %和 44 % P < 0 . 01; 左侧屈状 蠕变等时间效应影响 。试验中 30 s 内采集一次数 ( ) 态下分别增加 38 % ,44 % ,36 %和 32 % P < 0 . 01; 据 ,重复加载以确保精度 ,且用生理盐水保持标本湿 ( 右侧屈状态下分别增加 38 % ,44 % ,46 %和 32 % P 润维持新鲜状态 。 ) < 0 . 01。 114 数据处理 本实验采集的数据是静态测量中 的 213 载荷2扭角变化 标本载荷应变 、位移 、应力 、刚度 、运动范围角度等 力21311 扭转强度 扭转强度可用抵抗扭矩的大 小 学量 ,它随载荷变化而变化 。对这些测量数据中 ( ) θ来 衡 量 。结 果 表 明 表 1 , 在 等 量 扭 角 变 形 下 - 1 的偶然误差和粗差进行处理修正 。将全部数据通过 = 1 . 0 degc?m 时 ,J ackson 内固定能承受 1 162 Nm?( ) 软件 SOA进行处理 ,采用线性回归和方差分析 ,经 的扭 矩 , 与 其 它 内 固 定 器 械 相 比 分 别 大 514 % ,最小二乘法加以处理 ,按数理统计法加以 t 检验 ,计 ( ) 1815 % ,39 %和 62 % P < 0 . 01。算相关参数并进行精度分析 。 ( ) ()表 1 腰椎在不同内固定器械下扭矩2扭角变化 x ? ?s N. m - 1 ( ) θ 相对扭角degc?m 组别 012 014 016 018 110 112 114 ??????Jackson - 1145 ?0114 126 ?0114 172 ?0116 130 ?0114 12 ?0118 16 ?0118 3581116 1143 ?01143122 ?01145170 ?01167180 ?01141016 ?01181315 ?0116161 ?0118CD 14 RF 1112 ?01122150 ?01124140 ?01146162 ?01149112 ?01161119 ?011613161 ?0116 0174 ?01101182 ?01103122 ?01124190 ?01126182 ?01149112 ?0114Steffee 13141 ?0114 Dick 0132 ?0108 0194 ?0108 1188 ?0110 3188 ?0110 4130 ?0112 4186 ?0112 7162 ?0112 与其它内固定组比较 , ? P < 0 . 01 ( ) Ψ21312 扭转刚度 扭转刚度 GJ= MnΠ可用抵 ρ 0 术的生物力学研究局限在长节段内固定中 ,目前尚 抗扭转变形能力来衡量 ,它反映内固定扭转稳定性 ; 未见在腰骶部短节段固定的生物力学比较性研究报Ψ式中 Mn 为扭矩 ,为扭角 。若以等量扭矩 10 N. m 0 6 告 。Paul 等 在对比 J ackson 与 Galveston 两 种 内 固 时对各内固定组的相对扭角变形 、扭角和扭转刚度 定技术时发现 :J ackson 技术组的强度和稳定性明显( ) ( ) GJ进行比较 表 2,J ackson 内固定组有最高的扭 ρ7 - 1 优于 Galveston 技术 。John 等 研究了从 T到 S的 12 1 ( ) 转刚度 值 69 N. m. deg , 与 后 四 者 相 比 分 别 大 内固定 ,在附加和不附加前路内固定两种状态下比 ( ) 25 % ,30 % ,32 %和 61 % P < 0 . 01。较 CD 和 J ackson 技术的生物力学特性 ,发现无论在 哪种状态 ,J ackson 比 CD 有更好的扭转稳定性 。本 表 2 不同内固定器械在扭矩 10 N. m 时的扭转刚度值 实验对 J ackson 骶骨棒内固定技术与目前临床上常 ( ) ( ) GJx ? ?s ρ用的几种短节段腰骶部椎弓根螺钉内固定系统在 腰 骶 部 的 生 物 力 学 表 现 进 行 了 比 较 , 得 到 了 类 似 Jackson CD RF Steffee Dick 的 结 果 。 - 1?() 0196 1107 131 168 11相对扭角变形degc?m 192 0本实验结果提示 ,J ackson 技术有最强的固定强 ? 扭角 1912o 2114o 2612o 3316o 1814o度和稳定性 ,CD 和 RF 次之 ,Steffee 和 Dick 较差 。这 - 1 ? () GJN. m. deg 48 ?847 ?627 ?452 ?8 ρ 69 ?12 是由于 Dick 植入物系统存在万向关节结构 ,万向棘 与其它内固定组比较 , ? P < 0 . 01 齿结构的转动导致降低钉杆角 ,其结构环节多 ,容易 发生结构松动 ,抗旋转能力差 ; Steffee 螺钉在钢板内 214 极限力学性能测试 各组标本在屈曲压缩载 ( ) 没有获得稳定 ,两者之间存在着“肘节”运动 ; RF 舍 荷 P 作用下行破坏实验 图 1,持续加载至失稳 ,这 去万向关节 ,所以其强度及稳定性得到一定的改善 , 时往往发生脊柱标本宏观或微观结构的破坏 、内固 定器械的破坏 、内固定器械连结界面的松动 、内固定 但本实验结果表明其旋转稳定性仍低于 CD 及 J ack2 son ,在极限载荷实验中 ,发生内固定失效也早于 CD 器械与标本之间的连结界面的松动等情况中的一种 或几种 ,在加载实验用的液压表上则显示为压力骤 及 J ackson ;CD 技术没有万向关节结构 ,减少了潜在 降 。结果显示 ,J ackson 内固定标本极限载荷为 6 600 松动因素而增加了结构的稳定性 。本实 验 中 , CD N ,CD , RF , Steffee 和 Dick 分别为 3 650 , 2 780 , 1 950 固 定 组 相 对 RF , Steffee 和 Dick 有 更 好 的 强 度 和 和 1 050 N ,J ackson 内固定组承 载 能 力 优 于 其 它 内 稳 定 性 , 且 在 极 限 载 荷 实 验 中 表 现 出 更 好 的 极 固 定 组 , 与 后 四 者 相 比 分 别 大 4 5 % , 5 9 % , 7 0 % 限 载 荷 能 力 。 3 ( ) 和 8 4 % P < 0 . 01。 J ackson 等于 1993 年提出将固定棒插入到骶 骨侧块内 ,以获得由骶骨侧块的皮质骨及髂嵴提供 的“骶髂 支 撑 效 应”, 为 S螺 钉 提 供 一 个 长 的 阻 力 1 臂 ,可以有效抵抗弯曲应力并保护骨密度较低的骶 3 讨论 骨上的 S螺钉 。本组实验表明 : 在前屈 、后伸及侧 1 弯状态下的载荷2位移变化和载荷2应变变化均反映 由于骶骨骨密度低于腰椎 、骶骨形态学变异明 ( 出 J ackson 内固定器械较其它器械 CD ,RF ,Steffee 和 显 、附近有重要的神经和血 管 、腰 骶 部 活 动 和 负 荷 ) Dick有更强的承载能力 ; 即它有更好的内固定强度 及轴向稳定性 。从载荷2扭角变化曲线上可以看出 ( 大 ,目前常用的经椎弓内固定方法 如 Dick , Steffee , 在同样的扭矩下 J ackson 实验组的扭角最小 ,在相同 ) RF 和 CD 等存在着螺钉松动 、拔出 、断裂 、假关节及 1 ,5 术后须外制动等问题, 有时内固定失败率高达 40 % 。为此 ,J ackson 提出了骶骨内置棒技术 ,在国内 外的临 床 应 用 中 也 取 得 了 较 好 的 结 果 。但 有 关 J ackson 技术的生物力学研究较少 ,特别是和其它内 固定的比较性研究更少 ,国外文献中关于 J ackson 技 8 9 ( ) 的扭角下 J ackson 承载的扭矩最大 图 2,说明 J ack2 症为 6 %。Mazda 等报道了相类似的临床结果, 明显低于文献报道其它内固定技术的内固定失败及 son 内固定技术有更好的扭转稳定性及扭转强度 。1 ,4 4 () 假关节发生率 10 %,40 %。国内 ,邱勇等通 过解剖测量发现国人的骶骨侧块有足够的空间来容 纳 J ackson 骶骨棒 , 在 J ackson 骶骨棒内固定技术临 床应用的 12 例病人中 ,随访 2 年中未观察到一例内 固定失败及假关节的发生 。 参考文献 : 1 Steffee AD , Brantigan J W. 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Lumbosaral and spinopelvic fix 2 6 ,7ation. Philadelphia : Lippincott2Raven Publishers , 1996 . 367 - 379 . 这与国外文献报道结果相似 。J ackson 骶骨棒较 Mazda K , Pennecot GF , Decrette E , et al . Application de la fixation 9 其它内固定更靠近腰骶部矢状旋转轴 ,可减少作用 sacree de Jackson a lenfant : rapport preliminaire J . Rev Chir Or 2 ( ) thop , 1995 ,81 suppl:174 - 178 . 在钉棒上的应力力臂 ,呈垂直位的骶骨棒可减少腰 骶部的 前 屈 应 力 , 因 而 可 减 少 内 固 定 断 裂 、弯 曲 。 () 本文编辑 陈丽文 J ackson 报道了 100 例随访 2 年的结果 ,内固定并发 ? 气囊导管在胸心外科手术中应用体会 陈胜喜 , 张春芳 , 罗万俊 , 蒋海河 , 张位星 龙 隆 , 汤 勇 , 雷凯波 , 黄日茂 , 袁明道 ()中南大学湘雅医院心胸外, 长科沙 410008 [ 关键词 ] 气囊导管 ; 外科手术 ; 治疗应用 () [ 中图分类号 ] R65412 文章编号 ] 100025625 20020620498202 [ [ 文献标识码 ] B 作者从 1985 年以来 , 将气囊导管巧妙运用于心胸外科 止血功能 。 手 术 中 , 收 集 病 例 2 6 7 例 , 取 得 了 很 好 的 临 床 效 果 , 现112 在食道癌手术中的应用 在食管癌根治术中 , 食管胃 报 告 如 下 。吻合时 ,在胃腔内置入 Foley’s 充气导管 ,不仅可达到术中胃 减压牵引 、减 少 张 力 、减 少 术 中 污 染 、术 野 干 净 和 止 血 的 目 1 在食管手术中的应用 的 ,而且能使食管胃吻合口呈对称椭圆状态 ,使吻合口径匹 Heller’s 手术中应 在 配且保证每一针缝合精确 。这一工作开始于 1994 年 , 现 已 111 在贲门失驰缓症手术中的应用 用三腔二囊管开始于 80 年代 ,应用病例 90 例 。方法为术前 应用 102 例 ,降低了术后切口感染并发症 , 减少了吻合口瘘 置管 ,术中充气 ,并保留至术后 2,3 d ,这不仅完全替代胃管 和吻合口狭窄的发生率 。 的作用 ,更突出的优点在于使手术更为简单 、病变矫治彻底 , 特别是有利于手术困难部位的贲门移行区的处理 ,同时兼有()下转第 524 页