腰骶椎前路螺旋融合笼在椎弓峡部裂模型上的生物力学表现[创意]

腰骶椎前路螺旋融合笼在椎弓峡部裂模型上的生物力学表现[创意] 腰骶椎前路螺旋融合笼在椎弓峡部裂模型上的生物力学表现 腰骶椎前路螺旋融合笼在椎弓峡部裂模型上的生物力学表现 更新日期:2010-07-03 马兆龙 许立 杨惠林 杨同其 唐天驷 王以进 【摘要】 目的 制成近似临床腰骶椎峡部裂的病理模型,定量 测试前路螺旋融合笼(anterion fusing cage, AFC)对该模型的稳定 效果。方法 使用4具人尸腰骶椎骨制成空白运动节段标本,用线锯 锯断椎弓峡部法制成峡部裂模型标本,再分别用单纯骨块、AFC置入 模型标本椎间隙以固定该节段,测试以上4种状态下节段标本的应 变、位移、刚度。结果 该模型标本较对照空白标本刚度显著下降,AFC 固定后刚度显著增加。结论 (1)该峡部裂模型基本符合本试验的要 求;(2)L5S1椎间隙正中放置1枚AFC,L4,5椎间隙左前外斜向放置1 枚AFC均明显提高了峡部裂模型标本的稳定性,较同部位单纯植骨有 更好的稳定效果。 【关键词】 前路椎体间融合 融合笼 刚度 Biomechanical Display of Lumbosacral Anterior Threaded Fusing Cage on Isthmic Spondylolysis MA Zhao-long, XU Li, YANG Hui-lin, et al. Dept. of Orthopedics, Meishan Metallurgy Company Hospital, Nanjing 210039 【Abstract】 Aim To study the biomechanical display of lumbosacral anterior threaded fusing cage on isthmic spondylolysis models. Methods Four lumbosacral spinal specimens of human were used to manufacture the intact segmental specimen, then the specimen models were worked out by cutting the isthmic of intact specimens with wire-saw, and then one pure bone-towel or one anterior fusing cage (AFC) was inserted separately into the model's interbody space to stable the model. Finally, all of the specimens' stiffness of the upper four conditions was measured. Results Comparing with the intact specimens, the specimen models decreased significantly and the AFC-specimens increased significantly in stiffness. Conclusion One AFC, that was located into either the middle of L5S1 interbody space or left-lateral obliquely of L4，5 interbody space, has obtained more significant effect in terms of stability of the specimen models than one pure bonetowel. 【Key words】 Anterior interbody fusion Fusing cage Stiffness 通过生物力学试验,结合临床要求,笔者选择了前路椎间隙正中 放置1枚前路螺旋融合笼(anterion fusing cage, AFC)及左前外斜 向放置1枚AFC的放置方式,并根据Panjabi,1，2,要求制成腰椎 峡部裂模型,测定两种放置方式在该模型上的生物力学表现。 材料与方法 1.标本制备:标本制作:4具10%甲醛浸湿的人尸腰椎(L1,S1)标 本,剔除肌肉,摄片排除病椎,取L4，5、L5S1节段各2个,L2，3节段 1个,分成以下3组:甲组L4，5×2个节段;乙组:L5S1×2个节段;丙 组:L2，3×1个节段。 2.实验准备:(1)实验器械AFC由笔者自行,其直径×长度为 20mm×20mm共2只,另外有其他相应辅助操作器械。(2)按照人尸腰 骶椎特点,制作标本夹具,确定力学中心线。所有实验标本经测试,力 学性质接近一致。 3.实验方法:(1)峡部裂模型制备:按Panjabi要求,用线锯锯断 椎弓峡部,制成近似临床腰椎峡部裂病理状况的峡部裂模型。(2)植骨 块放置方法:?用环锯从牛髂骨上取17mm×20mm(直径×长度)的植骨 块;?于甲组L4，5椎间隙左前外向对侧椎弓根钻孔(直径16mm),于乙组L5S1椎间隙正中前、后向钻孔(直径16mm);?植骨块锤入上述植骨孔。(3)AFC放置方式:?用直径18mm丝攻于上面植骨孔内攻出阴槽;?AFC旋入器旋入AFC(直径20mm),AFC深度与骨块放置深度相似。(4)粘贴应变片:在每具标本的上位椎体正中前方开8mm×8mm小窗显露椎体皮质,按实验要求放置应变片。(5)读数:所有标本加载读数由WE-10A液压万能试验机提供;应变由YJ-29静态电阻应变仪(精度1‰,分辨率1με)及时显示;位移由KG-101光栅数字长度测量仪(0.01,10mm)显示;扭矩、扭角由NJ-100B型扭转试验机提供。(6)加载方式:试验前先对标本进行100N中心预加载;正式加载按预先确定的轴向加压、前屈、右侧屈、后伸4种模拟生理活动状态分别进行,均采用100,200,300,400,500N的分级加载,速率4.5mm/min;最后行扭转试验,扭转速率1.5mm/min。(7)实验过程:?甲乙组标本按对照空白标本、峡部裂标本、单纯植骨标本、AFC植入标本,分别测试中心压缩、右侧屈、后伸、前屈下的载荷与应变、载荷与位移、载荷与倾角。?取上面L4，5、L5S1节段AFC标本各1只行扭转试验,丙组L2，3节段作为空白对照标本,测扭矩及扭角。(8)数据处理:所有实验数据输入IBM-486微机进行运算,并进行统计学处理(配对t检验),根据载荷—位移求得轴向刚度、弯曲刚度;扭转刚度由扭矩—扭角求得。 结 果 1.腰骶椎的应变变化:由表1见,生理载荷下,峡部裂标本较对照空白标本节段应变增加(P<0.01);单纯植骨标本、AFC植入标本较峡部裂标本应变均减小(P<0.01),其中AFC植入标本更小。 表1 500N不同工况下L4，5节段的应变变化值(με) 测试指标 N P B A 中心压缩 240?14 756?22 158?10 140?8 右侧屈 382?18 456?28 215?14 187?12 后伸 950?40 1251?48 428?18 390?20 前屈 380?18 441?27 340?34 235?23 注:N:对照空白标本 P:峡部裂标本 B:单纯植骨标本 A:AFC植入标本(下表同) 2.腰骶椎垂直位移与水平位移:由表2见,无论水平位移、垂直位移,峡部裂标本较对照空白标本均增大(P<0.01);单纯植骨标本、AFC植入标本较峡部裂标本两种位移均减小(P<0.01)。其中AFC植入标本更小,与对照组空白标本相似。经测试,L5S1运动节段应变及位移变化规律与L4，5运动节段相似。 表2 500N不同工况下L4，5位移变化(mm) 测试指标 N P B A 水平位移 中心压缩 0.34?0.07 0.78?0.02 0.49?0.07