經(jīng)口寰樞椎復(fù)位鋼板系統(tǒng)三維穩(wěn)定性評價(jià)

1、經(jīng)口寰樞椎復(fù)位鋼板系統(tǒng)三維穩(wěn)定性評價(jià)石林基金項(xiàng)目：全軍“十二五”重點(diǎn)項(xiàng)目，BWS11C065作者簡介：石林（1982-）男，重慶人，碩士研究生，主要從事上頸椎損傷及疾患的相關(guān)研究。E-mail：461281036,；廣州市流花路廣州軍區(qū)總醫(yī)院骨科醫(yī)院4樓；TEL訊作者：夏虹，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，TEL2，夏虹2，趙衛(wèi)東3，劉雅普1，楊慶磊1，尹慶水2（1.南方醫(yī)科大學(xué)研究生院，廣東廣州市，510515；2.廣州軍區(qū)總醫(yī)院骨科醫(yī)院，廣東廣州市，510010；3.南方醫(yī)科大學(xué)廣東醫(yī)用生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州市，510515）【摘要】目

2、的：對比經(jīng)口寰樞椎復(fù)位鋼板固定系統(tǒng)(TARP)與后路椎弓根釘棒固定系統(tǒng)的三維生物力學(xué)穩(wěn)定性，為臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法：6具新鮮上頸椎尸體標(biāo)本（C0-C3），隨機(jī)分為正常組、TARP組、后路釘棒組。每組標(biāo)本均利用美國魔神運(yùn)動分析技術(shù)公司步態(tài)分析系統(tǒng)（Motion Analysis, co. 6Eagle系統(tǒng)）測量屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向的運(yùn)動范圍（ROM），并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向上與完整標(biāo)本差異顯著。前路TARP鋼板組與后路椎弓根釘棒組在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各個(gè)方向均無顯著差異。結(jié)論：前路TARP固定系統(tǒng)具有與后路椎弓根釘棒固定系統(tǒng)

3、相當(dāng)?shù)娜S穩(wěn)定性，具有良好的生物力學(xué)性能，前路TARP系統(tǒng)可作為寰樞椎可靠內(nèi)固定的選擇方法之一?！娟P(guān)鍵詞】 寰樞椎；前路；后路；內(nèi)固定；生物力學(xué)Three-dimensional Stability of Anterior Transoral AtlantoaxialReduction Plate (TARP) SystemShi Lin1,2，Xia Hong2，Zhao Weidong3，Liu Yapu1，Yang Qinglei1，Yin Qingshui2(1 Southern Medical University Postgraduate Institute, Guangzhou

4、510515, China; 2 Orthopaedics Hospital ,General Hospital of Guangzhou Military Region,Guangzhou 510010, China; 3 Southern Medical University Labortory of Medical Biomechanics,Guangzhou 510515, China)【Abstract】Objective To compare the in vitro biomechanics of Transoral Atlantoaxial Reduction Plate(TA

5、RP) system fixation, with that of conventional posterior atlantoaxial pedicle screw-rods system fixation and provide biomechanical basis for clinical application. Methods 6 fresh-frozen human cadaveric cervical spines with occiput (C0-C4) were used. Three different groups were examined: (1) control

6、group (intact) (n = 6); (2) TARP group (n = 6); (3) pedicle screw-rods group (n = 6). All specimens were evaluated in flexion-extension, left-right bending, and left-right axial rotation with Motion Analysis in a cadaveric C1-C2 fixation model with a nondestructive flexibility method using a noncons

7、trained. Results Stiffness in any direction was significantly higher in the TARP group and pedicle screw-rod group than in control group (intact). The difference in stiffness between the TARP group and pedicle screw-rod group was not statistically significant. Conclusion Experimentally, the TARP sys

8、tem fixation and pedicle screw-rods fixation methods were significantly stiffer than the control group. The anterior TARP system provided stiffness equal to posterior pedicle screw-rods fixation. Therefore, TARP system seems reasonable that the reliable and rigid fixation would be the method of choi

9、ce.【Key words】Atlantoaxial ; Anterior; Posterior; Internal fixation; Bionmechanics對伴延脊髓受壓的難復(fù)性寰樞椎脫位的處理一直是臨床治療的難點(diǎn)，目前常用的手術(shù)方式是經(jīng)口咽入路達(dá)顱頸交界病變部位，從前方直接松解減壓，從而解除延脊髓腹側(cè)壓迫，但手術(shù)后的固定方式仍存在較大爭議。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前臨床應(yīng)用成熟的固定方式有：經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)位固定鋼板系統(tǒng)（Transoral Atlantoaxial Reduction Plate, TARP）【參考文獻(xiàn)】1.尹慶水,艾福志,夏虹,等.經(jīng)口咽前路寰樞椎蝶形鋼板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及生物力

10、學(xué)評估。中華實(shí)驗(yàn)外科雜志J，2004,21（1）:65-67.2.譚明生,移平,王文軍,等.經(jīng)寰椎“椎弓根”內(nèi)固定技術(shù)的臨床應(yīng)用. 中國脊柱脊髓雜志J，2006,16(5): 336-340.3.彭新生,潘滔,陳立信,等.牽引與后路枕頸復(fù)位固定治療寰椎枕骨化并顱底凹陷癥. 中國脊柱脊髓雜志J, 2008, 18( 1): 45-49.4. Chao Wang, Ming Yan, Hai Tao Zhou, et al. Open reduction of irreducible atlantoaxial dislo-cation by transoral anterior atlantoax

11、ial release and posterior internal fixation. Spine J . 2006: 31 (11); 306-13.5.艾福志,尹慶水,夏虹,等.經(jīng)口咽前路寰樞椎復(fù)位鋼板固定的三維運(yùn)動穩(wěn)定性和抗拔出力研究。解放軍醫(yī)學(xué)雜志2004年3月，29（3）：223-225.6.Subin BS, Liu JF, Marshall GJ, et al. Transoral anterior decompression and fusion of chronic irreducible atlantoaxial dislocation with spinal cord

12、compression. SpineJ .1995;20:123340.7.Dai LY, Yuan W, Ni B, et al. Surgical treatment of nonunited fractures of the odontoid process, with special reference to occipitocervical fusion for unreducible atlantoaxial subluxation or instability. Eur Spine J. 2000;9:11822.8.Dickman CA, Locantro J, Fessler

13、 RG. The inuence of transoral odontoid resection on stability of the craniovertebral junction. J NeurosurgJ .1992;77:52530.9.Govender S, Kumar KPS. Staged reduction and stabilization in chronic atlantoaxial rotatory x ation. J Bone Joint Surg BrJ .2002;84:72731.1和后路寰樞椎椎弓根釘棒固定2-4。生物力學(xué)研究表明5，前路TARP系統(tǒng)具有

14、后路Magerl+Brooks固定等效，但在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有脫釘、內(nèi)固定松動等現(xiàn)象出現(xiàn)。TARP系統(tǒng)在解剖構(gòu)型及螺釘固定方式上不斷改良完善，目前的代TARP鋼板據(jù)寰樞椎前緣的解剖梯度設(shè)計(jì)，改樞椎螺釘為逆向椎弓根釘固定，增強(qiáng)了固定強(qiáng)度，提升了穩(wěn)定性，但與后路椎弓根釘相比，缺乏生物力學(xué)方面的比較評價(jià)。本研究旨在通過對前路TARP系統(tǒng)與后路椎弓根釘棒固定系統(tǒng)的三維生物力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行比較評價(jià)，為臨床應(yīng)用選擇提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1 材料與方法 1.1 實(shí)驗(yàn)材料 6具年齡21-53歲（平均37歲）意外死亡的男性新鮮冰凍尸體頸椎標(biāo)本（南方醫(yī)科大學(xué)解剖研究所提供），經(jīng)檢查排除頸椎外傷、腫瘤、骨質(zhì)增生及變性等疾病,截

15、取枕骨至第3頸椎（C0C3），去除椎旁肌肉、脂肪和結(jié)締組織等軟組織，保留骨、所有韌帶和關(guān)節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ｋp層塑料密封保存于-20低溫冰箱冷凍備用。內(nèi)固定材料為鈦合金前路TARP鋼板系統(tǒng)（型）、后路頸椎椎弓根釘棒系統(tǒng)（均為山東威高骨科材料公司提供）。1.2實(shí)驗(yàn)分組及方法1.2.1實(shí)驗(yàn)分組及標(biāo)本預(yù)處理 所有標(biāo)本按隨機(jī)順序分為對照組（M0）、TARP組(M1)和后路釘棒組(M2)。實(shí)驗(yàn)前將標(biāo)本放于室溫下自然解凍8-12h。仔細(xì)剔除肌肉組織，保留所有的韌帶、骨組織和關(guān)節(jié)囊完整。用聚甲基丙烯酸甲酯（自凝型，上海齒科材料廠提供）將枕骨和C3椎體包埋固定，保留寰樞關(guān)節(jié)活動不受限。1.2

16、.2內(nèi)固定器械放置對照組（M0）：完整標(biāo)本，不行內(nèi)固定。 TARP組(M1)：寰椎螺釘?shù)倪M(jìn)釘點(diǎn)位于寰椎兩側(cè)側(cè)塊前表面的中心點(diǎn)，進(jìn)釘方向?yàn)殄咀祩?cè)塊的長軸方向，即向后外偏斜10-15；樞椎前路椎弓根螺釘?shù)倪M(jìn)釘點(diǎn)位于樞椎上關(guān)節(jié)突下5mm處，距樞椎前中線約7mm，向外傾斜25，向下傾斜20，于前路行逆行椎弓根釘固定。螺釘為3.5mm骨皮質(zhì)螺釘，長度28mm，鋼板厚2mm。后路釘棒組(M2)：寰椎椎弓根釘以樞椎側(cè)塊內(nèi)外緣中點(diǎn)作為解剖標(biāo)志，進(jìn)釘點(diǎn)位于經(jīng)樞椎側(cè)塊中點(diǎn)的縱垂線上，距寰椎后弓上緣下方至少3.0mm處，螺釘內(nèi)傾10、上傾5，樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘點(diǎn)位于樞椎側(cè)塊內(nèi)上象限，椎板上緣下 5mm 和椎管內(nèi)緣外

17、 7mm 的交點(diǎn)處，內(nèi)傾30上傾20，螺釘規(guī)格：萬向3.5mm*28mm。1.3生物力學(xué)測試每個(gè)標(biāo)本均進(jìn)行上述3組實(shí)驗(yàn)，按隨機(jī)原則，先測試對照組標(biāo)本，再將每個(gè)標(biāo)本分別用前后路內(nèi)固定系統(tǒng)固定，測試其前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動，排除內(nèi)固定釘?shù)赖挠绊?，每次?shí)驗(yàn)后，標(biāo)本在非破壞性的三維運(yùn)動測試實(shí)驗(yàn)中可以恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的狀態(tài)。每個(gè)標(biāo)本的3次實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)配伍組，共6個(gè)配伍組。6個(gè)標(biāo)本的實(shí)驗(yàn)順序同樣依照隨機(jī)化的原則確定。圖1.三維運(yùn)動測試Figure1. Testing of three-dimensional motion在非破壞方式下利用步態(tài)分析系統(tǒng)（Motion Analysis

18、、6Eagle系統(tǒng)，美國魔神運(yùn)動分析技術(shù)公司）進(jìn)行測量。標(biāo)本固定后，在C1、C2椎體上各用3個(gè)熒光Mark點(diǎn)對C1及C2所在平面進(jìn)行標(biāo)記（3點(diǎn)連線決定一個(gè)平面）。再對標(biāo)本施加2.0Nm純力偶距，測量不同狀態(tài)下C1、C2節(jié)段間前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動、由六個(gè)熒光感光攝像頭采集C1、C2節(jié)段在零載荷及最大載荷(2.0Nm)狀態(tài)下運(yùn)動軌跡（圖1）。通過計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)測量C1、C2節(jié)段間角位移的ROM。每次測試重復(fù)3次加載/卸載循環(huán)，在第3次循環(huán)時(shí)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)測量，以減小標(biāo)本粘彈性的影響。如果任何一個(gè)方向上得ROM顯著增加，則說明該節(jié)段不穩(wěn)定，內(nèi)固定系統(tǒng)所提供的固定效果欠佳；反

19、之，則表明該節(jié)段穩(wěn)定，內(nèi)固定系統(tǒng)能夠提供牢固的固定效果。測試結(jié)果將前屈/后伸、左/右側(cè)屈、左/右軸向旋轉(zhuǎn)6種生理運(yùn)動合并為屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)三維運(yùn)動并統(tǒng)計(jì)分析ROM值。1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理計(jì)算不同固定模型ROM值的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。所得數(shù)據(jù)利用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)資料的方差分析（One-way ANOVA）和兩兩比較的LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著性水準(zhǔn) = 0.05，P0.05時(shí)，表明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2 結(jié)果固定前和兩種不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的前屈/后伸運(yùn)動范圍見表1,結(jié)果顯示在前屈/后伸狀態(tài)下，其穩(wěn)定性順序依次為：M1、M2 M0，M0與M1、M2之間

20、比較，P =0.000表明TARP組和后路釘棒組與對照組之間有顯著性差異；M1、M2之間比較，P =0.693表明TARP組與后路釘棒組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。固定方式 前屈 活動范圍 后伸對照組（M0） 4.500.60 6.990.59 2.500.19TARP組(M1) 0.37 0.05 0.850.11 0.490.07釘棒組(M2) 0.56 0.06 0.930.11 0.380.06表1 寰樞椎間不同固定方式的前后運(yùn)動范圍（ROM）(s，) Tab1. ROM of flexion/extension for different atlantoaxial fixation (Mean

21、 SD, degree)不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右側(cè)屈運(yùn)動范圍見表2，結(jié)果顯示左/右側(cè)屈運(yùn)動范圍為：M1、M2 M0，M0與M1、M2之間比較，P =0.000表明TARP組和后路釘棒組與對照組之間有顯著性差異；M1、M2之間比較，P =0.891表明TARP組與后路釘棒組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。固定方式 左側(cè)彎 活動范圍 右側(cè)彎對照組（M0） 2.650.09 5.180.27 2.490.20TARP組(M1) 0.490.10 1.140.16 0.650.10釘棒組(M2) 0.500.09 1.150.17 0.650.11表2 寰樞椎間不同固定方式的左右側(cè)屈運(yùn)動范圍（ROM）(s，)

22、Tab 2 .ROM of left/right bending for different atlantoaxial fixation (Mean SD, degree)不同固定狀態(tài)下寰樞椎間的左/右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動范圍見表3，結(jié)果顯示左/右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動范圍為：M1、M2 M0，M0與M1、M2之間比較，P =0.000表明TARP組和后路釘棒組與對照組之間有顯著性差異；M1、M2之間比較，P =0.366表明TARP組與后路釘棒組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。固定方式 左旋 活動范圍 右旋 對照組（M0） 2.070.24 3.960.24 1.890.05TARP組(M1) 0.460.13 0.950.14 0.

23、490.10釘棒組(M2) 0.570.08 1.050.15 0.480.09表3. 寰樞椎間不同固定方式的軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動范圍（ROM）(s，)Tab3. ROM of left/right rotation for different atlantoaxial fixation (Mean SD, degree )3 討論31寰樞椎脫位的固定方式對伴有延脊髓受壓的難復(fù)性寰樞椎脫位（irreducible atlantoaxial dislocation ，IAAD）的有效的治療方式是實(shí)現(xiàn)延脊髓的徹底減壓，經(jīng)口前路的松解減壓也已得到了普遍的共識10.Goel A, LaheriV. Plate

24、 and screw fixation for atlantoaxial subluxation . Acta Neurochir(Wien) J , 1994, 129: 47 53.4,6-9，但在減壓后的固定方式上仍存在著廣泛的爭論。后路椎弓根螺釘于1994年Goel等11. Harms J, Meleher RP. Posterior C1-C2 fusion with polyaxial screw and rod fixationJ.Spine,2001,26 (22):2467-2471.10提出C1側(cè)塊螺釘，直到2001年在Harms12.馬向陽,尹慶水,吳增暉,等.寰樞椎后路

25、四種釘棒固定方法的三維穩(wěn)定性評價(jià)。中國脊柱脊髓雜志J, 2008, 18( 6): 464-468.11 的使用下才逐漸引起重視，譚明生等13. Jon Park, Justin, Jesse Lim, et al，Biomechanical analysis of Goel technique for C12 fusion, Laboratory investigation，Journal of Neurosurgery : spineJ,2011,14(5),639-64614. Resnick DK, Benzel EC.Cl-C2 pedicle screw fixation with

26、 rigid cantilever beam construct case report and technical note. Neurosur J g, 2002, 50: 426-428.2改進(jìn)了寰椎椎弓根螺釘技術(shù)。寰椎椎弓根螺釘?shù)耐ǖ篱L、把持力好，可同時(shí)穩(wěn)定脊柱前中后三柱，具有良好的三維穩(wěn)定性，生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其力學(xué)強(qiáng)度與Magerl 螺釘?shù)刃?5.吳增暉,鄭軼,章凱,等.經(jīng)口前路樞椎椎弓根螺釘固定的臨床應(yīng)用解剖學(xué)。中國臨床解剖學(xué)雜志J,2009,27(5):505-507.12,13，由于該技術(shù)置釘安全方便，置釘時(shí)不要求寰樞椎是否已經(jīng)復(fù)位，可以滿足寰樞椎的個(gè)體化置釘需要，萬向調(diào)節(jié)螺釘

27、尾部與可隨意預(yù)彎的連接棒容易鎖定，在鎖定螺釘和預(yù)彎連接棒時(shí)，通過杠桿原理，在其提拉作用下獲得寰樞椎的復(fù)位。故寰椎椎弓根螺釘技術(shù)在C1-2 融合術(shù)中的作用越來越受到重視16.吳 峰,尹慶水,等.經(jīng)口咽前路寰樞椎復(fù)位鋼板螺釘固定強(qiáng)度的生物力學(xué)評價(jià)。中國臨床解剖學(xué)雜志J， 2010,28(5):575-577.14，現(xiàn)已成為目前對可復(fù)性寰樞椎脫位固定的首選方式。但對于難復(fù)性寰樞椎脫位需先從前路經(jīng)口松解減壓后，再分期或一期后路手術(shù)行椎弓根釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定。此種手術(shù)方式存在著較多不足之處。首先，手術(shù)創(chuàng)傷大，病人須承受的二次手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)；其次，在寰樞椎已經(jīng)松解的情況下，術(shù)中翻身可能導(dǎo)致脊髓損傷；再次，兩個(gè)手術(shù)入路，手術(shù)復(fù)雜、時(shí)間長，對病人的承受能力和醫(yī)生的精力都是較大的考驗(yàn)。為解決上述不足，尹慶水等1設(shè)計(jì)研制了經(jīng)口前路寰樞椎復(fù)