寰椎齒狀突人工關(guān)節(jié)置換的生物力學(xué)研究

1、寰椎齒狀突人工樞紐置換的生物力學(xué)研究陸斌，李廣琪，李建武，李樂(lè)濤，謝延，白國(guó)璽【摘要】目的測(cè)試寰椎齒狀突人工樞紐置換后寰樞椎的不變性和成效。要領(lǐng)將10例奇怪的成人頭頸部標(biāo)本制備成生物力學(xué)實(shí)行模子，對(duì)每一標(biāo)本別離測(cè)定完備狀態(tài)、減壓術(shù)后、人工樞紐置換術(shù)后以及疲憊實(shí)行后4種狀態(tài)下的活動(dòng)范疇、中性區(qū)和剛度。效果減壓術(shù)后，在前屈、后伸、擺布側(cè)屈及擺布旋轉(zhuǎn)等標(biāo)的目的較完備狀態(tài)活動(dòng)范疇、中性區(qū)顯著增大P0.05，而剛度那么明顯削弱P0.05；人工樞紐置換術(shù)后及疲憊實(shí)行后與減壓術(shù)后比擬前屈、后伸、擺布側(cè)屈及擺布旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)范疇和中性區(qū)顯著減小P0.05，剛度明顯加強(qiáng)P0.05；人工樞紐置換術(shù)后及疲憊實(shí)行后與完備

2、狀態(tài)比擬前屈、后伸、擺布側(cè)屈的活動(dòng)范疇和中性區(qū)顯著減小P0.05，剛度明顯加強(qiáng)P0.05，與完備狀態(tài)比擬擺布旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)范疇無(wú)明顯差異P0.05，中性區(qū)增大P0.05，剛度減小P0.05。結(jié)論實(shí)行證明作者方案、制造出的人工寰椎齒狀突樞紐在形態(tài)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面舉行仿生，具有置放不變、操縱輕便、不易造成副損傷以及低磨損等特點(diǎn)，對(duì)以往齒狀突切除、脊髓減壓后必要利用前路或和后路寰樞椎交融的患者，提供了另一種術(shù)式的選擇?！娟P(guān)鍵詞】頸椎；口咽入路；人工寰椎齒狀突樞紐；生物力學(xué)；活動(dòng)范疇；中性區(qū)；疲憊實(shí)行；剛度Keyrds：ervial;transralapprah;artifiialatlasdntidji

3、nt;biehanis;rangftin;neutralzne;fatiguetest;stiffness1質(zhì)料和要領(lǐng)自行方案、制造的人工寰椎齒狀突樞紐利用醫(yī)用鈦合金Ti6Al4V制成，由人工寰椎部件、人工樞椎部件和螺釘3個(gè)部門構(gòu)成。(1)寰椎部件包羅由人工寰椎結(jié)實(shí)板及旋轉(zhuǎn)軸套;(2)樞椎部件由結(jié)實(shí)板、突起、底座1、2和旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成;(3)螺釘:鈦合金Ti6Al4V松質(zhì)骨自攻螺釘直徑3.5，長(zhǎng)度為1322。旋轉(zhuǎn)軸套與旋轉(zhuǎn)軸、底座2打仗部位拋光成樞紐面光潔度圖1、2。1.2實(shí)行要領(lǐng)生物力學(xué)實(shí)行標(biāo)本制備要領(lǐng)完備標(biāo)本制作要領(lǐng)：截取枕骨髁基底至第3頸椎節(jié)段，取材后頸椎標(biāo)本用塑料袋密封保存于-20。檢測(cè)前

4、取出，于20常溫下天然解凍，細(xì)致剔除頸椎標(biāo)本的肌肉構(gòu)造，保存頸椎骨骼、韌帶、樞紐囊及椎間盤的布局完備，制成完備狀態(tài)的生物力學(xué)實(shí)行模子。減壓標(biāo)本制作要領(lǐng)：用高速磨鉆在寰椎前弓與側(cè)塊擺布接壤處細(xì)致打磨。磨透后完備取出寰椎前弓，表現(xiàn)樞椎齒狀突，用磨鉆細(xì)致打磨齒狀突基底與椎體接壤處，磨透后細(xì)致切除附著在齒狀突上的韌帶，完備取出齒狀突，表現(xiàn)硬脊膜。安裝人工寰椎齒狀突樞紐要領(lǐng)：使人工寰椎齒狀突樞紐位于減壓后標(biāo)本正中，適度縱向加壓使寰椎假體與樞椎假體精細(xì)結(jié)合，保持寰枕樞紐適度后伸位。置釘前先用克氏針鉆孔，透視位置準(zhǔn)確后丈量克氏針長(zhǎng)度，再擰入相宜長(zhǎng)度螺釘。螺釘長(zhǎng)度在不打破寰椎側(cè)塊和樞椎椎體前方皮質(zhì)的條件下，盡

5、大概拔取較長(zhǎng)的松質(zhì)骨螺釘。寰椎結(jié)實(shí)螺釘與矢狀面向外10夾角與寰椎側(cè)塊長(zhǎng)軸平行，與寰椎橫截面保持平行。樞椎螺釘與矢狀面向內(nèi)10夾角，與樞椎椎體橫截面保持平行圖3、4。生物力學(xué)實(shí)行要領(lǐng)：對(duì)10具標(biāo)本別離依次舉行完備狀態(tài)、減壓標(biāo)本、前路人工寰椎齒狀突樞紐置換后、疲憊實(shí)行后4種狀態(tài)下的活動(dòng)范疇、中性區(qū)和剛度舉行測(cè)試。2效果表11.5N載荷下活動(dòng)范疇*表現(xiàn)與完備狀態(tài)比擬有明顯性差異P0.05，表現(xiàn)與減壓術(shù)后比擬有明顯性差異P0.05。表21.5N載荷下中樞區(qū)NZ*表現(xiàn)與完備狀態(tài)比擬有明顯性差異P0.05，表現(xiàn)與減壓術(shù)后比擬有明顯性差異P0.05。表31.0N載荷剛度測(cè)試效果*表現(xiàn)與完備狀態(tài)比擬有明顯性差

6、異P0.05，表現(xiàn)與減壓術(shù)后比擬有明顯性差異P0.05。3討論在寰椎齒狀突樞紐骨折、脫位不克不及整復(fù)且脊髓受壓病癥嚴(yán)峻時(shí)，經(jīng)口咽入路松解或減壓是有用的治療要領(lǐng)1,2。但齒狀突切除減壓后，無(wú)論舉行寰樞椎前路或和后路交融術(shù)，頸部旋轉(zhuǎn)成效將大部門喪失3，對(duì)術(shù)后患者正常的事情、生存帶來(lái)諸多未便。完備狀態(tài)下的寰樞椎其種種活動(dòng)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸位于寰椎齒狀突樞紐部位，切除寰椎前弓及齒狀突后，種種活動(dòng)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸將向兩側(cè)小樞紐突后移4。失去寰椎齒狀突樞紐限定的寰樞椎不變性顯著低落。實(shí)行證明減壓術(shù)后，在前屈、后伸、擺布側(cè)屈及擺布旋轉(zhuǎn)等標(biāo)的目的較完備狀態(tài)活動(dòng)范疇、中性區(qū)顯著增大P0.05，剛度明顯低落P0.05。人工寰椎

7、齒狀突樞紐中寰椎部件旋轉(zhuǎn)軸套與樞椎部件旋轉(zhuǎn)軸精細(xì)共同，重修了寰椎齒狀突樞紐的扣鎖干系，使種種活動(dòng)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸重新位于寰椎齒狀突樞紐部位。實(shí)行效果表現(xiàn)人工樞紐置換術(shù)后及疲憊實(shí)行后與完備狀態(tài)比擬前屈、后伸、擺布側(cè)屈活動(dòng)范疇和中性區(qū)顯著減小P0.05，剛度明顯加強(qiáng)P0.05，大概是由于人工樞紐樞椎旋轉(zhuǎn)軸直徑4.0與寰椎旋轉(zhuǎn)軸套直徑4.0精細(xì)共同，限定了前屈、后伸及擺布側(cè)彎活動(dòng)。但正常寰樞椎的屈伸和側(cè)屈活動(dòng)范疇本來(lái)就非常有限，頭頸部的屈伸和側(cè)屈重要由寰枕樞紐和2以下頸椎椎間樞紐包羅椎間盤及側(cè)塊樞紐完成5，因此，人工寰椎齒狀突樞紐置換術(shù)后前屈、后伸及擺布側(cè)彎活動(dòng)范疇的淘汰，仇家頸部活動(dòng)影響非常有限。人工樞

8、紐置換術(shù)后及疲憊實(shí)行后與完備狀態(tài)比擬擺布旋轉(zhuǎn)活動(dòng)中性區(qū)增大P0.05，剛度減小P0.05，大概與減壓后失去寰椎齒狀突樞紐處翼狀韌帶、橫韌帶等布局有關(guān)，擺布旋轉(zhuǎn)活動(dòng)范疇與完備狀態(tài)無(wú)明顯差異P0.05，由于防范過(guò)分旋轉(zhuǎn)的裝置限定凌駕45的旋轉(zhuǎn)，以是對(duì)活動(dòng)范疇的丈量效果有部門影響。在剛度最大載荷1.0N和中性區(qū)測(cè)試時(shí)實(shí)行標(biāo)本擺布旋轉(zhuǎn)均未到達(dá)45旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)限定裝置未發(fā)揮作用，對(duì)丈量效果無(wú)影響。生理狀態(tài)下寰椎前弓限定寰椎向后挪動(dòng)，橫韌帶限定寰椎向前挪動(dòng)，翼狀韌帶是第二位限定前后挪動(dòng)的布局，寰樞韌帶和樞紐囊是第三位的不變因素。寰樞樞紐的剖解布局嚴(yán)酷限定過(guò)分旋轉(zhuǎn)，韌帶布局也有限定作用。橫韌帶齊備環(huán)境下，寰樞

9、外側(cè)樞紐雙側(cè)旋轉(zhuǎn)脫位的度數(shù)是65，橫韌帶斷裂時(shí)，旋轉(zhuǎn)45即可出現(xiàn)脫位，單側(cè)脫位可早于雙側(cè)脫位產(chǎn)生。翼狀韌帶也限定旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，當(dāng)向一側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)側(cè)的翼狀韌帶拉緊起限定作用6,7。由于人工寰椎齒狀突樞紐置換術(shù)是在前路減壓術(shù)的底子上舉行的，喪失了前縱韌帶、翼狀韌帶、齒突韌帶和橫韌帶等的牽拉限定，而寰樞椎側(cè)方及后部布局對(duì)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的限定非常有限。假設(shè)僅單純仿生寰椎齒狀突的車軸樞紐，而不加限定，將大概出現(xiàn)過(guò)分旋轉(zhuǎn)以及由此產(chǎn)生寰樞外側(cè)樞紐骨折、脫位，會(huì)對(duì)脊髓、椎動(dòng)脈等相近緊張結(jié)布局成刺激或損傷。為此作者專門方案了防范過(guò)分旋轉(zhuǎn)的限定裝置，容許擺布旋轉(zhuǎn)各45，到達(dá)正常生理活動(dòng)度，又不會(huì)出現(xiàn)過(guò)分旋轉(zhuǎn)。同其別人工樞紐

10、雷同，人工寰椎齒狀突樞紐置換術(shù)后，內(nèi)植物及其與骨打仗界面的磨損與疲憊是包管人工寰椎齒狀突樞紐可否恒久存放和正?；顒?dòng)的關(guān)鍵8。作者所做的疲憊實(shí)行表現(xiàn)：經(jīng)5000次屈伸和5000次旋轉(zhuǎn)疲憊試驗(yàn)，效果表現(xiàn)實(shí)行標(biāo)本的活動(dòng)范疇、中性區(qū)和剛度無(wú)明顯差異P0.05。人工寰椎齒狀突樞紐面具有高光潔度，無(wú)磨損劃痕，人工樞紐和結(jié)實(shí)螺釘無(wú)松動(dòng)，證明人工寰椎齒狀突樞紐具有必然的抗疲憊性能。作者的實(shí)行重要反響實(shí)行標(biāo)本的馬上不變性。固然舉行了疲憊實(shí)行，但由于疲憊次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于正凡人體生理必要量，人工寰椎齒狀突樞紐是否能保持恒久不變，樞紐面是否能恒久保持高光潔度、低磨損尚不知曉。因此，作者如今的研究只能提供一種新的術(shù)式和思緒

11、，人工寰椎齒狀突樞紐尚必要進(jìn)一步研究和革新才氣滿意臨床需求，好比在寰椎結(jié)實(shí)板與寰椎側(cè)塊的打仗面以及樞椎底座1、結(jié)實(shí)板與樞椎椎體打仗面方案成成骨細(xì)胞輕易附著、骨小梁輕易長(zhǎng)入的涂層；又好比在旋轉(zhuǎn)軸套與旋轉(zhuǎn)軸、底座2之間參加超高分子量質(zhì)料或其他質(zhì)料，進(jìn)一步低落人工寰椎齒狀突樞紐的磨損?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1Laus,PignattiG,alaguti,etal.AnterirextraralsurgeryttheupperervialspineJ.Spine,1996,21:1687-1693.2VaarAR,LehanAP,AhlgrenBD,etal.Anterir1、2srefixatinandbny

12、fusinthrughananterirretrpharyngealapprahJ.rthpedis，1999，22:1165-1170.3何大新,李振宇.創(chuàng)傷性寰樞椎不穩(wěn)治療要領(lǐng)的選擇J.中國(guó)矯形外科雜志,2022,14:1114-1115.4朱巖,向衛(wèi)國(guó),梁文杰,等.螺旋T三維重修對(duì)上頸椎損傷的診斷代價(jià)J.中國(guó)矯形外科雜志,2022,4:254-256.5ShyiK,LiK,HaH,etal.ThequantitativeeasureentsftheintervertebralangulatinandtranslatinduringervialflexinandextensinJ.EurSpineJ，2022，16:1435-1444.6anharP,AndreKS,PaulI,etal.ervialfaetjintkineatisduringbilateralfaetdislatinJ.EurSpineJ，2022，16:1680-1688.7TrpianP,ThllnL,ArnuxPJ,etal.Usingafin