论文摘要
腰椎峡部裂是指上、下关节突之间连接的骨性结构“峡部”在腰椎的反复过伸、过屈和旋转运动的应力作用下发生的疲劳性断裂,其本质是峡部假关节的形成。该疾病于1865年由Lambel首先发现,是骨科常见病,也是腰腿痛的常见病因之一。大部分学者认为峡部裂患者通过非手术治疗即可控制症状及维持患椎节段性活动功能,仅有少部分患者因持续性疼痛或有滑脱趋势而需要手术治疗。早期Kimura采用单纯峡部裂植骨及石膏支架外固定的方法治疗腰椎峡部裂,但疗效并不满意,术后假关节发生率达18%-81%,且需长时间卧床和长达数月的石膏固定。也曾有人试图用各种跨关节内固定方法加植骨治疗腰椎峡部裂,但随后发现跨节段内固定既可对固定区域产生应力遮挡作用,又可显著增高邻近节段的应力,从而加速固定区域及邻近节段椎间盘的退变。因此,目前主张采用节段内固定加植骨来直接修复峡部裂,并且创用了多种节段内固定方法,包括：Buck峡部螺钉固定法、Nicol横突棘突间钢丝捆绑法、Hefti钩螺钉固定法以及各种改进方法。开创脊柱节段内固定之先河的Buck法是在峡部植骨的同时将Buck螺钉直接贯穿峡部,恢复峡部的连续性,同时Buck螺钉与峡部断裂处相垂直,能对骨折垂直加压,符合峡部的生物力学要求,有利于植骨融合。但由于螺钉直接穿过峡部,使本来细长的峡部所能容纳的植骨量明显减少,影响了植骨融合。加之发生峡部裂的腰椎峡部多细小窄长,螺钉有时无法通过或穿破椎板进入椎管,导致马尾或神经根损伤。同时由于是刚性固定致使术后螺钉松动及疲劳断裂也时有发生。Nicol法是采用横突棘突间钢丝捆绑固定的方法治疗腰椎峡部裂,该方法一般采用18号不锈钢丝缠绕一侧横突根部,穿过同节段棘突下缘,捆绑于另一侧横突根部,将分离的椎体和椎板连为一体。但由于Nicol法需要暴露横突,穿绕钢丝,手术创伤大、操作复杂、出血多、有损伤神经根的危险。另外L5横突与其他腰椎节段的横突还有不同,有时其同髂骨靠的比较近,横突下间隙较窄,穿绕钢丝极为困难。此外,暴露L5横突需要切断髂腰韧带,该韧带对维持腰骶稳定具有重要作用,切断该韧带会加重L5不稳。Hefti法是用通过上关节突基底部的螺钉与钩挂在椎板下缘的椎板钩组成的钩螺钉固定法。该术式的临床疗效报道不一,并且Hefti法需要一定的设备和技术,操作不当,易造成严重并发症。我们自1998年开始进行腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的研究,设计了双侧卡环状节段内固定器,该固定器利用记忆合金强大的回复力来恢复峡部的连续性,并对植骨块产生动态加压,促进了峡部裂骨性愈合。然而此固定器尚存在不足,主要表现在：（1）适应证较窄,对需要切除椎板减压者因椎板钩无处固定而不能应用；（2）横突根部呈圆钝状,彼此独立的双侧节段内固定器没有横向挤压作用而易脱钩及滑向横突外侧,有拉断横突的危险；（3）无法预防临近椎间盘的退变。为了克服以上缺点,促进形态记忆合金节段内固定器的推广应用,本研究拟紧密结合腰椎峡部解剖学特征,充分利用形态记忆合金的材料优势,研制一种机翼型记忆合金节段内固定器,并进行相关生物力学测试,为机翼型记忆合金节段内固定器的临床应用提供理论依据。目的1.解剖测量L1～5,S1形态学参数为研制腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器提供解剖学依据。2.依据解剖测量结果,利用记忆合金的系列优点,研制一种符合腰椎的形态学特点、临床应用操作简单、手术创伤小、可为峡部裂腰椎提供可靠固定的节段内固定器。3.通过脊柱三维运动稳定性实验评价在腰椎峡部裂中应用机翼型记忆合金节段内固定器重建腰椎稳定性的效果。方法1.南方医科大学临床解剖学研究所提供20套正常成人防腐腰骶椎标本（L1～5,S1）,性别、年龄不详。利用国产电子游标卡尺（精确度0.01mm）,量角器（精确至1°）,分规,软铜丝,大头针等测量L1～5,S1的相关参数,测量结果采用SPSS13.0软件进行统计分析,据此设计机翼型记忆合金节段内固定器。2.根据解剖测量国人腰骶椎标本获得形态学参数,在总结了传统内固定器优缺点的基础上,参照双侧卡环状记忆合金节段内固定器及Coflex棘突间固定装置,对峡部裂节段内固定器进行了重新的设计,初步确定机翼型记忆合金节段内固定器的结构和规格参数。根据确定的结构图和规格参数,制作此节段内固定器样品,并在腰椎标本上模拟手术安装,验证其可行性。3.选取新鲜猪（4-5个月）尸体腰椎标本6具,截取其L2-L6部位的脊柱腰段,作为自身对照性实验,先后依次进行正常脊柱组、峡部裂组、Buck螺钉固定组、Nicol （?）冈丝捆绑组、机翼型记忆合金固定组的三维运动活动度检测。将以上5组标本下端包埋盒固定在脊柱三维运动实验机上,上端包埋盒固定于加载盘上。通过滑轮系统和砝码加载,对腰椎标本施加8Nm的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转及右侧旋转6个方向的纯力矩,使脊柱相应作上述运动。由实验腰椎标本周围放置的6台红外线摄像机摄零截荷和最大截荷时脊柱运动状态的图像,经计算机图像处理系统计算脊柱节段间角度变化,分析与载荷方向相同的脊柱运动范围（range of motion, ROM）,通过软件计算出L4与L5之间的ROM。所得实验结果采用SPSS13.0统计软件包进行统计学处理,对正常脊柱组、峡部裂组、Buck螺钉固定组、Nicol （?）冈丝捆绑组、机翼型记忆合金固定组的腰椎运动范围进行分析、讨论。结果1.以L4/L5为例：（1）腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点至同侧横突根部上缘的距离（DITR）为（35.30±2.38）mm；（2）腰椎横突根部上缘前后两侧面的夹角（AFR）为（30.47±6.38）。；横突根部上下缘宽度（WRT）为（11.43±1.76）mm；（3）腰椎两侧横突、上关节突及椎弓根交界处中心点间距（DTAP）为（46.44±2.55）mm；（4）腰骶椎棘突的厚度（TSP）为（9.04±1.12）mm；（5）腰骶椎棘突间距（DAP）为（7.10±1.83）mm；（6）腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点到横突根部、上关节突、椎弓根交界处中心点的连线和相应棘突下面侧缘的夹角（ATL）为（58.31±7.02）°；（7）腰骶椎棘突后面到椎板的距离（LSP）为（20.40±2.80）mm。该内固定器由“U”形体部及两侧翼构成,初步设计大、中、小3个型号。2.腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器由“U”形体部和两个呈半弧形的侧翼构成。“U”形体部包括C形顶端和两个水平“长臂”即U形翼,分别在U形翼远离C形顶端1/2部分的上下方设计了固定槽,用以将“U”形体部固定于两相邻的棘突间。两个半弧形的侧翼由C形顶端和U形翼的连接处上方向前上偏外侧伸出,其末端弯曲呈钩状为上钩,用以钩挂在病椎横突的根部。整体采用镍钛合金,镍含量为（50.8-51.8）%。其形态回复温度在（36±4）℃,与人体温度相符。委托“西脉记忆合金公司”生产。生产的样品模拟手术过程可轻松地安装到腰椎标本上,操作简单易行,初步观察可对峡部裂腰椎提供牢靠的固定。3.双侧峡部断裂后,腰椎前屈、后伸、左旋、右旋活动度显著性增加,同正常腰椎活动度有显著差异（P<0.05）。采用Buck螺钉固定、横突棘突钢丝捆绑及机翼型记忆合金固定器三种节段内固定方法固定后,峡部裂腰椎前屈、后伸、左旋、右旋稳定基本恢复,活动度与正常腰椎无显著性差异（P>0.05）,并且三种固定方法之间差异无统计学意义（P>0.05）。双侧峡部断裂后,腰椎左侧弯、右侧弯活动度虽有所增加但同正常腰椎差异并不显著（P>0.05）。采用Buck螺钉固定、横突棘突钢丝捆绑及机翼型记忆合金固定器三种节段内固定方法固定后,峡部裂腰椎左侧弯、右侧弯活动度与正常腰椎亦无显著性差异（P>0.05）,而且三种固定方法之间差异无统计学意义（P>0.05）。结论1.通过解剖测量L1～5,S1腰骶椎标本获得解剖学参数,从形态学上证实了机翼型记忆合金固定器节段内固定的可行性。2.机翼型记忆合金节段内固定器的设计在形态学上具有可行性,各部件参数有一定的选取范围,可对峡部裂腰椎提供牢靠的固定,并且操作简单易行。3.腰椎双侧峡部断裂后,其稳定性明显降低,以前屈、后伸及左右旋转时稳定性破坏最为明显；机翼型记忆合金节段内固定器的生物力学性能与Buck螺钉、Nicol钢丝捆绑等方法无显著性差异,能够恢复峡部裂腰椎的稳定性,维持牢固的固定。
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相关论文文献
- [1].腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器研制的解剖学基础[J]. 中国临床解剖学杂志 2011(04)
- [2].腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的生物力学评价[J]. 中国临床解剖学杂志 2013(03)