枢椎交叉椎板螺钉新技术治疗寰枢椎不稳的生物力学比较论文

　　枢椎交叉椎板螺钉新技术治疗寰枢椎不稳的生物力学比较论文.freelechanicalstabilityaffordedacrosstheatlantoaxialsegmentbyaneinarscrebalmedcadaverhumancervicalspinespecimens（C0-C4）echanicalstrengthandrigidityofthreeposteriorfixationprocedures-Galliemethod.freelinarscreethodimprovedthestabilityofatlantoaxialinstabilitymodelsignificantly，buthadtheloongthethreetypesoffixation.TheC1pediclescreinarscreedtohavehigherstiffenssthanMagerltechnique，butthedifferenceinarscreechanicalstiffnessforatlantoaxialinstability.C2crossinglaminarscreisingtechniqueinclinicalapplication.Keyinarscreechanics，internalfixation寰枢椎不稳可因创伤、炎症、局部畸形、肿瘤等引起，若处理不及时，易致颈脊髓受压。1979年，Magerl和Seeman首先介绍的双侧经寰枢椎关节螺钉内固定（Magerl技术），被认为是后路C1-2固定融合治疗寰枢椎不稳的金标准，植骨融合率明显大于后路寰椎后弓与枢椎椎板之间固定植骨手术［1-2］。常因椎动脉走行异常，在枢椎侧块内形成一个硕大的腔窦，因此15%～20%的患者不适宜后路经寰枢椎关节螺钉内固定和C2椎弓根螺钉的植入;另外在寰枢椎未复位、下颈椎屈曲困难和明显的胸椎后凸情况下不适于Magerl技术的操作［1，3］。最近，agerl法）直径3.5mm的AO皮质骨螺钉固定，进针点在下关节突上方2mm、内侧界的外侧3mm，以狭部内侧（椎管外壁）作为解剖标志来判断进钉的角度，X线上在侧块关节的后1.3穿过，并且指向寰椎前结节卵圆形投影的头侧半。见图1。图1经后路寰枢椎关节螺钉固定（Magerl技术）的正、侧位片（略）1.3.4C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉固定颈椎后路钉杆内固定系统（康辉医疗器械厂生产）固定，直径3.5mm万向螺钉，连接杆直径3.0mm。C1椎弓根钉方法:经枢椎侧块内外缘的中点做垂线，与寰椎后弓上缘交点的正下方3.0mm处为进钉点，方向内倾约10°～15°，上倾约5°［6-7］。C2交叉椎板螺钉固定的方法为:在C2 棘突与右侧椎板交界处，在椎板的中上1/3处开孔，以手钻向对侧椎板钻孔，至左侧椎板中下1/3与关节突的中垂线相交处，圆头探针探测深度并确认有无穿破皮质进入椎管。然后在右侧椎板与C2棘突交界处、左侧椎板中下1/3处开孔，钻孔至右侧椎板中下1/3与关节突的中垂线相交处，丝锥攻丝，旋入万向螺钉，以连接杆将其与C1椎弓根钉相连接，见图2。图2C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉固定法的正、侧、上下位片（略）1.4实验力学模型的建立与实施所有实验标本的力学模型在结构、损伤、固定、载荷、应变片布置、位移传感器设置条件上保持一致。载荷加载最大到250N，分级载荷为50N，以维系在生理载荷状态，标本不遭到破坏。实验前予以加载100N3次，以去除骨的松弛、蠕变因素的影响，然后在液压万能试验机（n）表示，单位牛顿米（Nm），扭转刚度（GJρ）=Mn/θ，单位为NM/度（Deg），θ为相对扭转角。寰枢椎扭矩-扭角关系见表7、图6。正常寰枢椎标本在生理运动范围最大承受扭矩为（8.51±1.04）Nm，失稳寰枢椎只能承受（5.09±0.62）Nm，两者相差40%以上（P0.05），说明寰枢椎一旦失稳，其承受能力急剧下降;采用Gallie法固定后，寰枢椎最大承受扭矩为（6.12±0.67）Nm，仍明显小于正常寰枢椎标本的扭转承载力水平7.85Nm（P0.05）。采用双侧Magerl法固定后，其最大扭转承受力为7.58Nm，与正常标本相差11%（P0.05）。采用C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉固定，其最大扭转承受力为7.98Nm，与正常标本相差8%，基本达到正常标本的水平（P0.05）。抗扭转刚度（GJρ）以正常标本为基准的比较值见表8，不同内固定之间，除双侧Magerl法固定与C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉固定之间扭转刚度的差异无显著性（P0.05）外，余两两比较均有显著性差异（P0.05）。图6寰枢椎的扭矩-扭角曲线（略）表7寰枢椎不同相对扭角下的扭矩表（略）表8不同方法内固定后寰枢椎的抗扭转刚度比较（略）3讨论寰枢椎不稳会造成“上颈椎危象”，若处理不及时，随时可发生压迫脊髓的危险，甚至危及生命。寰枢椎后路固定融合手术治疗寰枢椎不稳，一般指后路寰椎后弓与枢椎椎板之间固定植骨手术、后路寰枢椎经关节螺钉固定关节间隙植骨融合术，以及近年来的通过寰椎枢椎侧块.椎弓根的钉棒或钉板系统等［1，8］ 。后路寰椎后弓与枢椎椎板之间固定植骨手术一般包括Gallie法、Brooks法及其改良方式、寰枢椎椎板夹.钩内固定法（如Apofix、Halifix等内固定），这些方法技术相对简单，但由于稳定性欠佳和需要坚固的术后制动，容易导致较高的融合失败率，同时该技术依赖于寰枢椎后弓的完整性。由于解剖学的变异，18%的患者进行经Magerl法螺钉固定时，面临着椎动脉损伤的风险，其中6%为双侧、12%为单侧［9］。类风湿影响到上颈椎的患者中，使用3.5mm直径的螺钉，仅30.9%（13.42例）的患者适合双侧，21.4%（9.42例）的患者仅适合单侧，58.4%（49.84侧）的狭部不适合C1-2经关节螺钉固定［10］。闫明等发现，50例C2干燥骨标本中有4例标本8侧的横突孔在枢椎侧块内形成一个硕大的腔窦，侧块上关节面骨质的厚度仅为2mm，使得Magerl螺钉和C2椎弓根螺钉的植入仍存在较大的风险［11］。经枢椎交叉椎板螺钉固定技术，消除了损伤椎动脉的危险，在螺钉植入过程中，所有相关结构直接暴露在手术视野，不需要术中的透视导航辅助。颈椎不稳在力学概念上是指刚度的丧失，临床上正常生理载荷下不能维持椎体间的正常位置而出现过度或异常活动。寰枢椎在载荷的作用下发生纵向压缩性位移和横向水平性位移，位移越小，说明固定越牢固。寰枢椎的强度反映了颈椎在载荷作用下抵抗破坏能力的大小，强度越大，说明内固定方法越牢，抵抗破坏能力越强。强度常常用应力的大小来表示，所以有时称为应力强度的大小。颈椎的扭转强度是指颈椎在扭转时承受最大的扭矩大小，扭转刚度是指颈椎能承受的抗扭转变形的能力大小。扭转刚度与相对扭转角呈反比，即扭转刚度越大，扭转变形越小。寰枢椎失稳时，由于存在不连续封闭曲面，即开环截面在承受扭转时，刚度极大地消弱，变形增大会导致寰枢椎进一步破坏。根据大量骨骼的扭转力学试验，开口断面的载荷和能量损失约90%，当变形增大30%时，即使使用器械固定，仍然会发生很大的变形，降低了承载能力［12］。从寰枢椎的载荷-位移关系、应力-应变关系、扭矩-扭角关系和扭转刚度总体分析，Gallie法内固定明显增强了寰枢椎失稳之后的稳定性，但其固定强度明显小于Magerl法和C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉内固定，C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉内固定强度大于双侧Magerl法，但没有统计学意义。双侧经寰枢椎关节螺钉内固定（Magerl技术）作为后路C1-2融合治疗寰枢椎不稳的金标准，具有优越的生物力学特性，对骨融合起到了积极的作用。从本实验结果可以看出，C1椎弓根-C2 交叉椎板螺钉内固定有较高的抗屈曲、伸展，抗纵向压缩及抗侧弯的能力，能为失稳的寰枢关节提供优良的生物力学环境，是一种可靠的内固定方法。本研究的不足之处在于试验标本使用了甲醛固定的枕颈防腐标本，实验数据较新鲜标本和人体存在着一定的差异。但本研究设计重点在于不同内固定方法之间的数据比较，以成熟的Magerl技术作为参照，弥补这一不足之处。另外，C1椎弓根-C2交叉椎板螺钉内固定中C1、C2之间连接杆的倾斜角度是否也决定着内固定的生物力学强度，作者将进一步进行探索和验证。〔常州康辉医疗器械厂为本课题的研究给予了大力协助，特此致谢!〕