目的 :基于影像學(xué)參數(shù)設(shè)計一種新型后路寰樞椎固定系統(tǒng),運(yùn)用有限元方法評價該系統(tǒng)固定的生物力學(xué)穩(wěn)定性。方法:運(yùn)用醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)測量工具對后弓發(fā)育正常且結(jié)構(gòu)完整的成人寰椎CT進(jìn)行解剖學(xué)參數(shù)測量,依據(jù)寰椎影像學(xué)測量參數(shù)設(shè)計出一種符合寰椎解剖結(jié)構(gòu)的新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)。對1例健康志愿者上頸椎進(jìn)行薄層CT掃描,對其CT圖片數(shù)字圖像處理,進(jìn)行網(wǎng)格劃分、設(shè)置材料屬性及載荷與邊界條件,建立正常上頸椎有限元模型（正常模型）,并與已發(fā)表文獻(xiàn)對比驗(yàn)證其有效性;在正常模型基礎(chǔ)上通過修改材料屬性及去除橫韌帶構(gòu)建寰樞椎失穩(wěn)有限元模型（失穩(wěn)模型）,加載新型后路寰樞椎內(nèi)固定系統(tǒng)至失穩(wěn)模型上建立新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定有限元模型（新型模型）;運(yùn)用Abaqus 2019對新型模型施加扭矩為1.5N·m,對該模型C0-C3節(jié)段屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)活動度進(jìn)行計算分析,并與寰樞椎椎弓根螺釘固定有限元模型（椎弓根螺釘模型）對比。結(jié)果:設(shè)計出的新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)符合寰椎的解剖結(jié)構(gòu),此系統(tǒng)由新型寰椎后弓鋼板、連接棒及樞椎椎弓根螺釘組成。與以往文獻(xiàn)對比,建立的正常模型驗(yàn)證有效。新型模型與正常模型相比減少了屈伸95.3%、側(cè)... 

【文章來源】：中國脊柱脊髓雜志. 2020,30(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

新型寰椎后弓鋼板（1，寰椎后弓鉤；2，多軸“U”形槽；3，鎖定螺釘；4，鎖定釘孔）a正視圖b側(cè)視圖c俯視圖d軸視圖圖2新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)a正視圖b側(cè)視圖c軸視圖

(1）符合解剖結(jié)構(gòu)。依據(jù)解剖數(shù)據(jù)設(shè)計出的寰椎后弓弧形鋼板、后弓弧形凹陷及后弓鉤設(shè)計與寰椎后弓環(huán)抱，使鋼板與寰椎后弓更好地貼合，符合后弓的解剖結(jié)構(gòu)。有文獻(xiàn)報道寰椎后弓暴露一般在距離后結(jié)節(jié)15～20mm處[14]，為避免損傷椎動脈，鋼板總長度30mm，單側(cè)距離后結(jié)節(jié)為15mm。Natsis等[15]測量后結(jié)節(jié)處至椎動脈溝內(nèi)側(cè)距離，左側(cè)為13.71±1.76mm，右側(cè)為13.78±1.87mm，為了避免損傷椎動脈及脊髓，我們將寰椎后弓鉤設(shè)計在距離后結(jié)節(jié)10mm處，長度為5mm。另外，新型寰椎后弓鋼板依據(jù)前期影像學(xué)測量結(jié)果設(shè)計出來，因存在個體化差異，可以設(shè)計小、中、大三種型號，具體實(shí)施依據(jù)個體CT測量結(jié)果選擇合適大小的鋼板固定。目前產(chǎn)品尚未商業(yè)化，下一步將考慮向臨床轉(zhuǎn)化。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，目前內(nèi)固定的制作時間很短，甚至可以實(shí)現(xiàn)個體化定制。（2）具有較好的穩(wěn)定性。Guo等[16]將寰椎后弓鉤與樞椎椎弓根螺釘連接，具有較好的生物力學(xué)穩(wěn)定性，但是后弓鉤往往出現(xiàn)與寰椎后弓配伍不良、固定不安全等問題。Floyd等[17]首次提出寰椎后弓螺釘固定技術(shù)，單純后弓螺釘固定存在生物力學(xué)穩(wěn)定性較差、固定強(qiáng)度不足等缺點(diǎn)。新型寰椎后弓鋼板將后弓鉤和后弓螺釘結(jié)合在一起，比單一固定穩(wěn)定性好。因鋼板固定后弓使得植骨面積減少，選擇寰椎后弓下緣與樞椎棘突之間植骨；鋼板與后弓鉤一體化設(shè)計增加了固定穩(wěn)定性，鋼板后弓鉤外側(cè)的板形結(jié)構(gòu)，雖增加顯露風(fēng)險，仍在安全暴露區(qū)域且增加后弓鉤穩(wěn)定性。鋼板一體化設(shè)計，且采用鎖定螺釘設(shè)計，增加內(nèi)固定系統(tǒng)穩(wěn)定性，雖然限制釘?shù)婪较蚣伴L度，但是具有較好的固定強(qiáng)度。一體化鋼板上的鎖定螺釘是根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)設(shè)計的，其方向依據(jù)解剖結(jié)構(gòu)測量設(shè)計，能夠較好地置入寰椎后弓上，但對于解剖變異及后弓角度較大可能會存在穿出后弓損傷脊髓的風(fēng)險，因此需要術(shù)前進(jìn)行詳細(xì)評估，必要時可以個體化定制。（3）兼容性較好。多軸“U”形槽的設(shè)計可借助連接棒與現(xiàn)有樞椎螺釘相連，構(gòu)成新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)，具有較好的兼容性。（4）安全且便捷。后弓鉤借助配套工具抱緊鉗抱緊，操作容易，僅需上下加壓抱緊，未進(jìn)入椎管，對脊髓干擾較少。以后弓解剖數(shù)據(jù)設(shè)計的后弓螺釘為與后弓方向一致的單皮質(zhì)螺釘，長度選擇為后結(jié)節(jié)至椎動脈溝距離的最小值，損傷椎動脈、脊髓的幾率很小，安全性好，而且便于操作。總之，新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定可作為寰椎椎弓根螺釘置釘困難、失敗的一種補(bǔ)救方式；對于寰椎爆裂骨折，該系統(tǒng)因具橫向固定的作用更為適合。3.2 新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定的有限元分析

本研究中，新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定有限元模型與正常模型相比減少了屈伸95.3%、側(cè)屈92.6%、旋轉(zhuǎn)99.0%的活動度，在各狀態(tài)明顯減少置入節(jié)段（C1-2）的活動度。在屈伸、側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動都明顯限制了寰樞椎的活動度。與寰樞椎椎弓根螺釘固定模型的活動度相比，在屈伸、側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)活動度差異較小，說明新型后路寰樞椎固定系固定可以取得與寰樞椎椎弓根螺釘固定模型相似的穩(wěn)定性。寰樞椎椎弓根螺釘固定具有一定的復(fù)位作用、有多種組合方式、抗軸向旋轉(zhuǎn)能力強(qiáng)、植骨融合率高，是目前治療寰樞椎失穩(wěn)的首選方案[7]，寰樞椎椎弓根螺釘內(nèi)固定具有較好穩(wěn)定性，但該方案操作要求高、易造成椎動脈、神經(jīng)根及脊髓損傷。解剖變異、創(chuàng)傷、腫瘤等外界因素引起骨性結(jié)構(gòu)的破壞或缺失，現(xiàn)有后路寰樞椎內(nèi)固定技術(shù)不能實(shí)施時，新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定可作為補(bǔ)救方式。新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定對于相鄰節(jié)段來說，C0-1節(jié)段屈伸活動度輕微增加而C2-3節(jié)段減小，相鄰節(jié)段側(cè)屈活動度均輕微減少了，而且均輕微增加了旋轉(zhuǎn)活動度。新型后路寰樞椎固定系統(tǒng)固定對相鄰節(jié)段活動度影響總體來說較小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]Apofix椎板夾內(nèi)固定在寰樞椎不穩(wěn)治療中的應(yīng)用[J]. 馬樂群,鎮(zhèn)萬新,徐亮,高國勇.  中華骨科雜志. 2005(10)



本文編號：3305708