腰椎终板生物力学特性与其与骨密度关系的实验分析

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1、第四军医大学硕士学位论文腰椎终板生物力学特性及其与骨密度关系的实验研究硕士研究生：侯洋导师：罗卓荆教授第四军医大学西京医院骨科，西安710032中文摘要目的：通过研究腰椎终板生物力学特性分布规律及其组织学结构，分析骨密度对腰椎终板最大压缩力的影响为椎间置入物的放置，改进椎间融合器的设计及临床手术相关操作提供实验依据。方法：13具成人新鲜腰椎标本（L1-L5），共65个椎体，年龄30～70岁，LUNARBX-1L型双能X线吸收骨密度仪（dualenergyX-rayabsorptiometry，DEXA）测试每个椎体的BMD后

2、，按骨质疏松试行诊断标准将骨密度正常的定为正常对照组（n=35）、骨量减少的定为骨密度减低组（n=16）、符合骨质疏松诊断标准的定为骨质疏松组（n=14）。标本置于-20℃冰箱冷冻保存，实验前于室温下解冻。每个椎体终板表面直接建立坐标系统，用858minibionixⅡ材料测试系统（MTS公司、-2-第四军医大学硕士学位论文明尼阿波尼斯，美国）对腰椎终板表面点进行压缩测试，计算机记录压缩力-位移曲线，在最大压缩力(最大破坏载荷)下降5%后停止加载，于实验机上读取最大压缩力数值。应用SPSS13.0统计软件对数据进行统计学分析

3、，采用单因素方差分析最大压缩力与骨密度的关系（双侧a=0.05）。并对最大压缩力与骨密度进行Spearman相关分析，分别对3个分组腰椎终板表面横线与纵线之间最大压缩力进行析因分析，对横线、纵线之间的最大压缩力进行SNK检验，显著性水平设为双侧a=0.05。通过对各终板平面各组分别进行析因分析，观察最大压缩力与终板横线、纵线之间的关系。将三组腰椎终板表面最大压缩力分布特征分别进行比较并制图分析骨密度对腰椎终板生物力学分布的影响。4具成人新鲜腰椎标本（L1-L5），共20个椎体，分别从终板表面的中央和外周区域切取厚度2mm的终

4、板表面组织，固定于1%的福尔马林溶液中，经过脱钙、石蜡包埋和HE染色后将组织切片按终板中央区和周边区分类后置于10倍光镜下进行观察。用图像摄取软件在光镜下摄取照片。观察终板中央区和周边区的组织结构并用工具软件分别精确测定终板中央区和周边区孔状结构的面积大小并对这两组孔状结构的面积进行Satterthwaite检验，显著性水平设为双侧a=0.05。结果：腰椎终板表面外周部的生物力学强度大于中央部(P＜0.05)，最大压缩力由前向后有逐渐增大的趋势，腰椎终板的最大抗压部位位于终板的后外侧部。腰椎终板最大抗压力与骨密度呈显著正相关

5、（rs=0.782，P＜0.01）。骨密度对腰椎终板生物力学分布无明显影响。终板中央区孔状结构的面积大于终板周围区孔状结构的面积(P＜0.05)。-3-第四军医大学硕士学位论文结论：椎体BMD是预测椎体生物力学特性的重要指标，建议术前常规查BMD，术中植入物应尽量放置于椎体终板的后外侧部以减少植入物沉陷的发生。终板的中央区存在较多的、直径相对较大的孔状结构且皮质骨厚度较薄。终板周围区的孔状结构相对较少且直径较小同时拥有明显增厚的皮质骨，这样的解剖结构决定了终板表面生物力学的分布特性。关键词：骨密度；腰椎；终板；生物力学；最大

6、压缩力；孔状结构-4-第四军医大学硕士学位论文AstudyonthebiomechanicalpropertyoflumbarendplateanditsrelationshipwithbonemineraldensityCandidateformaster:HouYangSupervisor:LuoZhuojingDepartmentoforthopaedics,Xijinghospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi’an710032,ChinaAbstractObjective

7、Toprovideexperimentalbasisfortheplacementofinterbodyfusioncage,improvementofitsdesign,andrelatedoperativeprocedurebystudyingthebiomechanicaldistributionandhistologicalstructureoflumbarendplate,andtheeffectofbonemineraldensityonthefailureloadoflumbarendplate.MethodT

8、hirteenfreshhumanlumbarspines(L1–L5)obtainedfromhumancadaverwithameanageof60.5years(range:30–70)wereusedinthestudy.The65vertebraewereevaluatedwit