不同椎间植骨方式生物力学研究

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1、不同椎间植骨方式生物力学研究周勇1李京才2【摘要】目的：探讨不同后路椎间隙植骨方式的生物力学。方法：采用新鲜6月龄猪腰椎功能单位（FSU）标本，模拟PLIF手术入路，将所有椎体随机分成颗粒骨植骨组、大块骨植骨组、联合cage植骨组，每组4个椎间隙，使用万能试验机按FSU的轴向以2mm/min的恒定速度加压，记录各个FSU开始出现椎间隙塌陷时的载荷，并加以分析。结果：椎间隙塌陷前，大块植骨组承受载荷最大，颗粒植骨组承受载荷最小，cage组界于二者之间三组之间。承受载荷两两比较P<0.01，提示各组之间差异均有统计学意义。结论：在生理载荷下大块植骨、

2、cage均能够保证椎间植骨的即时稳定性，维持椎间隙高度，但大块植骨所能承受的载荷最大，cage次之。颗粒植骨所能承受的载荷最小，且不能维持椎间隙的即刻稳定性。【关键词】脊柱；椎间植骨；cage；生物力学目前PLIF法治疗腰椎滑脱症、腰椎不稳症、退变性脊柱侧，腰椎骨折脱位等腰椎疾病已经被临床医师广为接受[1]。但选择什么样的椎间植骨方式更为合适目前尚无定论，常用的椎间植骨方式种类很多，概括起来讲主要有颗粒骨植骨、大块状骨植骨、以及配合椎间融合器植骨。各种椎间植骨方式具有各自的优缺点,其主要矛盾在于在提高融合率、加强节段稳性的基础上，如何减少植入物的

3、吸收、脱出、植骨不愈合，减少椎间隙塌陷，维持椎间隙高度，同时增强即刻稳定性,使患者尽早下床活动。为此，在各种椎间植骨及融合技术的基础上，我们设计了这个试验，以期对临床工作有一定的指导意义。材料和方法1实验材料1.1脊柱标本由于猪腰椎功能单位(FUS)在几何学、运动学及机械性能等方面与人腰椎的相似性，本实验采用新鲜6月龄猪腰椎功能单位，实验前详细检查猪的健康记录，挑作者单位：潍坊市坊子区人民医院，外二科261200作者简介：周勇，主治医师，主要从事骨外科临床工作。通讯作者：李京才，硕士研究生，骨科住院医师freeflyingbird@163.com

4、选出12个骨密度及椎体大小较一致的功能单位，所有标本均经X线检查排除明显骨质疏松、先天性畸形、骨折、外伤和肿瘤等病变。每具标本保留骨膜，椎间盘，关节囊及所有的韧带组织，剔除椎旁的肌肉。用双层塑料袋包裹后置于-20℃冰柜中保存，实验前室温下解冻12～18h，随机将12个椎间隙分组进行试验。1.2椎间融合器本实验使用同种型号cage（9×12-22），由苏州欣荣博尔特医疗器械有限公司提供。1.3主要实验设备A、钛合金cage8枚。B、实验用仪器为济南试验机厂生产的WE-60液压式万能材料试验机，最大载荷为60吨。C、PLIF手术器械。D、自凝牙托粉、

5、牙托水（上海医疗器械股份有限公司）E、椎间融合器械一套及小型台钳一部。2.实验方法将所有椎体随机分成3组（A组：颗粒骨植骨、B组：大块骨植骨、C组：联合cage植骨），每组4个椎间隙，用台钳以适当力量夹持固定椎体，模拟PLIF手术入路，切除FSU上位棘突、下半部“梯形”椎板和黄韧带，椎管充分减压。潜行切除上下关节突内侧半，扩大椎间孔。经椎间隙充分切除髓核。各组均用终板处理器处理终板，刮除软骨终板，将骨性终板刮毛糙形成新的植骨床，每组椎间处理方式及终板保留程度均保持一致，以减少终板强度对载荷的干扰。A组将切除的椎板、棘突骨咬碎成“颗粒”状，填入椎间

6、隙中央部及两外侧部，植骨块居椎体后缘约0.5cm，砸平器将其严密吻合。透视见位置良好。B组自椎管两侧进入椎间隙，于椎间隙形成两个平等的骨洞，应用各级cage试模将其逐步扩大，将用自体髂骨制成的大小与cage组cage大小相同的大骨块依次植入两侧骨洞。x线检查植入的方向及深度都应该适当。C组自椎管两侧进入椎间隙，完成指示钻芯定位，保护套筒安放，环钻钻孔，丝椎攻丝和间盘组织清理各步骤，于椎间隙形成两个平等的骨洞，应用各级cage试模将其逐步扩大，将减压所获得的松质骨粒装入预计尺寸的cage内，在提位复位的同时，将cage依次植入两侧骨洞。x线检查植入

7、的方向及深度都应该适当。应用自凝牙托粉在FSU两端制作平台，平台处于水平面，便于轴向加载，提高测试部位的负载准确度，进而提高测量精度。结果当抗压负荷超过椎间植入物载荷时即开始出现椎间隙塌陷、椎间隙高度下降，在椎间隙彻底塌陷后观察植入物的改变情况，可见A组颗粒状骨向椎间隙后方脱出，椎间隙高度丢失；B、C两组椎间高度亦丢失，B组大块骨形状略有改变，并在椎间倾斜，FSU椎体终板的塌陷相对较小；C组cage形状没有改变，但对椎体造成切割、终板塌陷明显。X线透视证实了这一点。记录实验原始数据，三种植骨方法最大抗压负荷分别为A组（1.60±0.08）KN，B

8、组（9.47±0.27）KN，C组（7.61±0.24）KN，三组总体均数经方差分析，P<0.01，差异有统计学意义（表1）；两两比较（