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一种新型生长型脊柱侧凸矫形系统的研制及动物实验研究

周劲松  
【摘要】: 研究背景生长发育儿童脊柱侧凸,特别是早发性脊柱侧凸的手术治疗是脊柱外科领域的一个难题,需要控制脊柱畸形、恢复平衡,同时要保留脊柱生长、扩大胸腔容积,以减小对重要脏器发育的影响。目前尚无理想的手术方法。 目的设计一种具有自动延伸性能的“滑动环式椎弓根钉脊柱侧凸矫形系统”,使用镍钛形状记忆合金材料的矫形棒进行动物实验研究,考察体内自动滑移、保留生长的性能;配合弯曲的镍钛形状记忆合金棒,观察其调控椎体生长,产生(纠正)侧凸的能力;研究滑动结构体内的磨损腐蚀及镍析出情况。为进一步的完善及应用奠定基础。 方法1、总结目前各种非融合生长棒器械的技术特点,完成“滑动环式椎弓根钉脊柱侧凸矫形系统”的设计;2、动物实验研究:①、取2月幼山羊T5、L1正常新鲜脊椎标本各5具,确定4mm椎弓根螺钉置钉方法;②、9只2月幼山羊随机分3组,一组(少钉组)L5锁定钉,T10、L1滑动钉,使用直的镍钛记忆合金棒内固定;一组(多钉组)L5锁定钉,T10、T12、L1、L3滑动钉,直棒内固定;一组(侧凸组)L1、L2锁定钉,T5、T6滑动钉,50°镍钛记忆合金棒内固定。术后及术后3月摄X片测量各组生长保留的长度。侧凸组行脊柱CT三维重建观察顶椎区域椎体、椎间盘形态,取材行大体观察及生长板HE染色;③、3月后动物处死取材,观察内植物周边组织反应情况并HE染色观察,使用扫描电镜能谱确定磨损颗粒成分,使用石墨炉原子吸收光谱仪测定各组织器官镍离子含量。 结果1、目前的手术技术可分为“人工撑开”、“自动延伸”二大类,各有优缺点。我们设计了一种自动延伸的“滑动环式椎弓根钉脊柱侧凸矫形系统”。2、动物实验:①、置钉方法,T5、L1分别取横突末端凸起部、椎板根部中点为进钉点,与终板平行、内倾45°斜向穿过整个椎体置钉,双皮质固定;②、少钉组L5-T10滑移总长度为4.1cm,每个椎体生长滑动为0.51cm;多钉组L5-T10滑移平均为3.9cm,每个椎体生长滑动为0.49cm;侧凸组L2-T5滑移平均为4.8cm,每个椎体生长滑动为0.48cm;侧凸组Cobb角45°,CT及大体观察见顶椎体及椎间盘明显楔形变,HE染色见生长板软骨细胞柱的高度凸侧大于凹侧。③、滑动环螺钉周边呈污浊黑色,有明显组织反应,HE染色见大量黑色颗粒沉积及异物巨噬细胞炎性反应,能谱分析确定含有镍、钛、铝、钒等离子。滑动钉、固定钉周边组织镍含量分别为945.78±149.17、5.16±2.02mg/kg(P<0.01)。 结论1、新型设计的滑动环式椎弓根钉脊柱侧凸矫形系统在体内滑动性能良好,能有效保留生长。2、使用本矫形系统对脊柱施加不对称应力,具有调控椎体生长,产生(纠正)脊柱侧凸的能力。3、滑动结构设计在体内因活动磨损等原因,周边组织有金属颗粒沉积及异物炎症反应,局部镍含量增加,需要进一步研究改进。


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