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颈椎前路椎间融合的实验与临床研究

张志明  
【摘要】:在颈椎前路外科手术中,颈椎间盘切除减压、植骨融合以及钛板内固定已成为治疗颈椎疾患的常用手术方法。彻底减压和牢固的骨性融合是手术的最基本原则,而辅以内固定是获得牢固骨性融合的重要手段之一。随着认识水平的不断提高和技术的不断改进,内固定在颈椎融合手术中的应用也日趋广泛,大量的颈椎器械不断涌现。无论目前常用的自体骨或近年来国外研制的AO钢板及钛钢螺纹融合器(TFC)都存在一些不足之处;而且就我国目前的医疗体制来说,进口颈椎内固定器械因其价格昂贵尚难以普遍开展,因此在传统的自体髂骨植骨和同种异体骨植骨的基础之上,保留融合节段椎体的上下终板,对传统的螺纹状同种异体骨支架进行改进,设计了解剖型同种异体皮质骨环(Anatomical Allograft Cortical Ring,AACR),并对其进行生物力学测试,并将AACR初步用于临床。同时进行动物实验,对不同融合时期的功能运动单位力学性能的差异进行研究。该AACR保留了天然的BMP及其他活性物质,提高了椎间植骨的融合率。并提出利用MRI成像测量椎间隙前、中、后不同高度及椎间盘所在的前后径,手术时保留上下终板。 第一部分:下颈椎前路椎间融合的解剖学依据 目的和方法 对35名健康志愿者,MRI T2WI成像,测量C2~C7椎间盘前、中、后不同高度及前后径长度;同时用高精度游标卡尺对国人C3~C7椎体干燥标本的宽度和前后径进行测量。结合临床要求,设计了AACR椎间融合器。 结果 椎间隙测量值前方为0.46±0.06~0.60±0.05cm;中间为0.56±9.07~0.72±0.06cm;后方为0.40±0.07~0.50±0.07cm。椎体矢状径测量值为1.45±0.14~1.68±0.17cm,髓核的前后矢状径为0.91±0.13~1.08±0.14cm。由于颈椎前路减压AACR椎间植入固定时,椎管前方应留置3~4mm的缓冲区域,以防止对脊髓造成压迫,所以AACR最佳长度为12~14mm,目前我们设计的长度为13.42mm。据国内蒋富贵、金大地等测得国人颈椎钩突前脚之间的间距在C3平均为15.4mm,C4为16.9mm,C5为18mm,C6才达到20.2mm。可以采用钩突前脚间距作为确定AACR宽度的参考标志,依据此数据和在干燥标本测得的椎体横径,目前我们设计AACR的宽度为 颈椎前路椎间融合的实验与临床研究 中文摘要 14rnln。 第二部分:颈椎前路椎间融合系统的组成及稳定原理 根据测量结果,采用同种异体皮质骨(尺骨、挠骨),设计解剖型同种异体皮质 骨环。其结构:上、下缘呈倒锯齿状设计,齿深为0.45rnrn,齿宽为1 .5~在骨环的 两侧面各有散在的三个微孔存在。骨环的前缘面有一直径3rn们Q带机械螺纹的孔。骨 块本身保留天然BMP及其他活性物质。其型号:a为4~(后)、5.6~(中)、 4.43mm(前);b为 smm(后)、6.6mm(中)、5.43rnzn(前);C为6nun(后)、7.6znm(中)、 6.43~(前);这三种型号均为:宽度14~、深度13.42~。辅助操作器械包括:A、 同样型号尺寸的三种解剖型试模;B、两把方形平头刮匙;C、直径6Innl的环锯。 第三部分:颈椎前路不同内固定的即刻稳定性的生物力学评定 目的和方法采用16具新鲜颈椎标本,所取节段均为C4一CS节段,分A、B、C 三组。用实验应力分析方法进行生物力学系统测试,分析比较几种不同的椎间植骨融 合,在不同生理状态下脊柱的强度性能及其稳定性,为临床应用提供科学依据。A组 为:Al一解剖型同种异体皮质骨环+前路钢板(椎间盘切除并保留上下椎体终板); A2一三面皮质骨骼骨+前路钢板(椎间盘切除并保留上下椎体终板);A3一环据取骼 骨十前路钢板(终板破坏);A4一正常组。B组为:Bl一解剖型同种异体皮质骨环+ 前路钢板(椎间盘切除并保留上下椎体终板); BZ一三面皮质骨骼骨(椎间盘切除并 保留上下椎体终板但不用前路钢板);B3一环锯取骼骨(终板破坏且不用前路钢板); B4一正常组。C组:Cl一解剖型同种异体皮质骨环+前路钢板(椎间盘切除并保留上 下椎体终板);CZ一解剖型同种异体皮质骨环(椎间盘切除并保留上下椎体终板但不 用前路钢板);C3一解剖型同种异体皮质骨环去除上下终板(终板破坏且不用前路钢 板);C4一正常组。其中Al、Bl、Cl为共用组;A4、B4、C4为共用组。结果解剖 型同种异体皮质骨环+前路颈椎钢板以及保留终板的固定方法在脊柱的强度、刚度以 及前屈、后伸、侧屈、旋转稳定性方面与其余的几种方法相比具有明显优越性。结论 采取解剖型同种异体皮质骨环+前路颈椎钢板以及保留终板的椎间融合更加有利于 脊柱的稳定;解剖型同种异体皮质骨环支架的强度高于环锯法所取的骼骨块以及三面 皮质骨的骼骨块;保留终板的融合方法增强了脊柱的强度和刚度,提高了脊柱的承载 能力;前路钢板的固定在脊柱的后伸时增强了脊柱的稳定性,同时防止骨块的脱出。 务 颈椎前路椎间融合的实验与临床研究 中文摘要 这些为脊柱的融合提供了即刻稳定的生物力学环境。 第四部分:动物实验 目的和方法本实验应用健康成年山羊17只构建保留终板的颈椎前路椎体间植 骨融合模型,分A、B、C、D四组,每组4只,手术节段为相同节段;其中一只处 死后取同种异体皮质骨制作骨环。A组为术后14周;B组为术后10周;C组为术后 6周;D组为正常组。采用生物力学及X线摄片观察,对不同时期的植骨愈合情


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