人工寰齿关节研制的解剖学和生物力学研究

【摘要】： 寰枢椎脱位与不稳是脊柱外科较为常见的伤患，目前外科治疗的目 的为：解除神经压迫，复位和稳定脊柱节段。由此，手术方法可分为减 压复位术和融合术两大类。但是，单纯的减压术和或复位术不能纠正或 更加加重寰枢关节不稳；而融合术虽然能稳定寰枢关节，但又丧失了寰 枢关节的运动功能，导致术后病人头颈活动特别是旋转明显受限，久之 未融合的颈椎关节易继发退变和不稳。本研究旨在开发一种人工寰齿关 节，临床应用它来治疗寰枢椎脱位与不稳，以达到既恢复寰枢关节的稳 定性又保留其运动功能的目的。主要内容如下： 一、解剖学研究 1．寰枢椎的解剖学测量 对80副中国成年人干燥寰枢椎标本和70套正 常成年人颈椎侧位、开口正位X线平片进行了解剖学观测。结果表明人 工寰齿关节的设计在形态学上具有可行性，人工寰齿关节各部件参数有 一定的选取范围。 2．颈椎侧前方入路的应用解剖学研究 模拟颈椎侧前方入路，逐层解剖6 具（12侧）防腐尸体标本，观察所涉及的各层次解剖结构。在4具（8 侧）新鲜尸体头颈部标本上，经中上颈椎侧前方入路手术操作直至椎体 前，观测各层次显露的范围，测量一些重要结构的定量位置关系。颈椎 侧前方入路适合安装人工齿状突，但难于行前路减压术，不能安装人工 寰椎前弓。 3．经口前入路的应用解剖学研究5具新鲜尸体头颈部标本，模拟经口前 方入路，手术操作直至脊髓，观测各层次显露的范围，易造成损伤的部 位和结构。结果表明，经口前入路能较好地进行前路减压复位术，可以 安装人工寰椎前弓；但是，必须具备特制的手术器械和条件。 二、人工寰齿关节的设计和加工 人工寰齿关节的设计要求参照其他人工关节，形态上模拟正常人体 寰齿关节，全部部件采用钛合金制造，为金属-金属型人工关节。其部件 由1个人工齿状突和1个人工震椎前弓组成，分别固定于病人枢椎椎体 和衰椎的两侧块，通过人工衰椎前弓的齿突环与人工齿状突的齿突部相 关节。 三、人工襄齿关节置换术的生物力学测试 18具新鲜枕颈部标本按完整、11型齿状突骨折、齿状突切除减压术。 人工衰齿关节置换术、屈伸／旋转疲劳实验后的顺序分别进行三维运动或 刚度测试，并观测人工震齿关节的磨损与松动情况。结果表明，人工震 齿关节置换术可恢复前路减压术后丧失的襄枢关节稳定性，三维角度运 动范围基本接近正常；人工衰齿关节置换术后前后向剪切刚度和屈伸刚 度较正常状态明显增高，而旋转刚度则降低；经1500次屈伸和旋转疲劳 后，三维运动范围和刚度无明显变化，人工齿突关节面无磨损划痕，人 工齿突和侧块螺钉无松动。 结论 人工震齿关节的设计在解剖学上具有可行性，人工震齿关节置换术 可通过颈椎侧前方入路结合经日前入路进行。就术后即刻而言，本设计 的人工衰齿关节置换术基本能达到既稳定又保留运动功能的双重目的。 但是，对人工衰齿关节置换术后衰枢关节的详细运动形式是否完全符合 生理要求尚不能定论。人工震齿关节置换术后前后向剪切和屈伸运动时 人工衰齿关节间的接触应力过大，易造成磨损、引起假体松动和骨或假 体的破坏；并且潜在旋转不稳的趋势。如何减少应力集中、减少磨损。 增大疲劳强度和增加人工衰齿关节置放的长期稳定性，是改进人工襄齿 关节设计函待解决的问题。