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上颈椎外科疾患的解剖学与生物力学研究及临床治疗

夏虹  
【摘要】: 研究目的 上颈椎疾患是临床常见、且在治疗上较为棘手的问题。拟通过此研究达到以下目的:①了解寰椎横韧带的形态学特点以及生物力学特性;②对各型寰椎骨折通过三维运动范围(Range of motion,ROM)的研究,了解不同类型的寰椎骨折后上颈段稳定性的改变情况,以指导临床治疗方案的确定;③利用三维有限元方法(Finite element method,FEM)建立寰椎、枢椎的FEM模型,并通过此模型对寰椎骨折、枢椎齿状突骨折及Hangman骨折的发生机制予以分析;④对寰椎侧块后路螺钉固定的可行性予以研究,提出一种临床治疗上颈椎不稳定的新方法;⑤根据寰枢椎脱位的临床特点,提出寰枢椎脱位的临床分型,并总结临床对上颈椎相关外科疾患治疗的经验。 材料与方法 1.成人寰枢椎固定标本24例及新鲜寰椎横韧带标本9例。对横韧带的解剖学特性予以观察,并对2例新鲜横韧带标本行组织学切片观察。对7例新鲜横韧带标本,通过MTS材料测试仪测量其抗拉伸性能。 2.取12例新鲜上颈椎标本,将标本分为A组:正常上颈椎、B组:双侧后弓骨折、C组:双侧后弓及一侧前弓骨折、D组:前后弓四部分骨折(Jefferson骨折)、E组:一侧侧块骨折及F组:一侧侧块骨折合并同侧前弓骨折。每组标本6例,B、C、D组标本重复使用,E、F组标本重复使用。在标本上固定标志后,将标本固定于脊柱三维运动试验机上,施加2.0N·m的纯力偶矩,以摄像头拍摄上颈段在零载荷及最大载荷状态下的运动,将图像录入计算机,通过计算机处理程序计算出各种条件下的C0-C1及C1-C2间的相对夹角,分析与载荷相同方向的ROM,即主运动,比较各种寰椎骨折情况下与正常状态的ROM,分析各种寰椎骨折时上颈椎的稳定性变化情况。 3.取正常成人寰椎及枢椎去软组织新鲜健康完整骨标本各1例,以螺旋CT行轴向扫描,获取骨性组织准确的三维空间结构信息,利用Pro/E等建模工具建立寰椎及枢椎骨性结构的三维立体模型,将模型转移到 FEM软件Mark的前处理工具Me血as,赋予材料特性,划分单元网格; 根据衰椎、枢椎齿状突及Hangman骨折的临床特点,模拟施加各种拟订 的边界条件和载荷,并求解计算模型的应力应变分布,对计算结果进行 合理提取,并与预定效果作比较,分析出合理的外伤成因及相关后果。 4.对30例中国成年人的衰椎干骨标本具有临床意义的数据进行解 剖学测量;对6例新鲜颈椎尸体标本的后入路颈2神经根与震椎侧块的 关系进行观察;同时,测试衰椎侧块螺钉的拔出力,并与枕骨螺钉及枢 椎椎弓根螺钉的拔出力进行比较。取6例新鲜上颈椎标本造成衰椎侧块 骨折后,予以后路侧块螺钉固定,以脊柱三维运动试验机测量固定前后 上颈椎的ROM进行比较,并比较与正常值间的差异。 5.对头颈双向牵引床的设计及临床应用、衰枢椎脱位的分型及其 治疗、颈前路直接螺丝钉固定治疗齿状突*型骨折、枕颈CD在上颈椎 外科疾患治疗中的应用、上颈椎外科治疗的并发症等临床经验予以总结。 结 果 1.衰椎横韧带的长度为:20刀士2.4*.5-25.l)mm;中点部位的厚 度为2*士0.5*.2刁.l)mm;中点部位的宽度为10.7士1石阴刀叶.2)rum。 横韧带与枢椎齿状突的关系可分为三种类型:①横韧带将齿状突后面完 全包裹,占 30.3%;②横韧带包裹齿状突后面的大部(超过 1/2),占 54.5%;③部分覆盖齿状突的下部(不超过1/2),占匕二%。衰椎横韧 带的齿状突面的中部可见有纵行的纤维,组织切片显示为较疏松的结缔 组织。横韧带的平均最大载荷为:605.5士89.6N,平均最大变形量为: 4.3士0.snun。 2.利用重复测量样本的方差分析方法对各组襄椎骨折后的CO.l及 C 12间的 ROM与正常颈椎的 ROM进行比较,结果示:①单纯衰椎后 弓骨折后,*0-1间除在旋转上有增加叩值<0刀5)外,在其他方向上与 正常无区别;C12间在屈伸上有所增加,余方向与正常无区别;②后弓 骨折同时伴有一侧前弓的骨折,CO.l间的运动范围在各个方向上均较正 常增大o值<0刀5);CI-2间除旋转变化不明显外,前屈/后伸及左/ 右侧弯均较正常有明显差异o值<0刀5);③前后弓四部分骨折(Jeffeson 骨折)时,CO-l及 CI.2间在所有方向上的 ROM均有明显变化o值 <0刀5),必须明确的是,此时记录的C卜2间的旋转是明显的减小,而不 -2- 是增大;④单纯一侧侧块骨折,CO-l及 CI.2间在所有方向上的 ROM与 正常相比均有明显的改变o值<0刀5),⑤当一侧侧块骨折合并同侧的前 弓骨折时,上颈椎节段间的 ROM除 CI-2间的旋转改变不明显外,余方 向上*OM均增加明显0值<0.05)。组间比较稳定性也有差异,但表现 在不同的运动方向上。 3.通过对衰椎及枢椎设定不同的边界条件及予以加载,计算结果显 示,无论上关节面加载的方向如何,衰椎前弓的受力均为最大,其次是 侧块及后弓与侧块交界处。枢椎衰齿关节面受相同力,角度越向后上, 应力带越向椎体移动;枢椎齿突与横韧带接触面受相同力,角度越向


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