单节段与双节段融合治疗DenisB型胸腰椎爆裂骨折的生物力学分析

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1、河北医科大学 学位论文使用授权及知识产权归属承诺 本学位论丈在- , - g N ( 或指导小组) 的指导下，由本人独立完成。 本学位论文研究所获得的研究成果，其知识产权归河北医科大学所 有。河北医科大学有权对本学位论文进行交流、公开和使用。凡发表 与学位论文主要内容相关的论文，第一署名为单位河北医科大学，试 验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河北医科大学所有。 否则，承担相应法律责任。 研究生签名，垄虱金导师签 学 河北医科大学研究生学位论文独创性声明 本论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了 文中特别加以标注和致谢等内容外，文中不包含其他人已经发表或撰 写的研究成果

2、，指导教师对此进行了审定。本论文由本人独立撰写， 文责自负。 研究生签名：芬闺金 l 翩签习缈础导师签章：砂座移 _ 腾；月7 日 目录 中文摘要”1 英文摘要3 研究论文单节段与双节段融合治疗D e n i sB 型胸腰椎爆裂骨折的 生物力学分析 前言6月U 舌” 材料与方法一6 结果8 附图1O 附表1 3 讨论17 结论1 9 参考文献1 9 综述胸腰椎骨折的分型及治疗进展2 2 致谢3 9 个人简历4 0 中文摘要 单节段与双节段融合治疗D e nisB 型胸腰椎爆裂骨折的生物力 学分析 摘要 目的：胸腰椎骨折( T 1 0 一L 2 ) 是脊柱各节段中最常见的骨折。胸腰段 作为一个脊

3、柱的过渡区域，从由胸骨、肋骨固定的活动度低的胸椎过渡到 活动度较大的腰椎，是脊柱节段中承受压力最大的区域。矢状面胸椎后凸 的总体角度范围1 8 度到5 1 度，腰椎矢状面前凸的总体角度范围自4 2 度 到7 4 度。因此胸腰段作为一个过渡区域，在矢状面的角度几乎为0 ，或 者是稍微呈0 度到1 0 度的前凸。从矢状面总体角度后凸的胸椎过渡到矢 状面总体角度前凸的腰椎，导致了这个区域极易受到高暴力损伤。 胸腰椎损伤经常是由高能量损伤引起，其中4 0 一8 0 的胸腰椎损伤是 由高能量损伤引起的。例如：车祸，高处坠落伤。大多数的损伤会造成脊 柱整体生物力学和神经状态的不稳定，并且造成多个器官的损伤

4、。多器官 损伤多发生在胸部水平的器官，常见的包括：血胸，气胸，肋骨骨折，气 道损伤，心肺挫伤，血管破坏，心脏包腔积血，心脏填塞以及膈肌损伤。 胸腰椎骨折中，爆裂骨折占1 0 2 0 ，常伴有神经功能损伤【1 】【2 】。D e n i s 将爆裂骨折分为五种类型，其中以D e n i sB 型骨折最为常见，约占4 9 2 。 此种类型骨折的手术治疗目的主要包括：神经减压，恢复脊柱序列，融合 损伤的脊柱阶段【3 】。目前的治疗方案主要包括前路固定，后路固定及前后 路联合固定【4 J 。后路的优势在于损伤节段的有效重建、固定牢固，手术耗 时短。前路的优势在于：更加彻底脊髓减压及受损前柱的重建【5

5、1 。 目前多数学者支持采用单节段椎体融合( 伤椎与上位椎体) 治疗D e n i s B 型骨折，因为这种治疗方法可以减少融合节段，保留正常间盘。然而对 于此种术式的稳定性是否可靠，缺乏相应的研究。本次实验的目的是评价 通过单节段融合联合后路椎弓根螺钉固定的术后即刻稳定性，为临床治疗 提供实验依据。 方法：选取福尔马林溶液固定防腐人尸体标本6 具，取T 1 1 一L 3 节段 胸腰椎标本。每具标本经过以下实验步骤：( 1 ) 完整状态下。( 2 ) L 1 椎 中文摘要 体上半椎体及上位椎间盘切除，经钛笼植骨融合T 1 2 一L I ，前路T 1 2 、L 2 双节段钉棒系统固定。( 3 )

6、 去除前方固定系统，后方椎弓根螺钉固定T 1 2 、 L 2 节段。( 4 ) L I 椎体完全切除，钛笼植骨融合T 1 2 一L 2 节段，单纯后方椎 弓根螺钉固定T 1 2 、L 2 。( 5 ) 去除后路椎弓根系统，T 1 2 、L 2 双节段钛笼 植骨融合，单纯前方T 1 2 、L 2 钉棒系统固定。分别测定1 0 N M 旋转应力、 3 0 0 N 垂直应力下产生的位移变化。 结果：椎体半切及全切在轴向旋转应力及垂直应力方面表现出明显不 稳，运动范围与完整标本组相比均明显增大( 尸 0 0 5 ) 。单纯前路单节段融 合固定组稳定性高于单纯前路双节段融合固定组稳定性( 尸 0 0 5

7、 ) F o rt h ea n t e r i o r f i x a t i o n ，R O Mw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e di nt h eb i s e g m e n t a lf u s i o ng r o u p 4 英文摘要 c o m p a r e d w i t ht h e m o n o s e g m e n t a l f u s i o n g r o u p ( 尸 O 0 5 ) F o r c o m p r e s s i o n ，t h e r ea r en os i g n i

8、f i c a n td i f f e r e n c ea m o n gd i f f e r e n tk i n d so f f i x i a t i o n s C o n c l u s i o n ：C o m b i n e da n t e r i o rm o n o s e g m e n t a lf u s i o nw i t hp o s t e r i o r i n s t r u m e n t a t i o np r o v i d e se n o u g hs t a b i l i t y U n d e rt h ep r e m i s

9、eo fs a t i s f a c t o r y i n t e r b o d yf u s i o n ，r e m o v a lt h ep e d i c l es c r e wa f t e rm o n o s e g m e n t a lf u s i o nc a n i n c r e a s es p i n a lm o t i o n ，r e d u c et h es t r e s so ft h ea d ja c e n ti n t e r v e r t e b r a ld i s ca n d b ec o n d u c i v et o

10、d e l a yd i s cd e g e n e r a t i o n K e yw o r d s ：T h o r a c o l u m b a rb u r s t i n gf r a c t u r e s ；B i o m e c h a n i c s ；S p i n a l f u s i o n ；D i s cd e g e n e r a t i o n ；S t a b i l i t y 研究论文 单节段与双节段融合治疗D e n isB 型胸腰椎爆裂骨折的生物力 学分析 上_ - 刖昌 脊柱骨折中，胸腰段骨折占9 0 ，此中爆裂骨折占1 0 2 0 ，常

11、伴有神 经功能损伤n 儿2 | 。其手术的目标主要包括：神经减压，恢复脊柱序列，融 合损伤的脊柱节段3 。目前的治疗方案主要包括前路固定，后路固定及前 后路联合固定H 1 。后路手术的优势在于损伤节段的有效重建、固定牢固， 手术耗时短。前路手术的优势在于：更加彻底解除神经压迫及受损前柱的 重建陆3 。 目前多数学者支持单节段椎体融合( 伤椎与上位椎体) 治疗D e n i sB 型 骨折，因为这种治疗方法可以减少融合节段，保留正常间盘。然而对于此 种术式的稳定性是否可靠，缺乏相应的研究。本次实验的目的是评价通过 单节段融合联合后路椎弓根螺钉固定的术后即刻稳定性，为临床治疗提供 实验依据。 材料

12、与方法 l 材料 防腐人尸体标本6 具，男尸4 具，女尸2 具。 后路及前路固定器械采用北京市富乐科技有限公司椎弓根螺钉、钛笼 及其配套器械，取椎体松质骨植骨。 电钻、骨凿、牙托粉 生物力学仪器：E l e c t r o f o r c e3 2 5 0 - A T ， 2 0 克氏针 2 标本处理 通过X 线拍片检查排除脊柱病变，并经双能X 线骨密度测量仪测定， 所选标本骨密度均在正常范围内。 取T l l L 3 节段胸腰椎标本，去除周围肌肉，保存完整韧带。为减少 研究论文 空气暴露对结果影响，在测试过程中始终通过生理盐水保持标本湿润。 标本通过牙托粉固定。为加强标本的固定强度，分别于T

13、 1 1 椎体贴近 上终板处，L 3 椎体贴近下终板处各钻入2 枚粗2 0 克氏针，克氏针修剪 到合适尺寸以适于包埋槽的大小。于1 0 1 0 c m 的正方形包埋槽中，先垫 一层保鲜膜，以保护包埋槽。先包埋头侧，T 1 l 置于槽内，维持脊柱处于 垂直中立位置，牙托粉经过溶解后，注入包埋槽内，两手扶稳样本，调整 位置，使其处于包埋槽中央位置。待牙托粉固化后，将头尾侧颠倒，头侧 固定于生物力学机上方，尾侧置入下方包埋槽中，上方及下方两个包埋槽 保持水平，垂直方向映射于同一位置。维持标本的三维固定，T 1 2 、L 1 保 持1 度前倾，L 1 、L 2 保持4 度前倾。将牙托粉与溶解液混合后倒

14、入包埋 槽中。等待牙托粉凝固固定稳定后，开始实验。 3 实验过程 每具标本都经过一下几步处理，每步都进行测试记录。 ( 1 ) 完整状态，即标本未经任何处理。 ( 2 ) 使用骨钻切除L 1 椎体上终板及半椎体，保持前纵韧带及后纵韧 带的完整性，切除L 1 椎体上位椎间盘。钛笼取椎体松质骨填充，前外侧 置入融合T 1 2 一L 1 节段。前路钉棒系统T 1 2 、L 2 双节段固定。( 如图A ) ( 3 ) 去除前路钉棒固定系统，保留钛笼，通过后方椎弓根螺钉固定 T 1 2 、L 2 。T 1 2 椎弓根螺钉进针点取自下关节突关节面的中点于横突根部 中点相交处。L 2 取上关节突外垂直线与横

15、突连线相交处为进针点。拧入 入椎弓根钉( 北京市富乐科技有限公司，直径6 5 m m ，长4 5 r a m ) 。挑选合 适长度的连杆，弯曲致合适曲度，牢固固定。如图B ( 4 ) 保留后路椎弓根螺钉，去除连杆。完全切除L 1 椎体，以及上下 椎间盘。保持T 1 2 及L 2 椎体完整。全椎体长度钛笼取椎体松质骨植骨， 前外侧置入融合T 1 2 一L 2 节段，连杆重新固定连接后方椎弓根螺钉，后路 固定T 1 2 、L 2 阶段。图C ( 5 ) 保留前路T 1 2 一L 2 双节段钛笼融合，去除后路椎弓根螺钉系统， 单纯前路前外侧T 1 2 、L 2 钉棒系统双节段固定。图D 每一步测试均包括轴向左旋、右旋应力以及垂直应力。进行测试前均 进行两轮预实验，第三轮开始记录，每轮行三次重复实验，取平均值。轴 向旋转加载力矩1 0 N I l l ，0 5 N m