骨質疏松條件下四種椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性比較及臨床應用研究.pdf

1、我國已邁入老齡化社會，骨質疏松（osteoporosis，OP）成為我國老年人群的三大疾病之一。骨質疏松易導致椎弓根螺釘穩(wěn)定性下降，螺釘松動脫出的發(fā)生率高達0.6％~12.6%。如何在骨質疏松條件下提高螺釘固定強度、降低螺釘松動率一直是脊柱外科研究的重點。
　　本實驗選取了臨床應用的四種不同結構設計的椎弓根螺釘作為研究對象，包括：單螺紋螺釘（Single-threaded pedicle screw，SPS）、雙螺紋螺釘（Doub

2、le-threaded pedicle screw，DPS）、膨脹式螺釘（Expandable pedicle screw，EPS）以及新型“漸變孔”骨水泥螺釘（Cement-augmented pedicle screw with gradual change side-hole，CAPS）。四種不同類型的椎弓根螺釘在提高固定強度、降低松動率方面各有優(yōu)勢，但其穩(wěn)定性差異及臨床適用性尚不明確。因此本實驗應用“仿真模擬實驗-離體生物力學實

3、驗-在體臨床研究”的方法，比較四種不同類型椎弓根螺釘在骨質疏松狀態(tài)下的穩(wěn)定性，分析影響螺釘固定強度及松動率的相關因素，為骨質疏松手術置釘選擇提供實驗依據。
　　研究目的：
　　一、通過有限元模型、骨質疏松力學模塊、尸體腰椎的力學研究，比較骨質疏松條件下四種不同椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性，分析影響螺釘穩(wěn)定性的因素。
　　二、通過骨質疏松患者脊柱內固定手術的臨床資料對比，分析四種螺釘?shù)呐R床效果，為優(yōu)化臨床置釘選擇提供理論依據。

4、r>　　研究方法：
　　一、根據本實驗所用螺釘?shù)母黜棓?shù)值，應用Pro/E軟件分別建立四種椎弓根螺釘和帶有螺釘孔的椎體模型，在有限元分析軟件Ansys中組裝成椎弓根螺釘-椎體模型，通過收斂性檢驗和模型驗證檢測所建模型有效性，劃分網格并進行應力分析，計算不同螺釘?shù)陌纬鰪姸取?br>　　二、采用骨質疏松生物力學模塊、尸體腰椎標本為實驗載體，常規(guī)制備釘?shù)?，植入四種椎弓根螺釘，通過X線檢查、最大軸向拔出力（Maximum pullout s

5、trength，F(xiàn)max）、能量吸收值(Energy absorbed to failure，E)、剛度等指標比較四種椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性，分析提高螺釘穩(wěn)定性的原因。
　　三、收集合并骨質疏松脊柱內固定手術患者231例，其中采用 SPS螺釘固定91例，DPS固定41例，EPS固定63例，CAPS固定36例。通過手術操作指標、影像學評估和量表指標，比較四組患者在臨床療效、骨性融合率和螺釘松動率的區(qū)別。
　　研究結果：
　　

6、一、分別建立四種螺釘?shù)淖倒葆?椎體模型。收斂性檢驗和模型驗證表明所建模型有效，可以模擬離體軸向拔出實驗。當螺釘以恒定速度拔出，不同類型螺釘?shù)淖畲笾鲬ξ恢酶鞑幌嗤?，SPS和DPS最大主應力位于螺釘尾部，EPS最大主應力位于膨脹端分叉口處，而CAPS最大主應力則位于骨水泥與松質骨上部接觸面。通過仿真模擬椎弓根螺釘軸向拔出力學試驗發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性強弱依次為CAPS、EPS、DPS和SPS。
　　二：骨質疏松力學模塊中，CAPS穩(wěn)定性最

7、佳，其余依次為EPS、DPS和SPS，DPS與SPS無統(tǒng)計學差別。尸體腰椎骨量減少組、骨質疏松組，EPS穩(wěn)定性明顯優(yōu)于DPS和SPS，DPS與SPS無統(tǒng)計學差別。EPS由于其特殊的“爪型”構造，形成良好的“螺釘-骨質”界面，明顯提高其穩(wěn)定性。而S-DPS與S-SPS的生物力學指標相比，差異無統(tǒng)計學意義，因此我們認為DPS雖然增加了椎弓根部螺釘?shù)拿芏?，但并沒有明顯提高其穩(wěn)定性。在新鮮尸體椎體生物力學實驗中，X線檢查發(fā)現(xiàn)骨水泥包繞在CAPS

8、尖端周圍，起到良好的固定作用，CAPS穩(wěn)定性明顯高于EPS，說明通過CAPS通過骨水泥局部強化釘?shù)篮罂梢悦黠@提高穩(wěn)定性。
　　三：臨床應用資料顯示：1、納入231例患者均獲隨訪，隨訪時間均在一年以上；2、使用CAPS與其他三種螺釘相比，手術時間上增加，出血量無統(tǒng)計學差異；3、與術前相比，使用四種螺釘后末次隨訪的 VAS、ODI評分值均明顯下降，而CAPS和EPS優(yōu)于SPS和DPS，差別具有統(tǒng)計學差異；4、影像學顯示CAPS和EPS

9、病例未見內固定螺釘松動、斷裂，內固定位置良好，骨性融合率分別為96.8%和100%。而SPS和DPS松動率分別約為3.3%和2.3%。
　　結論：
　　一：骨質疏松條件下，CAPS通過骨水泥強化釘?shù)?，EPS形成良好的“螺釘-骨質”界面，明顯提高螺釘穩(wěn)定性，固定效果優(yōu)于SPS、DPS。
　　二：在骨質疏松患者脊柱內固定手術中，EPS和CAPS能夠提供良好的固定穩(wěn)定性，并且能夠降低骨水泥滲漏發(fā)生率和螺釘松動率，為骨質疏松或