新型动态内固定的设计与生物力学测试
目的:设计一种可微创置入的新型动态腰椎内固定器，通过生物力学实验评价新型腰椎动态内固定器的生物力学特性，探求此动态内固定器较理想的活动范围，为该固定器设计提供依据。
方法:将新鲜的猪骨腰椎标本经保鲜膜包裹后放于-20℃的环境中保存，在该环境下保存的新鲜标本，对骨与韧带无明显影响，其生物力学特性无明显改变，当试验时，需提前将标本取出放于室温下解冻12-18小时，然后仔细对椎体周围的肌肉、脂肪和结缔组织进行清除，保留椎体间的韧带组织，然后用UHMWPE材料（聚甲基丙烯酸甲脂-自凝型，上海齿科材料厂）对腰2和腰5椎体进行包埋，对腰3、腰4及腰3/4椎间盘进行处理，制作成实验标本。每个标本按实验顺序分为完整组（A组）、损伤不稳组（B组）、坚强固定组（C组）、新型腰椎动态内固定Ⅰ型组(D组)（钉身活动度为2°）、新型腰椎动态内固定Ⅱ型组（E组）（钉身活动度为5°）共5组即5种状态。将每个标本的每种状态放在脊柱三维运动试验机上进行6个方向运动的测试，每次对脊柱标本施加8Nm的作用力，6个方向运动为前屈、后伸，左右侧弯，左右旋转运动。由电涡流传感器对整个过程进行监测，得出的数据经数据处理软件进行分析后得出脊柱的活动范围，即腰3和腰4之间的活动范围(rangeofmotion，ROM)，从而对内固定器械的稳定性及活动度进行评价。刚度的测试，将实验后的标本分为完整标本、刚性固定、新型动态内固定Ⅰ，新型动态内固定Ⅱ在电子万能试验机WDW3100试验机上进行压缩试验，计算其刚度。
结果:(1)脊柱三维运动测试:①损伤失稳模型(B)与完整标本状态(A)比较，腰3/4节段前屈、后伸、左/右侧弯，左右旋转等三维运动范围(ROM)明显增大，三维运动稳定性显著减小，活动度明显增大(P＜0.05)。②损伤失稳模型(B)经坚强固定系统(C)固定后，腰3/4节段ROM较完整标本状态(A)明显减小，三维运动稳定性显著加强（P＜0.05）。③经新型动态内固定器Ⅰ型(D）、新型动态内固定器Ⅱ型(E)二种状态固定后，腰3/4节段均获得了较为满意的ROM，与损伤失稳模型(B)相比三维运动稳定性明显增加，活动范围明显减少（P＜0.05）。④新型动态内固定器Ⅰ型(D)、新型动态内固定器Ⅱ型(E)对腰3/4节段ROM的限制作用明显小于坚强固定系统(C)，表明新型动态内固定(D、E)在稳定固定节段的基础上仍然保留了一定程度的节段ROM(P＜0.05)。⑤二种状态的动态固定(D、E)之间互相比较，在保持腰3/4节段三维运动稳定的基础上，新型动态内固定器Ⅱ型(E)较新型动态内固定器Ⅰ型(D)保留了更大程度的前屈ROM(P＜0.05)，其在后伸、左/右侧弯，左/右旋转的稳定性上差异无明显统计学意义(P＞0.05)。(2)压缩刚度测定:由于压缩刚度测试是破坏性实验，基于本次标本数量有限，未达到统计要求的标准，只进行完整标本、坚强固定、动态固定Ⅰ，动态固定Ⅱ的压缩测试。新型动态固定Ⅰ、新型动态固定Ⅱ组及坚强固定的刚度均大于完整标本。新型动态固定Ⅰ与新型动态固定Ⅱ相比，动态固定Ⅰ的刚度大于动态固定Ⅱ，坚强固定与动态固定都能提供大于完整状态的稳定性。
结论:(1)生物力学实验表明:新型动态内固定与刚性固定一样能够在屈伸、左右侧弯、左右旋转运动方向上显著增强节段间稳定性。(2)新型动态内固定在保证稳定的前提下，能提供一定的活动范围。(3)钉身活动度为5°的动态内固定更接近脊柱生理活动范围。(4)钉身活动度的范围可能对动态内固定的强度有一定影响。
动态内固定;生物力学特性;腰椎标本;钉身活动度
广西中医药大学
硕士
中医骨伤科学
贾经汉;陈远明
2013
中文
R687.3
76
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）