后凸成形骨水泥强化技术对骶骨钉固定强度的生物力学影响

目的探讨骨水泥强化对正常骨密度和严重骨质疏松两种骨质动力髋螺钉固定稳定性的生物力学影响.方法将48对符合本试验要求的成年股骨上段标本分成正常骨密度组和严重骨质疏松组,每组各24对,均制成股骨转子间骨折,动力髋螺钉固定.每对标本中,右侧骨水泥强化,左侧作为对照.标本进行弯曲强度试验、破坏试验及扭转强度试验.结果弯曲强度试验中正常骨密度组位移减少(0.3959±0.1311)mm,严重骨质疏松组位移减少(2.4134±0.1913)mm;破坏试验中2组负荷升高分别为(149.1935±105.1737)n和(910.5200±174.4108)n;扭转强度试验中标本顺时针方向扭转到8.8nm,2组转角减少分别为(2.7189±0.1274)°和(4.4568±0.3816)°,3种实验数据显示2组均有统计学意义,p＜0.05.结论骨水泥对骨质疏松骨折稳定性的影响要明显高于正常骨密度的骨折.

目的:磷酸钙骨水泥(cpc)强化穿透单侧椎体皮质椎体钉固定的生物力学影响。方法:选用新鲜成人尸体标本16个,实验组磷酸钙骨水泥强化后椎体钉穿透单侧椎体皮质固定;对照组为无骨水泥强化,螺钉穿透双侧椎体皮质固定。应用螺钉拔出实验,记录螺钉最大拔出力并观察椎体破坏形态。结果:拉力值cpc组(1393.33±189.37)、对照组(957.42±71.34)差异有显著性,p<0.01。对照组椎体中螺钉抽出占75%(6/8),螺钉入口处皮质破损占25%(2/8)。cpc强化椎体中螺钉入口处皮质破损占87.5%(7/8),螺钉抽出占12.5%(1/8)。结论:cpc强化椎体钉后固定效果更好,增加手术安全性。

目的:评价磷酸钙骨水泥(calciumphosphatecement,cpc)对椎弓根螺钉固定的强化作用。方法:在两组男性尸体椎骨的一侧直接置入椎弓根螺钉作为对照(对照侧),另一侧填入cpc后再置入螺钉作强化固定(强化侧),15min和12h后测定椎弓根螺钉的最大轴向拔出力(fmax),然后用cpc重新固定12h后拔松的椎弓根螺钉并测得其fmax。结果:强化侧fmax和对照侧比较,15min后提高了55%,12h后提高了83%;重新固定后,两侧fmax较固定前分别提高了54.2%和63.6%,差别有显著性意义(wilcoxon's检验,p<0.01)。结论:磷酸钙骨水泥能强化椎弓根螺钉的固定。

目的研究行单侧椎弓根穿刺椎体后凸成形术(pkp)后,骨水泥用量对中间椎体压缩骨折的骨质疏松性五联椎体模型的生物力学影响。方法采用新鲜成年猪脊柱胸腰段五联椎体制作中间椎体骨质疏松并n度压缩骨折模型,分为a、b、c、d4组,每组15个标本。a组不行pkp术,b、c、d组行经单侧(右侧)穿刺pkp术,注人骨水泥量分别为伤椎体积的15%、25%、35%,记录骨水泥渗漏情况。手术24h后应用电子力学实验机测试各脊柱单元的极限抗压强度及刚度;b、c、d组继续加压直至出现两处新发椎体骨折(伤椎除外),并记录新发骨折椎体的位置。结果b、c、d组脊柱单元强化后的刚度分别为(234±8)n/mm、(259±12)n/mm、(294±13)n/mm,均优于a组的(204±12)n/mm,差异有统计学意义(p<0.05)b、c、d组强化后的脊柱单元极限抗压强度分别为(3428±96)n、(3134±86)n、(2615±90)n,均大于a组的(1758±55)n,差异有统计学意义(p<0.05);b、c、d组分别有17、21、27个新发椎体骨折位于强化椎相邻位置,且分别有1、3、11个脊柱单元发生骨水泥渗漏,组间差异均具有统计学意义(p<0.05)。结论pkp可有效恢复骨折椎体的力学性能,使其刚度及极限抗压强度得到明显改善;但强化椎邻近椎体的应力在pkp术后较术前有明显增加,使椎体极限抗压强度下降,骨水泥用量是导致强化椎邻近椎体骨折的因素之一。

目的:比较用磷酸钙骨水泥(cpc)与聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)骨水泥强化修复股骨粗隆间骨折动力髋螺钉(dhs)内固定失败的生物力学性能。方法:15例老年人骨质疏松股骨标本,制成evansⅲ型骨折模型,随机分成3组,每组5例,一组为对照组(正常dhs固定),另两组再制成dhs内固定失败模型,分别应用cpc强化和pmma强化dhs固定修复,然后对标本进行生物力学测试。结果:pmma组的轴向刚度、剪切刚度、抗扭转强度均比对照组大,其中轴向刚度与对照组相比差异无统计学意义(p>0.05),剪切刚度、抗扭转强度与对照组比较差异均有统计学意义(p0.05)。结论:从两种骨水泥的生物力学特性角度看,采用pmma比cpc强化修复dhs松动失败更有一定的优势。

目的:利用骨质疏松腰椎三维有限元模型,评价后凸成型术(percutaneouskyphoplasty,pkp)对治疗节段和相邻非治疗节段椎体生物力学影响。方法:选取青壮年男性正常人体脊柱标本1具,范围为l1~l2,建立l1~l2的三维脊柱功能单位(functionalspinalunit,fsu)的骨质疏松有限元模型。模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(pkp)过程在l2椎体中置入骨水泥,分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下手术前后治疗节段和相邻非治疗节段椎体应力和应变的变化。结果:骨水泥对邻近椎体生物力学的影响极小,但治疗节段椎体增强区域的应力增加和应力分布变化明显。结论:三维有限元分析表明骨水泥能增强治疗节段的总体强度和刚度水平,有利于椎体功能的重建。但随后的邻近椎体骨折可能归因于潜在的病因学(骨质疏松)而不是外科手术的干预。

目的评估骨质疏松情况下genex骨水泥强化椎弓根钉的固定强度。方法应用微量注射泵对30个新鲜小牛腰椎标本注射稀盐酸建立骨质疏松椎体模型。60个椎弓根分为四组:genex骨水泥组,硫酸钙骨水泥(csc)组,聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(pmma)组,对照组。随机选择一侧注射2.5ml骨水泥,然后置入螺钉;另一侧行正常螺钉固定对照,应用材料试验机进行轴向拔出力测试,记录各组的轴向最大拔出力和能量吸收值并进行比较。结果genex组与csc组两组拔出力及能量吸收值比较,差异无统计学意义(p>0.05),两组均显著低于pmma组(p<0.05),两组均显著高于对照组(p<0.05)。结论genex骨水泥强化椎弓根钉可显著提高椎弓根固定强度,genex骨水泥可用作椎弓根强化螺钉的填充材料。

目的观察磷酸钙骨水泥(cpc)强化螺钉固定的生物力学和组织学变化,为cpc应用于临床提供理论依据。方法在8只杂种犬胫骨上段、股骨下段制作松质骨螺钉植入的动物模型,实验组注入可吸收cpc后再旋入螺钉,对照组则不添加强化材料,分别于术后2、4、6和8周处死动物,观察螺钉拔出的生物力学和组织学变化。结果cpc强化的螺钉拔出力随术后时间的延长而升高;cpc-骨界面结合紧密,并且随时间延长出现cpc降解和骨长入。结论cpc表现出良好的生物可相容性、可吸收性、骨传导性;cpc强化能明显提高松质骨螺钉植入体内的初始稳定性,强化效应随体内植入时间延长而逐渐增强。

目的评价新型丝攻结合骨水泥(pmma)增强椎弓根螺钉稳定性的效果。方法选取34个新鲜小牛腰椎,每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉(空白组);另一侧将pmma(2.0ml)经新型丝攻注入钉道后拧入螺钉(实验组)。24h后行轴向拔出实验和周期抗屈实验。结果实验组中螺钉的最大轴向拔出力和能量吸收值均显著高于空白组(p<0.05);实验组中的螺钉能够耐受更大的负荷或者在同等负荷下产生较小的位移。结论新型丝攻结合pmma可以显著增加椎弓根螺钉固定的稳定性。

目的:验证椎弓根螺钉植入时添加可吸收骨水泥αbsmtm对螺钉初始稳定性的影响。方法:采用6具人体新鲜腰椎标本,共16个椎体(l3～l5),将椎弓根螺钉分别置入两侧椎弓根,随机在一侧加α-bsmtm,测试螺钉最大轴向拔出力(f-max)和螺钉拔出过程中达到最大轴向拔出力时的能量吸收(e-f-max)及螺钉拔出一个螺距(2.0mm)时的能量吸收(e-2mm)。结果:同未加α-bsmtm组相比较,椎弓根螺钉最大轴向拔出力f-max在加入α-bsmtm后,由370n提高到665n,增加了80%。e-f-max和e-2mm也分别增加了83%和68%,差别有统计学显著意义(wilcoxon’s检验,p<0.01)。最大轴向拔出力f-max(加和不加α-bsmtm)与椎体松质骨的骨密度(bmd)紧密相关(r=0.9585,0.9056,p<0.05)。结论:在椎弓根螺钉植入时添加α-bsmtm能显著提高其初始稳定性

五种通常使用的自攻螺钉固定系统力学和生物力学测试

目的评价骨质疏松椎体置入硫酸钙骨水泥增强的椎弓根螺钉后的生物力学效果。方法选取40节新鲜小牛脊柱椎体,随机均分为正常椎体组(a组)、正常椎体+硫酸钙骨水泥增强组(b组)、骨质疏松椎体组(c组)、骨质疏松椎体+硫酸钙骨水泥增强组(d组)。将相同规格的椎弓根螺钉拧入测试椎体的椎弓根,测试其最大轴向拔出力和最大破坏功耗。结果c组椎弓根螺钉最大拔出力和最大破坏功耗较a组减少(p0.05)。结论硫酸钙骨水泥增强后能增加椎弓根螺钉的瞬时稳定性,可以应用于骨质疏松患者骨折内固定的增强,具有较好的临床应用前景。

目的探讨经皮椎体成形术(pvp术)后邻近节段椎体生物力学变化的特点,为pvp术后再发骨折提供直观的实验依据和理论。方法收集老年骨质疏松性椎体压缩骨折患者术前、术后的ct及mri影像学检查资料,通过医学有限元仿真软件mimics10.01建立三维实体数字化模型,并观察记录模型在正常情况下前屈、后伸、侧屈、轴向旋转状态下l1椎体相邻终板及后部结果vonmises应力的变化特点。结果(1)本研究建立了几何结构、力学特性与正常胸腰段脊柱吻合的三维有限元模型,为生物有限元分析提供了一个较好的平台。(2)各种活动下,与术前相比,术后t11下终板与l1上终板vonmises应力变化明显偏大,且差异具有统计学意义(p0.05)。结论pvp手术后t11下终板与l1上终板的vonmises应力值在各种活动状态下都较术前明显增加,其可使术后椎板发生骨折的概率增加。

目的:通过比较股骨单侧和双侧皮质内固定的稳定性,对单皮质内固定进行生物力学评价。方法:取12根新鲜尸体股骨,制成股骨中段缺损骨折模型,实验组6根行单皮质钢板内固定,对照组6根行双皮质钢板内固定,均行疲劳实验,分别对2组即时和疲劳后的稳定性进行生物力学测试。结果:在同等载荷条件下,单侧和双侧钢板内固定即时及疲劳后的稳定性在行屈伸和侧弯运动时无显著性差异,而在克服旋转运动时却存在显著性差异。结论:单皮质内固定能获得一定的稳定性,但不能完全代替双侧皮质固定。

目的通过研究分析锁定钢板外置与外固定支架固定骨折的生物力学性能,为锁定钢板外置固定骨折提供理论依据。方法选用10根人体新鲜尸骨胫骨,制备成新鲜骨折标本,分成2组分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,观察2组标本在不同载荷下承受的轴向压缩值、扭转角度值和弯曲位移值。结果2组胫骨骨折标本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力载荷下的轴向压缩值比较,差异均有统计学意义(p<0.05),且所施加载荷越大,压缩值差异越大。2组骨折标本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm载荷下的轴向扭转角度值差异明显,且载荷越大,扭转角度值差异越大,差异有统计学意义(p<0.05)。2组骨折标本在不同平面施加80、120、160、200、240n载荷下的弯曲位移值比较,差异均有统计学意义(p<0.05),且载荷越大,弯曲位移值差异越大。结论锁定钢板外置固定比外固定支架固定胫骨折的生物力学性能更好,可以在临床上使用。

目的通过研究分析锁定钢板外置与外固定支架固定骨折的生物力学性能,为锁定钢板外置固定骨折提供理论依据。方法选用10根人体新鲜尸骨胫骨,制备成新鲜骨折标本,分成2组分别采用锁定钢板外置固定和外固定支架固定。在距骨表面3cm的平面,观察2组标本在不同载荷下承受的轴向压缩值、扭转角度值和弯曲位移值。结果2组胫骨骨折标本在不同平面施加100、200、300、400、500、600n外力载荷下的轴向压缩值比较,差异均有统计学意义（p〈0.05）,且所施加载荷越大,压缩值差异越大。2组骨折标本在不同平面施加5、7、9、11、13、15n·cm载荷下的轴向扭转角度值差异明显,且载荷越大,扭转角度值差异越大,差异有统计学意义（p〈0.05）。2组骨折标本在不同平面施加80、120、160、200、240n载荷下的弯曲位移值比较,差异均有统计学意义（p〈0.05）,且载荷越大,弯曲位移值差异越大。结论锁定钢板外置固定比外固定支架固定胫骨折的生物力学性能更好,可以在临床上使用。

目的采用三维有限元模型分析方法,探讨腰椎间盘突出症髓核摘除术对腰椎生物力学特性的影响。方法采用新型cad方法精确建立腰椎l4～5活动节段有限元模型,构建正常模型、退变模型、髓核摘除模型和疤痕长入模型分别模拟正常椎间盘、退变椎间盘、髓核摘除后即刻和术后中长期时的椎间盘;并比较其生物力学特征。结果(1)髓核摘除模型的刚度较退变模型减小,但较正常模型提高;(2)疤痕长入模型腰椎节段刚度大幅回升并超过退变模型(;3)髓核摘除后即刻小关节突接触力减小,而疤痕长入模型则表现为小关节突接触力增加。结论腰椎间盘髓核摘除术后即刻对腰椎稳定性和后部结构应力影响较小,而髓核摘除中长期后则可有腰椎运动节段变硬和关节突的应力增加。

目的观察保留后方韧带复合体对单开门椎板成形术后的生物力学特性的影响。方法新鲜人尸体颈椎标本4具,按照完整标本(a组)→重建颈后方韧带复合体手术(b组)→切除颈后方韧带复合体单开门手术(c组)的顺序处理与测量标本。生物力学实验项目包括三点折弯实验、轴向拉伸实验和前方加压实验。分析比较3组间的差异性。结果三点折弯实验,在变直时加载力a组与c组间差异有统计学意义(p<0.05);b组与c组间差异也有显著统计学意义(p<0.01)。拉伸实验,在10n拉力时c组位移与a组、b组比较差异均有统计学意义(p<0.05);在变直时加载力a组与c组间比较差异有显著统计学意义(p<0.01),b组与c线间比较差异有统计学意义(p<0.05)。前方加压实验,在前方加压10n时c组位移与a组、b组比较差异均有统计学意义(p<0.05)。其余项目两两间相互比较,差异均无统计学意义。结论在对抗导致颈椎变直和前屈的应力方面,保留颈后方韧带复合体完整性的单开门标本明显优于破坏了其完整性的传统单开门标本。

目的:比较重建颈后方韧带复合体单、双开门椎板成形术后生物力学的差异。方法:新鲜山羊颈椎标本24具,随机分成3组,每组8具。a组,完整标本组,保留后方项韧带、伸肌等伸颈结构,切除前方结构;b组,在a组基础上行重建颈后方韧带复合体单开门椎板成形手术;c组,在a组基础上行重建颈后方韧带复合体双开门椎板成形术。在电子万能试验机上行生物力学实验,测试项目包括三点折弯试验、轴向拉伸试验和压缩试验,分析比较三组间的差异性。结果:三点折弯试验中标本变直时的位移、加载力,a、b、c三组间无显著性差异(p>0.05)。拉伸试验中各拉伸负荷下与变直时的位移,a、b、c三组间无显著性差异(p>0.05)。压缩试验中,a、b、c三组间位移无显著性差异(p>0.05)。结论:在对抗颈椎变直和前屈的应力方面,重建颈后方韧带复合体单、双开门颈椎板成形术间无明显差别,都最大限度保留了颈后方韧带复合体的功能。

目的探讨经皮脊柱后凸成形手术中骨水泥的应用疗效。方法2008年10月2010年10月,应用注射用ⅲ型丙烯酸树脂骨水泥及其椎体成形系统,采取经皮脊柱后凸成形术治疗40例椎体疾病患者。其中男5例,女35例;年龄53～84岁,平均65岁。老年骨质疏松性椎体压缩骨折37例,椎体恶性肿瘤2例,椎体血管瘤1例。采用视觉模拟评分(visualanaloguescale,vas)对患者手术前后疼痛程度的改善情况进行评分统计,并观察术中及术后并发症的发生情况。结果患者出院前行脊柱正、侧位透视,发现椎体内骨水泥分布良好;3例有少量骨水泥向椎体外渗漏现象,但均无临床症状。所有患者获随访1～12个月,平均8个月。腰背部疼痛均明显缓解或消失,日常生活质量大大提高。术前vas评分为(8.30±0.48)分,术后3d、1个月及末次随访时vas评分分别为(3.11±0.41)、(2.50±0.36)、(2.50±0.36)分,与术前比较差异均有统计学意义(p<0.05)。结论骨水泥应用于经皮脊柱后凸成形手术中可取得很好疗效,固化的骨水泥对脊柱起到很好的支撑、稳定作用。

1有限元法的基本概念。有限元法，是将某一结构划分成许多个有限大小的子区域的集合，把每一个子区域称作为单元或元素，单元的端点称为节点，单元之间通过节点连接，将单元的集合称为网格。而实际的结构可以看成为这些单元在它们的节点上相互连接而组成的等效集合体。然后利用虚功原理和基本力学方程建立以点位移为未知量的线性方程组来求解，整个计算过程编成程序后，由电子计算机来完成。

目的　研究不同质量比的部分脱钙骨基质明胶骨粒/骨水泥复合材料的结构特征及生物力学性能,初步分析与复合比例的关系,为临床应用提供依据。方法　按urist等的方法制备异体部分脱钙骨基质明胶骨粒,再与骨水泥按不同比例混和制成含骨粒质量比分别为0、400、500及600mg/g的部分脱钙骨基质明胶骨粒/骨水泥复合材料,对其进行扫描电镜观察和抗压极限强度、抗弯极限强度测定。结果　不同复合比例材料中骨粒与骨水泥均匀混合分布,呈多点面状接触,无序排列,其中骨水泥相互延续构成材料的骨架,不同大小的骨粒分布其间;材料间存在较多100～400μm不规则相互连通的自然裂隙,随材料中骨粒所占比例增加,骨水泥含量减少,自然裂隙增多。含部分脱钙骨基质明胶骨粒质量比为0、400、500及600mg/g的复合材料的抗压极限强度分别为(71.1±2.0)mpa,(46.9±3.3)mpa,(39.8±4.1)mpa和(32.2±3.4)mpa;抗弯极限强度分别为(65.0±3.4)mpa,(38.2±4.0)mpa,(33.1±4.3)mpa和(25.3±4.6)mpa。结论　部分脱钙骨基质明胶骨粒/骨水泥复合材料具有良好的生物力学性能,且制备简便,易于塑形,其中以100～400μm自然裂隙有利于宿主骨的长入,是很好的