一種新型經(jīng)椎弓根螺釘動力內(nèi)固定系統(tǒng)的設(shè)計和力學測試

鄭曉勇趙東升馬遠征張智吳廣森侯樹勛

一種新型經(jīng)椎弓根螺釘動力內(nèi)固定系統(tǒng)的設(shè)計和力學測試

鄭曉勇1趙東升1馬遠征1張智1吳廣森1侯樹勛2

目的設(shè)計一種新型經(jīng)椎弓根螺釘動力內(nèi)固定系統(tǒng)，并測試其對失穩(wěn)腰椎的穩(wěn)定性效果及對相鄰節(jié)段的作用。方法 1采用6具人新鮮尸體腰椎標本，測試各個節(jié)段的活動度，為新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的設(shè)計提供參數(shù)支持。2以鈦合金棒、鈦纜和鈦合金碟片彈簧為主要結(jié)構(gòu)，根據(jù)正常腰椎各節(jié)段的活動度，參照文獻報道的相關(guān)測試結(jié)果，設(shè)定動態(tài)連接棒屈曲范圍0～10°，旋轉(zhuǎn)范圍0～5°，并對其進行了相關(guān)力學測試。3制作腰椎失穩(wěn)模型，測試新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)固定后失穩(wěn)腰椎固定節(jié)段及相鄰節(jié)段的運動范圍（ROM）和中性區(qū)（NZ），并與堅強固定對比，同時測定其上鄰節(jié)段軟骨終板下壓力，探討其穩(wěn)定性及對相鄰節(jié)段的作用。結(jié)果 與完整脊柱相比，新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)固定后屈伸和側(cè)屈方向的ROM和NZ較完整脊柱減?。ǎ?.05），但旋轉(zhuǎn)方向的ROM和NZ與完整脊柱無顯著性差異（＞0.05）。與堅強固定組相比，新型動力內(nèi)固定組三個主方向的ROM和NZ均顯著增加，差異有顯著性意義（＜0.01）。疲勞試驗后的結(jié)果表明，固定節(jié)段在三個主方向上的ROM和NZ均較疲勞前顯著增加（＜0.05），但與失穩(wěn)脊柱相比，差異仍具有顯著性意義，與完整脊柱相比，動力內(nèi)固定屈伸方向的ROM和NZ仍較小，兩組相比差異顯著（＜0.05），側(cè)屈與旋轉(zhuǎn)方向的ROM和NZ與完整脊柱無顯著性差異（＞0.05）。結(jié)論新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)可控性強、可靠性好、能夠提供足夠的活動度。新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)能對失穩(wěn)腰椎提供各方向上的穩(wěn)定性，尤其對前屈后伸的穩(wěn)定效果最好，疲勞試驗后也能提供足夠的穩(wěn)定性。相鄰節(jié)段的ROM和上鄰節(jié)段終板下壓力與固定方式無顯著相關(guān)。

動力內(nèi)固定；非融合技術(shù)；腰椎；生物力學

動力內(nèi)固定技術(shù)屬于非融合技術(shù)的一種。動力內(nèi)固定的目的是改變運動節(jié)段載荷的形式，控制運動節(jié)段的異?；顒覽1]。設(shè)想通過提供接近生理狀態(tài)的載荷傳導和控制異常的位移來減輕甚至避免相鄰節(jié)段的退變，并減輕疼痛。因此，設(shè)計一種新型動力內(nèi)固定器械的原則就是不僅能允許脊柱三個方向的活動，而且對于一個失穩(wěn)脊柱而言，能夠保證足夠的穩(wěn)定性，并堅固耐用。我們通過參照文獻資料，自行設(shè)計了一種經(jīng)椎弓根螺釘動力內(nèi)固定系統(tǒng)，并獲得國家實用新型專利（專利號：ZL 2009 2 0175651.9），現(xiàn)報告如下：

1 材料與方法

1.1 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)：

1.1 主要組織構(gòu)件

選用已通過臨床使用的外科植入物用鈦合金材料，由動態(tài)連接棒、后開口"U"型椎弓根螺釘?shù)冉M成，動態(tài)連接棒包括鈦合金棒、纜線、碟片彈簧、銷釘?shù)龋▓D1）。

圖1 動態(tài)連接棒結(jié)構(gòu)示意圖。1固定棒；2鈦合金纜；3碟形彈片；4銷釘。D1=6mm，D2=3.2mm，D3=6.4mm

圖2 由新型動態(tài)連接棒及椎弓根螺釘組成。動態(tài)連接棒型號規(guī)格：6mm×90mm；6mm×120mm

1.1.2 作用機理

鈦纜和碟片彈簧提供一定的活動度及彈性，從而實現(xiàn)動力固定的目的。碟片彈簧參數(shù)如圖所示（圖3）（單位：mm）：

圖3 碟片彈簧結(jié)構(gòu)特點及參數(shù)

1.1.3 特點

鈦纜繩特點：材質(zhì)要求為鈦合金，其牌號為TC4-M。總體外徑為3.2mm。鈦纜繩的纏繞方式：19制繩。

動力棒特點：可以提供后路足夠的支撐，組織相容性好，耐磨損。設(shè)定其屈曲范圍0～10°，旋轉(zhuǎn)范圍0～5°。

1.2 測試設(shè)備

包括彈簧稱（分度值200g），萬能角度尺，游標卡尺，百分表，特制夾具及相關(guān)扳手、MTS 858型材料測試系統(tǒng)（MTS公司，美國）、脊柱三維運動分析系統(tǒng)、壓力傳感器。

1.3 測試方法

隨機抽取20枚動態(tài)連接棒。

1.3.1新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的抗拉及抗壓強度：用兩個夾具分別夾緊鈦纜連接體的兩端。再將一端固定，在另一端施加一個力，測量這個力的大小。力從0開始逐漸增加，達到最大值時，停4～5秒撤去這個力。撤力后測量中間部分的伸長量。具體方法如圖所示（圖4）。抗壓強度測量方法類似，只是力的施加方向相反。

圖4 動態(tài)連接棒的抗拉強度測試示意圖

1.3.2 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的彈性形變：包括抗彎形變及抗扭形變。固定鈦纜棒一端，使用彈簧稱受力點在棒的另一端，向棒的垂直方向拉，記錄受力端位移與受力數(shù)據(jù)。實驗方法如圖所示（圖5、6）。

圖5 動態(tài)連接棒抗彎測試示意圖。1固定棒短端；2碟片彈簧區(qū)域；3固定棒長端。 ：加載時，固定棒長棒軸線相對于初始狀態(tài)偏轉(zhuǎn)的角度；：卸載后，固定棒長棒軸線相對于初始狀態(tài)偏轉(zhuǎn)的角度

圖6 動態(tài)連接棒抗扭測試示意圖

1.4 實驗標本及模型制備

實驗標本：選取6具健康男性的新鮮尸體腰椎標本（L1-S1，來自南方醫(yī)科大學解剖學教研室），排除腰椎外傷、變異、腫瘤和骨質(zhì)增生等（年齡28～43歲，平均31.7歲）。標本用多層保鮮膜包裹后儲存于-20°冰柜中。

實驗制備：標本仔細去除肌肉組織，保留完整的前縱韌帶和棘上韌帶、棘間韌帶，用聚甲基丙烯酸甲酯（自凝型，上海齒科材料廠）將T12和S1椎體分別包埋，并進行標記。

失穩(wěn)模型制備（圖7，彩圖見插頁）：我們參照Schmoelz W等制作的模型，切除標本L3/4的棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶，切除雙側(cè) L3椎體下關(guān)節(jié)突及 L4椎體上關(guān)節(jié)突內(nèi)側(cè)1/3，切開雙側(cè)關(guān)節(jié)囊及纖維環(huán)、摘除髓核。

圖7 尸體標本的腰椎失穩(wěn)模型

終板軟骨面隧道的制備（圖8，彩圖見插頁）：確定椎間盤中部為測量區(qū)，以游標卡尺準確測量 L2椎體下緣、L3椎體上緣前后徑，確定椎體前后徑中心點，以中心點為中心在 L2椎體下緣緊貼軟骨終板處，依照壓力傳感器金屬條大小鉆出一個約1.0cm×1.0cm×1.0cm骨性隧道，利用磨鉆小心去除椎體骨性終板，完整顯露軟骨終板，用粘合劑修飾平整以便測量。將傳感器金屬條插入骨性隧道，測試面與軟骨終板緊密接觸，按照傳感器金屬條大小將除軟骨終板測試面的骨隧道其它三面用聚甲基丙烯酸甲酯進行有效重建。為了使測試具有一致性，我們測試時以隧道最外緣為起點，每次推進5mm直至傳感器到達椎體的中央。所有加載均數(shù)據(jù)直接由MTS試驗機采集，由數(shù)據(jù)采集儀器放大器放大后形成Excel文件，采集數(shù)據(jù)以10Hz的頻率進行記錄。

圖8 終板軟骨面隧道的制備及測試狀態(tài)

1.5 疲勞試驗

將標本置于MTS機器上進行100000次屈伸及旋轉(zhuǎn)疲勞試驗，頻率2Hz，縱向載荷300N，旋轉(zhuǎn)載荷40N，±8N.m扭矩（圖9）。

圖9 標本動力內(nèi)固定后行疲勞試驗

1.6 統(tǒng)計學方法

應用SPSS16.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計描述和分析。結(jié)果表示為（±s）的形式。

2 結(jié)果

2.1 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的抗拉強度及脫出力

固定棒所用材料的抗拉強度為（900±15）Mpa，纜線的抗拉強度應為（860±10）Mpa。鈦纜從固定棒中拔出力為（800± 10）N，800N的作用力下，鈦纜拉長（0.5±0.02）mm。

2.2 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的抗壓強度

800N的作用力下，鈦纜壓縮（0.5±0.01）mm。

2.3 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的彈性形變

在25Nm的力矩作用下，動態(tài)連接器向一側(cè)偏轉(zhuǎn)的角度為（10±1）°；卸載后，動態(tài)連接器自動回彈，其永久變形量（5±1）°。在40Nm的力矩作用下，動態(tài)連接器向一側(cè)旋轉(zhuǎn)的角度為（5±1）°；卸載后，動態(tài)連接器自動回彈，其永久變形量≤1°。

2.4 固定節(jié)段的ROM（運動范圍）和NZ（中性區(qū)）（表1，2）

結(jié)果表明，在三個主運動方向上，失穩(wěn)模型的ROM和NZ均大于完整脊柱，差異有顯著性意義（＜0.01）。新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)和堅強內(nèi)固定系統(tǒng)固定以后，標本三個主方向的 ROM和 NZ均明顯小于失穩(wěn)模型，差異有顯著性意義（＜0.01）。與完整脊柱相比，堅強內(nèi)固定后三個主方向的ROM和NZ均明顯減?。ǎ?.01），新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)固定后屈伸和側(cè)屈方向的ROM和NZ較完整脊柱減小（＜0.05），但旋轉(zhuǎn)方向的ROM和NZ與完整脊柱無顯著性差異（＞0.05）。新型動力內(nèi)固定組與堅強固定組相比，三個主方向的ROM和NZ均顯著增加，差異有顯著性意義（＜0.01）。

表1 L3/4節(jié)段在各種狀態(tài)下的運動范圍（°， ±s）

2.5 相鄰節(jié)段的ROM（表3，4）

結(jié)果表明，對于相鄰L2-3節(jié)段和L3-4節(jié)段，失穩(wěn)模型的ROM稍小于完整脊柱，新型動力內(nèi)固定和堅強內(nèi)固定的ROM均稍大于完整脊柱，但各組之間并無顯著性差異（＞0.05）。

表3 L2/3節(jié)段在各種狀態(tài)下的運動范圍（°， ±s）

表4 L4/5節(jié)段在各種狀態(tài)下的運動范圍（°， ±s）

2.6 上鄰節(jié)段的軟骨終板下壓力改變（表5）：

結(jié)果表明，對于 L2下軟骨終板下壓力，各組之間并無顯著性差異（＞0.05）。

表5 各種狀態(tài)下L2椎體下軟骨終板下壓力峰值（Mpa， ±s）

2.7 疲勞試驗后固定節(jié)段的ROM和NZ（表6，7）：

疲勞試驗后的結(jié)果表明，L3/4在三個主方向上的 ROM和NZ均較疲勞前顯著增加（＜0.05），但與失穩(wěn)脊柱相比，差異仍具有顯著性意義，與完整脊柱相比，動力內(nèi)固定屈伸和側(cè)屈方向的ROM和NZ仍較小，兩組相比差異顯著（＜0.05），旋轉(zhuǎn)方向的ROM和NZ與完整脊柱無顯著性差異（＞0.05）。

表6 L3/4節(jié)段在疲勞試驗后動力內(nèi)固定節(jié)段的運動范圍（°， ±s）

表7 L3/4節(jié)段在疲勞試驗后動力內(nèi)固定節(jié)段的中性區(qū)（°， ±s）

3 討論

3.1 設(shè)計原則及理念

對于腰椎退行性疾病來講，脊柱的載荷傳導方式經(jīng)常會發(fā)生改變。因此，通過改變退變節(jié)段的載荷傳導方式可能會起到改善臨床癥狀的功效，而且這種改變并不意味著腰椎運動節(jié)段的喪失。動力內(nèi)固定在理論上可以達到這一標準[2]。設(shè)計一種新型動力內(nèi)固定器械的原則就是不僅能允許脊柱三個方向的活動，而且對于一個失穩(wěn)脊柱而言，能夠保證足夠的穩(wěn)定性[3]。理論上講，動力內(nèi)固定以后最理想的活動度應該與無任何退變的運動節(jié)段完全相同。但是，由于個體之間的差異，而且考慮到螺釘?shù)目赡芩蓜訂栴}，理想的動力內(nèi)固定器械應該是保證固定節(jié)段的活動度稍小于正常。而且動力內(nèi)固定目前面臨的主要問題就是如何在脊柱的穩(wěn)定性和器械載荷之間找到平衡點[4]。目前尚無令人信服的研究成果報道。

動力內(nèi)固定系統(tǒng)應該在固定節(jié)段運動正常運動范圍內(nèi)分享椎間盤和小關(guān)節(jié)的載荷。理想的動力內(nèi)固定系統(tǒng)應該是既能達到載荷分享的目的，而且經(jīng)久耐用。因此，綜合對比現(xiàn)有的內(nèi)固定材料，鈦合金材料應該是首選。在此基礎(chǔ)上，應用鈦合金材料設(shè)計成一種既能提供足夠的彈性，又能在各個方向上提供一定的活動度的結(jié)構(gòu)就成了我們設(shè)計的方向。

碟片彈簧是沖壓成形的碟狀墊圈式的彈簧，具有良好的緩沖作用。鈦合金材料的碟片彈簧目前尚無醫(yī)用的報道。該部分實驗中，我們將鈦合金碟片彈簧與鈦合金纜結(jié)合起來，以期能夠提供足夠的彈性和活動范圍。

通過前期的預實驗，參照國內(nèi)外文獻報道結(jié)果及其它動力內(nèi)固定系統(tǒng)[5,6]，我們設(shè)定新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的活動范圍為：屈伸0～10°，旋轉(zhuǎn)0～5°。

3.2 動態(tài)連接棒的結(jié)構(gòu)特點及可控性

為了使動態(tài)固定棒既具有足夠的彈性，又可提供一定范圍內(nèi)的活動度，前期的預實驗中，我們初步設(shè)計出了一種新型的經(jīng)椎弓根螺釘動力內(nèi)固定系統(tǒng)，動態(tài)連接棒主要包括鈦合金棒、鈦纜和鈦環(huán)，生物力學測試結(jié)果表明其能夠?qū)κХ€(wěn)腰椎提供足夠的穩(wěn)定性，但疲勞實驗后的動力連接棒內(nèi)部可以發(fā)現(xiàn)局部磨損的跡象，提示鈦環(huán)結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生接觸點應力的集中，而且該結(jié)構(gòu)略顯僵硬，動態(tài)連接棒的活動范圍也不易控制。參照國內(nèi)外現(xiàn)有的動力內(nèi)固定系統(tǒng)，并經(jīng)過多次的預實驗和動力棒結(jié)構(gòu)調(diào)整，我們在初期研究的基礎(chǔ)上對新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)進行了改進，將鈦環(huán)結(jié)構(gòu)改為鈦合金碟片彈簧結(jié)構(gòu)，內(nèi)部鈦纜的結(jié)構(gòu)也進行了進一步的改良，預實驗結(jié)果表明，改進后的動力內(nèi)固定系統(tǒng)具有良好的生物力學性能，堅固耐用，可以提供足夠的支撐及一定范圍內(nèi)的動態(tài)活動范圍，同時，醫(yī)用鈦合金材料的使用也保證了其有良好的生物相容性。

碟片彈簧的特點主要有以下幾點：在符合作用方向上尺寸較小，且能在很小變形時承受很大的負荷，適用于軸向空間要求緊湊的地方。與其他彈簧相比，其單位體積材料的變形較大。具有良好的緩沖作用，特別是采用疊合彈簧組合時，由于表面阻力很大，吸收沖擊和振動的能力就更顯著。正確設(shè)計制造的碟片彈簧，具有很長的使用壽命。由于內(nèi)截錐高度和碟片厚度對彈簧特性的影響很大，因此碟形彈簧的制造質(zhì)量要求較高。均勻界面的碟形彈簧，其截面內(nèi)應力分布也不均勻，因而影響其疲勞強度和單位體積材料吸震能力提高。碟片彈簧常用于中性的機械設(shè)備，如機器或者武器中作用力強力緩沖和減震彈簧，也用于機動車的離合器或者安全閥，減壓閥中的壓緊彈簧，在自動化裝置的控制機構(gòu)中也有很大的應用，通過查閱國內(nèi)外文獻，我們未發(fā)現(xiàn)類似結(jié)構(gòu)的動力內(nèi)固定系統(tǒng)報道。本實驗中，新型動態(tài)連接器通過纜線和碟片彈簧之間的相互作用，可以提供一定的屈曲度和彈性。實驗數(shù)據(jù)表明纜線從固定棒中拔出的力≥800N。在25Nm的力矩作用下，動態(tài)連接器向一側(cè)偏轉(zhuǎn)的角度為（10±1）°。卸載后，動態(tài)連接器自動回彈，其永久變形量≤6°。在20Nm的力矩作用下，動態(tài)連接器向一側(cè)旋轉(zhuǎn)的角度為（5±1）°；卸載后，動態(tài)連接器自動回彈，其永久變形量≤1°。結(jié)果滿足設(shè)計要求。

3.3 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)對失穩(wěn)腰椎的穩(wěn)定性及對相鄰節(jié)段ROM的影響

本實驗中，我們參照SchmoelzW等制作的腰椎失穩(wěn)模型，切除標本的棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶，切除雙側(cè)上位椎體下關(guān)節(jié)突及下位椎體上關(guān)節(jié)突內(nèi)側(cè)1/3，切開雙側(cè)關(guān)節(jié)囊及纖維環(huán)，摘除髓核。測試結(jié)果顯示標本完整狀態(tài)下L3/4的ROM和NZ與失穩(wěn)狀態(tài)相比差異有顯著性意義，達到了試驗設(shè)計的目的，成功地建立了腰椎的失穩(wěn)模型。該模型相對于其它模型來說，對標本的損傷較大，因此，失穩(wěn)節(jié)段的ROM也明顯增大。這可能更能接近臨床實際狀態(tài)，也有助于我們更好的測試新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)的性能。

對于固定節(jié)段的穩(wěn)定性，實驗結(jié)果表明，堅強固定系統(tǒng)和動力內(nèi)固定系統(tǒng)時，L3/4的各個方向的ROM和NZ與失穩(wěn)狀態(tài)相比，差異均有顯著性意義，說明幾種固定方式都可以很好的保持失穩(wěn)腰椎的穩(wěn)定性。新型動力內(nèi)固定組與堅強固定組相比，三個主方向的ROM和NZ均顯著增加，差異有顯著性意義（＜0.01）。結(jié)果顯示，新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)固定后，相對于失穩(wěn)模型，L3/4節(jié)段的屈曲ROM從10.79減小到4.69，伸展ROM從7.44減小到4.15，左側(cè)屈ROM從6.51減小到4.05，右側(cè)屈ROM從5.99減小到3.69，左旋轉(zhuǎn)ROM從4.89減小到3.07，右旋轉(zhuǎn)ROM從4.81減小到3.16（表1），減少率分別為57.06%、44.22%、37.79%、38.40%、37.22%和34.30%。這個結(jié)果明顯優(yōu)于已有報道的其它動力內(nèi)固定系統(tǒng)，尤其是疲勞試驗后仍能維持足夠的穩(wěn)定性，這顯示了我們設(shè)計的新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)不僅能夠保證足夠的穩(wěn)定性，而且提供了接近正常范圍的活動度，這也為損傷椎間盤的自行修復提供了空間。

對于相鄰節(jié)段的活動度影響方面，本實驗中我們發(fā)現(xiàn)，動力內(nèi)固定和堅強內(nèi)固定相比，相鄰節(jié)段的ROM均稍大于完整脊柱，各組之間并無顯著性差異（＞0.05）。這和文獻報道其它的生物力學測試結(jié)果類似。

疲勞試驗是檢測一種內(nèi)固定器械的重要指標。本試驗中主要檢測其疲勞試驗后能否對失穩(wěn)腰椎提供足夠的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，分別經(jīng)過100000次的屈伸和旋轉(zhuǎn)循環(huán)負荷后，與完整脊柱相比，動力內(nèi)固定屈伸和側(cè)屈方向的 ROM和NZ仍較小，兩組相比差異顯著（＜0.05），旋轉(zhuǎn)方向的ROM和NZ雖變化稍大，但與完整脊柱相比無顯著性差異（＞0.05）。說明疲勞試驗后，新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)仍能提供足夠的穩(wěn)定性，證明其是安全可靠的。

3.4 新型動力內(nèi)固定系統(tǒng)對上鄰節(jié)段終板下壓力的影響

國外有研究表明，在脊柱損傷及退變的不穩(wěn)定因素中，椎體本身只占38%，其余則歸于椎間盤結(jié)構(gòu)。其中上位椎間盤占不穩(wěn)定因素的35%，下位椎間盤占27%，因此，本部分研究中，我們選擇了上鄰節(jié)段終板下壓力作為研究對象。椎體終板下壓力的改變與脊柱運動節(jié)段的退變密切相關(guān)。本實驗中，我們?nèi)コ龢吮镜?L2椎體下骨性終板，完整顯露軟骨終板，測試面與軟骨終板緊密接觸，因此，該壓力值直接反應了L2/3間隙的壓力變化，由于椎間盤內(nèi)壓力測試對椎間盤本身有一定的損傷，而且難以標準化。因此，我們認為，終板下壓力的測試可能更加可靠，也容易標準化。

脊柱融合術(shù)后，由于載荷的重新分布，融合節(jié)段的相鄰椎間盤壓力會相應發(fā)生改變，但已有的生物力學測試報道結(jié)果迥異。Cunningham等報道，脊柱融合術(shù)后，相鄰節(jié)段的椎間盤壓力在屈伸時明顯增高。但Rohlmann等報道只是輕度增高。結(jié)果差異的最可能原因在于他們的測試模式不同。有的試驗采用的是載荷控制模式，而有的則采用了位移控制模式。盡管如此，大多數(shù)學者仍然同意融合術(shù)導致了上鄰節(jié)段活動度的增加，這可能會導致小關(guān)節(jié)壓力的增加，從而引起一系列的臨床癥狀。

本研究結(jié)果表明，對于 L2下軟骨終板下壓力，各組之間并無顯著性差異（＞0.05）。本研究中，我們采用的是短節(jié)段固定，這也提示我們，短節(jié)段的固定可能對相鄰節(jié)段并無特殊影響。

本實驗尚有許多不足之處。比如標本之間的個體差異，我們通過自身完整狀態(tài)作為對照，最大限度的減少了偏倚的發(fā)生。另外，椎旁肌在維持脊柱的穩(wěn)定性方面起著舉足輕重的作用，我們的實驗沒有把該因素考慮在內(nèi)，因此結(jié)果可能與正常生理狀態(tài)有所差異。

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Prospective design and stability evaluation of a new dynamic stabilization system for lumbar spine

Zheng Xiaoyong1,Zhao Dongsheng1,Ma Yuanzheng1,et al.1Department of Orthopaedics,the PLA 309 Hospital, Beijing,100091;2Department ofOrthopaedics,the FirstAffiliated Hospitalof PLAGeneral Hospital,Beijing,100048, China

Objective To design and determine the magnitude of stabilization and the effect on the adjacent segment of a newdynamic stabilizationsystem.Methods 1.Sixlumbarcadaver spineswere testedforROMof eachsegment.2.New dynamic system consists of titanium-alloy rods,cables and springs.The system was designed for 10°motion in flextionextension andlateral bending,5°forrotation.3.Six lumbar cadaver spines wereusedfortesting.Acontrolleddefect was created in the L3/4segment.The ROM for the bridged and the adjacent segments were determined.The end plate stress of both stabilization methods on the superior adjacent segments were measured at the same time.Results Both the dynamic system and rigid fixator reduced the ROM and NZ below the magnitude of the intact spine for lateral bending,flexion and extension.In axial rotation the ROM for the dynamic system was in the range of the intact spine,while the rigid fixator showeda decreasedROM.Foradjacentsegments,no significant differencesofROMwerefoundamong intact,dynamic andrigidfixationsystems.ConclusionIn thelumbarcadaverspines afterdefectwascreatedintheL3/4segment,restoration of stability with the new dynamic system is possible in flexion,extension,right and left lateral bending,and in axial rotation.The ROM and NZ of the adjacent segments were not affected by the instrumentation of the bridged segment.

Dynamic fixation;Non-fusion technique;Lumbar spine;Biomechanics

R318.01

A

10.3969/j.issn.1672-5972.2015.04.024

swgk2015-02-00035

鄭曉勇（1978-）男，博士，主治醫(yī)師。研究方向：創(chuàng)傷骨科、脊柱外科。

2015-02-27）

1解放軍第309醫(yī)院骨科，北京100091；2解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科，北京100048