人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及山羊體內(nèi)實驗研究.pdf

1、目前，頸椎前路手術(shù)根據(jù)是否行頸椎融合可分為融合手術(shù)與非融合手術(shù)兩種。融合手術(shù)主要包括前路椎間盤切除植骨融合術(shù)及前路椎體次全切除植骨融合術(shù)。這些術(shù)式可以達(dá)到椎管徹底減壓、很好地重建頸椎穩(wěn)定性的目的。但這種手術(shù)方式是一種非生理性的固定方式，犧牲了手術(shù)節(jié)段的活動度，可導(dǎo)致術(shù)后頸椎活動度受限；同時這種手術(shù)還可能會引發(fā)臨近節(jié)段負(fù)荷增加、椎間盤退變加速。
　　隨著非融合的理念和技術(shù)的發(fā)展，針對頸椎單節(jié)段病變出現(xiàn)了各種類型的頸椎人工椎間盤，其中

2、許多已經(jīng)開始廣泛的臨床應(yīng)用，取得了良好效果。人工頸椎椎間盤置換術(shù)不僅可以重建頸椎穩(wěn)定性，同時也保留了其正常活動度。目前許多頸椎間盤切除植骨融合術(shù)已經(jīng)逐漸被椎間盤置換術(shù)這種非融合手術(shù)所取代。而目前國內(nèi)外還沒有一種非融合技術(shù)來代替椎體次全切除植骨融合術(shù)，達(dá)到既穩(wěn)定頸椎又保留活動度的目的。為了彌補(bǔ)這一空白，本課題組研發(fā)了一種新型的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)(Artificialcervicaljointcomplex,ACJC)，經(jīng)過前期的優(yōu)化設(shè)計

3、及生物力學(xué)測試，證實這種假體可以達(dá)到既穩(wěn)定頸椎又保留活動度的目的。然而，該假體仍然是一項初期研究，而要過渡到臨床應(yīng)用，還需要進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計與動物體內(nèi)相關(guān)研究。
　　目的：
　　1.對現(xiàn)有的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；2.將人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)植入山羊體內(nèi)，對其安全性及有效性進(jìn)一步評價，以期為該假體的臨床應(yīng)用提供實驗依據(jù)。
　　方法：
　　1.分析目前假體所存在的缺陷，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。將假體的關(guān)節(jié)頭和椎

4、體部件等組成部件的相應(yīng)幾何參數(shù)導(dǎo)入SolidWorks制圖軟件，將醫(yī)用鈦合金材料按預(yù)先的設(shè)計在鑄造設(shè)備及高精度數(shù)控機(jī)床上加工成型。2.選取12只健康的成年雄性山羊，術(shù)前拍攝正、側(cè)位及過屈、過伸位X光片，并測量山羊頸椎尺寸，定制匹配山羊頸椎的假體。行頸前路C3頸椎次全切除，植入人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)假體。3.術(shù)后將12只山羊隨機(jī)分為兩組：分別為術(shù)后3月組與術(shù)后6月組。在山羊處死前，麻醉后拍攝頸椎正、側(cè)位與過屈、過伸位X光片，測量術(shù)后頸椎椎體

5、高度、頸椎曲度及頸椎的活動度，并與術(shù)前進(jìn)行比較分析。行CT掃描三維重建進(jìn)一步了解假體的位置（有無移位），螺釘位置及椎管是否有內(nèi)占位的情況。4.山羊處死后，取腋下、腹股溝淋巴結(jié)、脾臟組織，假體前方纖維組織、假體后方的脊髓組織。之后行HE染色了解有無全身與局部組織的毒副作用。取山羊的頸椎標(biāo)本進(jìn)行顯微CT(Micro-CT)及硬組織切片染色，評價假體及螺釘與骨的結(jié)合情況及骨向內(nèi)生長的情況。
　　結(jié)果：
　　1.設(shè)計并加工出了新一代

6、的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)假體。2.頸椎次全切除人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)植入術(shù)后，除一只山羊出現(xiàn)一過性的雙下肢無力之外，其余山羊術(shù)后第二天可以自由行走、進(jìn)飲食；頸部可以自由活動度。術(shù)后所有山羊的手術(shù)切口均為甲級愈合。3.術(shù)后X線側(cè)位片顯示：術(shù)后3月組與6月組C2椎體～C4椎體前、后緣及椎體中份的高度較術(shù)前均有所減小，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。術(shù)后3月組與6月組與術(shù)前比較，頸椎曲度均下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。頸椎動力位片顯

7、示：術(shù)后3月組與6月組C4～C5節(jié)段的屈伸活動度與術(shù)前比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。術(shù)后3月組與6月組C2～C3、C3～C4節(jié)段屈伸活動度較術(shù)前均有下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)后3月組與6月組所有山羊頸椎X線片可見：假體位置良好、螺釘固定良好；均無螺釘退出、斷裂及鋼板斷裂或移位等現(xiàn)象。術(shù)后3月組，可見骨小梁從椎體開始逐漸向金屬長入，術(shù)后6月骨小梁長入更加靠近金屬表面。CT三維重建顯示：假體及螺釘?shù)奈恢昧己茫瑹o移

8、位、斷裂等現(xiàn)象。縱切面與軸位影像顯示：椎管內(nèi)無占位等情況。4.HE染色結(jié)果顯示：術(shù)后3月與6月組所有山羊淋巴結(jié)組織、脾臟組織、椎前組織及脊髓組織內(nèi)未發(fā)現(xiàn)金屬磨損碎屑微粒及細(xì)胞凋亡等情況。Micro-CT掃描顯示：3月組螺釘與骨之間及假體齒狀突起與骨之間骨小梁濃密，部分骨小梁進(jìn)入螺釘?shù)穆菁y之間及齒狀突起之間。與3月組相比較，6月組螺釘與骨之間及假體齒狀突起與骨之間骨小梁更加濃密，更多的骨小梁進(jìn)入螺釘?shù)穆菁y之間及齒狀突起之間。硬組織切片顯示