L-,4-5-人工椎間盤置換對L-,3-4-椎間隙影響的生物力學與臨床研究.pdf

1、脊柱功能單位(functional spinal unit，F(xiàn)SU)是指兩個相鄰椎體及其連接結(jié)構(gòu)包括椎間盤、韌帶、關(guān)節(jié)突和關(guān)節(jié)囊等的復合體，是代表脊柱運動的基本單位。椎間盤及后方的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)共同構(gòu)成三關(guān)節(jié)復合體，椎間盤是FSU的負載活動軸心。退變性椎間盤疾病是下腰痛的主要原因，傳統(tǒng)的手術(shù)治療包括單純椎間盤髓核切除術(shù)及椎間盤髓核切除術(shù)同時脊柱融合，但腰椎間盤摘除術(shù)將對椎間隙高度、腰椎應力分布、節(jié)段運動及剛度等產(chǎn)生明顯的影響，從而易導致一系

2、列腰椎節(jié)段生理功能紊亂。脊柱融合術(shù)能有效解決病變節(jié)段的穩(wěn)定與椎間隙高度維持的問題，但又將加速鄰近節(jié)段的退變從而導致新的病損。所以上述兩種方法都是非生理性的，使得人們不得不進一步探求解決和預防椎間盤切除和椎體融合術(shù)后各種問題的新方法。人工腰椎間盤置換術(shù)(artificial disc replacement，ADR)正是基于此目的，以期能達到重建椎間盤重要的生理功能，維持椎間隙高度、節(jié)段性穩(wěn)定和節(jié)段性運動的效果。 由于椎間盤是FS

3、U的負載活動軸心，所以對腰椎間盤力學性能及其退變機理的研究對揭示腰椎相關(guān)退行性疾病的生物力學基礎具有十分重要價值。研究不同術(shù)式對相鄰上位椎間隙的影響對探討腰椎間盤術(shù)后療效的影響因素也就具有十分重要的臨床意義。ADR尚未廣泛應用，其對腰椎生物力學的影響報道較少，而對比研究ADR、腰椎間盤摘除、椎間融合對相鄰上位椎間隙的影響尚無相應報道。 本課題首先采用生物力學的方法，利用根據(jù)電測法的原理自行設計的改良圓片狀微型壓力傳感器，測量L<

4、,4/5>椎間盤完整組、椎間盤摘除組、椎間盤置換組以及椎間融合組在軸向、前屈、后伸、側(cè)彎等不同壓力或力矩載荷下，其相鄰上位(L<,3/4>)椎間隙壓力的改變，從生物力學角度研究腰椎間盤髓核摘除、ADR以及椎間融合對上位椎間盤的影響。同時，通過對L<,4/5>椎間盤摘除、ADR以及椎間融合三組手術(shù)病例至少3年的隨訪，采用JOA、VAS評分方法，比較三種不同手術(shù)方式的臨床療效；并對術(shù)前、術(shù)后6、12、24、36月X線片上L<,3/4>間隙出

5、現(xiàn)的椎間隙狹窄、椎間隙楔形樣變、骨贅形成、軟骨終板鈣化四種椎間盤退變異常征象頻數(shù)之和進行統(tǒng)計，比較不同手術(shù)方式對鄰近上位椎間盤退變的影響。為腰椎間盤突出癥治療方法的選擇提供進一步依據(jù)。 第一章腰椎椎間隙內(nèi)壓力的測量 目的：了解軸向、側(cè)彎、前屈、后伸載荷下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力變化及自行設計的壓力傳感器的性能。 方法：取10具新鮮完整的青壯年腰段標本，將根據(jù)應變片原理自行設計的圓片狀微型壓力傳感器探頭置入L<,

6、3/4>椎間隙內(nèi)，在腰椎標本上施加軸向(0～2000N)、側(cè)彎(0～10Nm)、后伸(0～10Nm)、前屈(0～10Nm)分級載荷，測量四種載荷下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力的變化。 結(jié)果：隨著整體腰椎負載的增加，各種工況下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力也隨之增大。在相同的壓力載荷下，L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力前屈較軸向和側(cè)彎時增大，比較結(jié)果有統(tǒng)計學差異，P<0.05；后伸較軸向與側(cè)彎降低，結(jié)果有統(tǒng)計學差異，P<0.05；側(cè)彎與軸向加

7、載時L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力無明顯差異，P>0.05。并且隨著負載的增加，各種工況下L<,3/4>椎間隙內(nèi)壓力變化的曲線均呈連續(xù)性。 結(jié)論：本實驗中根據(jù)應變片原理自行改良設計的圓片狀微型壓力傳感器測量系統(tǒng)精度高，減小了誤差，結(jié)果可靠，并可獲取椎間隙內(nèi)壓力隨載荷變化的連續(xù)曲線；在相同載荷下，正常腰椎椎間隙內(nèi)的壓力前屈時最大，后伸時最小，軸向與側(cè)彎接近，大小介于前屈與后伸之間。 第二章人工腰椎間盤置換對上位椎間隙壓力影響的

8、對比實驗研究 目的：比較L<,4/5>椎間盤摘除、ADR以及椎間融合后上位椎間隙壓力的改變，從生物力學角度研究三種不同的腰椎間盤突出癥的治療術(shù)式對鄰近上位椎間盤的影響。 方法：取10具新鮮完整的青壯年腰段標本，將特制的圓片狀微型壓力傳感器探頭置入L<,3/4>椎間隙內(nèi)，在腰椎標本上施加軸向(0～2000N)、側(cè)彎(0～10Nm)、后伸(0～10Nm)、前屈(0～10Nm)分級載荷，分別測量各分級載荷下L<,4/5>椎間盤

9、完整組、椎間盤摘除組、椎間融合組和人工椎間盤置換組L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力，比較各組的壓力大小，用SPSS12.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析，檢驗水準為α=0.05。 結(jié)果：相同載荷下相鄰上位L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力變化比較：(1)人工椎間盤置換組與椎間盤完整組比較，在各種工況及載荷下，L<,3/4>椎間隙內(nèi)的壓力無顯著性差異(P>0.05)。(2)椎間盤摘除組與椎間盤正常組及人工椎間盤置換組比較，在軸向≥1600N、前屈≥

10、1200(6Nm)、后伸≥2000N(10 Nm)、側(cè)彎≥1600N(8 Nm)時壓力降低，有顯著性差異(P<0.05)；在軸向≤1200N、前屈≤800(4Nm)、后伸≤1600N(8 Nm)、側(cè)彎≤1200N(6 Nm)時壓力降低，但無顯著性差異(P>0.05)。(3)椎間融合組與椎間盤完整組及人工椎間盤置換組比較，在各種工況及負載等級下均明顯升高，有顯著性差異，其中軸向、側(cè)彎、前屈加載時P<0.01，后伸時P<0.05。

11、結(jié)論:首次采用生物力學方法，比較人工腰椎間盤置換、椎間盤摘除、椎間融合對上位椎間隙壓力改變的影響：(1)腰椎間盤摘除后相鄰上位椎間隙壓力降低，提示其可能導致上位腰椎節(jié)段應力分布的紊亂；(2)腰椎椎間融合后相鄰上位椎間隙壓力顯著增大，提示其將導致上位椎間盤的應力明顯集中；(3)人工腰椎間盤置換后相鄰上位椎間隙壓力變化與椎間盤完整時接近，提示其能有效避免上位椎間盤的應力紊亂。 第三章人工腰椎間盤置換對上位椎間盤退變影響的臨床對比研究

12、 目的:評價ADR、椎間盤摘除和椎間融合術(shù)對于椎間盤突出癥的臨床療效，探討不同術(shù)式對相鄰上位椎間盤退變的影響。 方法:收集1999～2004本科室采用ADR、椎體間融合、開窗術(shù)治療的L<,4/5>椎間盤突出癥病例各20例、總共60例患者資料。采用電話、信件預約，門診復查相結(jié)合的隨訪方式進行。隨訪內(nèi)容：所有患者手術(shù)前、手術(shù)6、12、24、36月后均進行詳細的JOA、VAS評分測定；并收集同期的腰椎正側(cè)位片，統(tǒng)計隨訪X線片上

13、L<,3/4>椎間隙出現(xiàn)的軟骨終板鈣化、椎間隙狹窄、椎間隙楔形樣變、骨贅形成四種異常征象的發(fā)生頻數(shù)。用SPSS11.0統(tǒng)計軟件包對患者術(shù)前術(shù)后不同時期的JOA、VAS評分比值(R)進行檢驗，三組內(nèi)、組間兩兩對比采用配對T檢驗；檢驗水準均為α=0.05；對三組病例四種退變征象的發(fā)生頻數(shù)之和在組間用Person x<'2>統(tǒng)計量行x<'2>檢驗，檢驗水準為α=0.05；由于本研究屬于早中期隨訪，所以對代表早期退變征象的軟骨終板鈣化發(fā)生頻數(shù)亦

14、用同法單獨進行檢驗比較。 結(jié)果: 1．臨床療效結(jié)果：(1)三種術(shù)式術(shù)后各隨訪時段的JOA評分較術(shù)前都有顯著提高，差異均有統(tǒng)計學意義，P<0.001： (2)人工椎間盤置換組與開窗組JOA評分在6月時最高，而椎間融合組在12月時最高；(3)術(shù)后6、12月組間的比較，P>0.05，沒有統(tǒng)計學差異；(4)術(shù)后24月開窗組的JOA評分出現(xiàn)明顯下降，而ADR組與椎間融合組的JOA評分保持較好，三組間比較：ADR組、椎間融合組結(jié)果均

15、優(yōu)于開窗組，差異有顯著性，P<0.05； ADR組與椎間融合組兩組比較P>0.05，結(jié)果無差異；(5)術(shù)后36月，椎間融合組的JOA評分開始出現(xiàn)明顯下降，開窗組評分下降趨勢較24月時不明顯，ADR組評分仍然保持較好，組間比較，ADR組優(yōu)于開窗組和椎間融合組，有顯著差異P<0.05；椎間融合組優(yōu)于開窗組，結(jié)果仍有顯著性差異P<0.05。術(shù)后VAS評分結(jié)果的統(tǒng)計學差異與JOA評分結(jié)果相同。 2．X線上L<,3/4>椎間隙異常征象頻數(shù)

16、之和比較：(1)術(shù)后6月、12月三組頻數(shù)輕度增多，組間比較均沒有統(tǒng)計學意義，P>0.05；(2)術(shù)后24月、36月開窗組與融合組頻數(shù)明顯增加，而以融合組增加最為顯著，組間比較：ADR組頻數(shù)低于開窗組和融合組，P分別<0.05和<0.01，有顯著性差異；開窗組低于融合組，P<0.01，有顯著性差異。代表早期退變征象的軟骨終板鈣化發(fā)生頻數(shù)統(tǒng)計情況也顯示了相同的結(jié)果。 結(jié)論： 1．開窗術(shù)、ADR和椎間融合術(shù)治療腰椎間盤突出癥有