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三种椎弓根螺钉采用角棒与圆棒的抗旋转能力的生物力学比较研究

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结 论

问题和展望

参考文献

综述 脊柱侧凸旋转畸形的研究进展

附图

附录 攻读硕士学位期间工作成果

致谢

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摘要

背景：
　　 自从1959年Boucher率先使用椎弓根螺钉以来，坚强的固定、良好的矫形效果及较低并发症，使得椎弓根钉棒内固定技术广泛应用脊柱退行性疾病、创伤、肿瘤及脊柱畸形矫形，并逐渐成为目前脊柱内固定的金标准。但受骨密度、局部解剖和生物力学等诸多因素的影响，临床上出现拔钉、断钉现象仍不少见，故围绕如何减少断钉、提高椎弓根螺钉的固定强度和稳定性的技术在生物力学领域得到不断地开展，包括螺钉长度和直径、置钉方向、螺纹设计、膨胀螺钉、螺钉-骨界面改善、填充条状骨、可吸收聚合物或骨水泥增强及横连的使用等。
　　 随着椎弓根钉棒内固定技术在脊柱侧弯中使用，椎弓根螺钉固有的三柱矫正力和良好的三维矫正效果，使其在脊柱侧弯矫形中得到日益推广，同时赋予椎弓根钉棒内固定另一个崭新的课题－去旋转矫形。虽然目前临床上通过去旋转技术的改进，使得脊柱侧弯的去旋转矫正率得到较大幅度提高，但临床上存在钉棒去旋转过程中，圆棒与钉槽阻力不够产生滑动，导致去旋转矫形效果下降；同时临床随访发现钉棒矫形存在旋转矫形丢失的现象。故如何通过钉棒系统获得更好的脊柱侧弯去旋转矫形具有重要的临床意义。但目前关于钉棒内固定旋转性能的相关生物力学研究目前还鲜有报道。本实验作者采用目前国内常用的三种脊柱钉棒内固定系统及角棒进行了此方面内容的研究。
　　 目的：
　　 (1)测量目前国内常用的三种椎弓根钉棒系统：Legacy、USSⅡ、RF系统的抗旋转滑动扭矩，并比较三种系统的抗旋转性能差异；
　　 (2)测量角棒分别与Legacy、USS Ⅱ、RF系统椎弓根螺钉的抗旋转滑动扭矩，评估角棒与圆棒的抗旋转滑动性能的差异。
　　 (3)分析Legacy、USS Ⅱ、RF三种钉棒系统椎弓根螺钉对圆棒及角棒的抗旋转滑动扭矩影响。
　　 材料和方法：
　　 将Legacy、USS Ⅱ、RF椎弓根螺钉分别与圆棒或角棒组合，分为六个实验组：(1)Legacy螺钉和Legacy圆棒；(2)Legacy螺钉和角棒；(3)USS Ⅱ螺钉和USSⅡ圆棒；(4)、USSⅡ螺钉和角棒；(5)RF螺钉与康辉圆棒；(6)RF螺钉和角棒。每组7例，分别以固定的扭矩标准锁紧单枚椎弓根螺钉与圆棒或角棒，然后将钉棒固定于MTS材料试验机上，施加旋转扭矩直至钉与棒间产生滑动。测量旋转过程中的最大扭矩。采用2x3多因素方差分析不同棒体与螺钉对旋转扭矩的影响，同时组间利用LSD-t检验进行比较。
　　 结果：
　　 Legacy螺钉配圆棒和角棒的最大扭矩分别为12.3±1.9N.m和16.9±2.1N.m；USS Ⅱ系统螺钉配圆棒和角棒的最大扭矩分别为3.9±0.8N.m和4.6±0.7N.m；RF系统螺钉配圆棒和角棒的最大扭矩分别为6.7±0.4N.m和17.6±0.7N.m。角棒的抗旋转滑动扭矩高于圆棒[F=70.2，p＜0.001]。与圆棒相比，角棒能显著提高Legacy螺钉或RF螺钉的抗旋转能力(p＜0.01)，但对增大USSⅡ螺钉的抗旋转滑动扭矩作用不显著(p=0.24)；三种椎弓根螺钉对钉棒系统的抗旋转性能的影响也具有统计学差异[F=95.2，p＜0.001]，其中Legacy螺钉最大、RF螺钉次之、USS Ⅱ螺钉最小；同时钉棒间的相互作用对钉棒系统的抗旋转性能也起重要作用，表明合适的螺钉和棒体设计结合可获得更好的抗旋转性能。
　　 结论：
　　 角棒较圆棒具有更好的抗旋转性能，尤其是能显著提高Legacy和RF钉棒系统的抗旋转能力；抗旋转性能方面，Legacy钉棒系统＞RF钉棒系统＞USS Ⅱ钉棒系统。合适的椎弓根螺钉设计可以增加钉棒系统的抗旋转滑动扭矩。

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