新型PCS椎弓根螺釘?shù)腻^定強(qiáng)度生物力學(xué)測(cè)試和有限元分析研究.pdf

1、近年來(lái)，椎弓根螺釘固定系統(tǒng)在各種脊柱疾患的外科治療中應(yīng)用日漸廣泛，但部分患者也出現(xiàn)了螺釘松動(dòng)、脫出等并發(fā)癥，究其原因，螺釘對(duì)骨的把持力不足是導(dǎo)致螺釘松動(dòng)和軸向脫出的主要因素。目前，椎弓根螺釘與骨界面的結(jié)合強(qiáng)度，即螺釘?shù)目拱纬鰪?qiáng)度已成為學(xué)者研究的重點(diǎn)。前期研究已經(jīng)證實(shí)椎弓根皮質(zhì)下骨質(zhì)骨密度較骨小梁高，椎弓根螺釘固定縱向負(fù)載強(qiáng)度的80％，拔出強(qiáng)度的60%取決于椎弓根而不是椎體，而目前常用的椎弓根螺釘（如CCD螺釘）的螺紋為自上而下螺距一致，

2、椎弓根部分與椎體部分的螺紋并無(wú)差別。我們根據(jù)中國(guó)漢族人種椎弓根的解剖特點(diǎn)及生物力學(xué)原理，設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)門(mén)適用于中國(guó)患者的新型PCS(Part Concentrated Screw)椎弓根內(nèi)固定系統(tǒng)。螺釘頸部即椎弓根部分改進(jìn)為螺距更小，更為致密的螺紋，以期增加螺釘與椎弓根骨質(zhì)的嚙合面積，進(jìn)而增加椎弓根螺釘?shù)陌殉至?，達(dá)到增強(qiáng)椎弓根螺釘固定系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。
　　 目的:
　　 本研究擬利用實(shí)體生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)比較新型PCS螺釘與常

3、用CCD螺釘?shù)墓琴|(zhì)錨定牢固程度，并利用有限元分析方法測(cè)量PCS螺釘致密螺紋部分對(duì)螺釘錨定能力的貢獻(xiàn)比值，為PCS螺釘?shù)南乱徊介_(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 方法:
　　 自成年漢族男性尸體獲取15個(gè)椎體標(biāo)本（30側(cè)椎弓根），利用骨密度儀測(cè)定各標(biāo)本椎體部分和椎弓根部分的骨密度值。隨后將30側(cè)椎弓根隨機(jī)分為3組，采用Magerl法分別擰入PCSI螺釘、PCSⅡ螺釘和普通CCD螺釘，擰入深度標(biāo)準(zhǔn)為螺釘所有螺紋均旋入骨質(zhì)，且釘尾

4、鈦棒固定部分前表面與椎板緊密接觸，利用力矩扳手讀出各螺釘?shù)淖畲髷Q入扭矩。然后在CSS-22100型材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拔出試驗(yàn)，觀(guān)察3種不同形狀螺紋的椎弓根螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力和屈服位移，了解兩種的椎弓根螺釘在椎體中的松動(dòng)生物力學(xué)規(guī)律。利用UG軟件分別建立三種螺釘和骨質(zhì)的三維模型，在A(yíng)NSYS有限元分析環(huán)境中裝配后，模擬拔出過(guò)程.利用有限元方法計(jì)算螺釘拔除時(shí)各個(gè)螺紋處骨質(zhì)所提供的最大把持力值，分析致密部分螺紋對(duì)螺釘整體錨定強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率。

5、r>　　 結(jié)果:
　　 1．各標(biāo)本椎體部分和椎弓根部分骨密度值分別為0.494±0.058g/cm2和0.783±0.134g/cm2，統(tǒng)計(jì)學(xué)顯示兩組間存在顯著性差異(p＜0.05)。對(duì)兩組間進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，顯示兩組內(nèi)各值均來(lái)源于各自的正態(tài)分布總體，組間各數(shù)據(jù)無(wú)顯著性差異，說(shuō)明各椎體間骨密度差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著性影響。
　　 2．生物力學(xué)試驗(yàn)測(cè)定PCSI螺釘、PCSⅡ螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力、屈服位移和最大擰入扭矩均顯著高

6、于CCD螺釘，采用SNK檢驗(yàn)和最小顯著差檢驗(yàn)分別進(jìn)行兩兩比較，結(jié)果顯示結(jié)果均有顯著性差異(p＜0.05)。PCSI螺釘?shù)淖畲筝S向拔出力和最大擰入扭矩較PCSⅡ螺釘明顯提高，結(jié)果具有顯著性差異。兩種PCS螺釘?shù)那灰茻o(wú)顯著性差異。
　　 3．每一椎弓根骨質(zhì)螺紋所提供的把持力值是椎體骨質(zhì)螺紋所提供的3倍以上.椎弓根內(nèi)骨質(zhì)所能提供的總把持力值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)椎體內(nèi)骨質(zhì)所提供的總把持力，其比重可以占到螺釘所獲得總把持力的85%以上，對(duì)螺釘總