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利用融合器进行骶髂关节融合的研究

王修文

  目的:一、设计应用于骶髂关节(SIJ)融合的融合器及与之相配套的工具;测量SIJ不同平面与L4神经前支外缘间的水平距离;测量SIJ的长度和SIJ中点偏下部位可用于植入内固定物的深度;观察SIJ周围血管和神经。二、利用自行设计的融合器在尸体标本上进行SIJ融合手术;对融合器进行生物力学测试,对比并分析SIJ融合器和椎体间融合器以及本研究的融合方法与传统的SIJ融合方法的优点和缺点。 方法:一、选取防腐保存的正常成人骨盆标本18具(男14具,女4具),年龄25-55岁,排除标本畸形、肿瘤、外伤及解剖变异等情况。在SIJ线上确定五个点,A点(SIJ线最上缘),E点(SIJ线最下缘),C点(A、E两点沿SIJ连线的中点),B点(A、C间的中点),D点(C、E两点间的中点)。用游标卡尺测量B、C、D点与L4神经前支外缘间的水平距离。以游标卡尺测量SIJ的长度。用直径2 cm的环钻,以C、D连线中点为中心钻孔,环钻的长轴与SIJ关节面方向一致,与矢状面成18°-23°的角。环钻钻入38.0 mm后,根据骨盆标本大小,每钻入0.5圈或1圈,目测和测深器相结合,观察环钻是否钻破(钻出)了骨洞侧壁或底壁的骨皮质,并以游标卡尺测量骨洞深度,若环钻未钻出骨皮质,继续钻入,直至骨洞侧壁或底壁的骨皮质被突破,以出现骨皮质突破前一次的骨洞深度作为此处最大可钻孔深度。上述指标的测量,每一步骤均测量3次,取平均值。 二、另外选取死亡后半年至1年甲醛固定湿润成人骨盆标本(包括L5椎体和股骨上1/3)14具(男10具,女4具),年龄25-55岁,X线片证实无肿瘤、炎症、外伤引起的骨质破坏和解剖学变异。分为融合器组和对照组,每组7例标本(融合器组标本编号1-7,对照组编号1-7)。实验前用生理盐水浸泡标本24 h。剔除标本所附着的肌肉等软组织。融合器组和对照组先进行双侧SIJ完整状态下的生物力学测试。测试完成后,融合器组、对照组均切断右侧SIJ全部韧带,左侧SIJ全部韧带完整保留。融合器组和对照组均保持耻骨联合、双侧髋关节囊和韧带的完整性。用线锯沿关节面锯开SIJ,建立SIJ脱位模型。刮除关节软骨,将3孔的重建钢板2块塑形后横跨SIJ进行固定,其中一块要置于弓状线上缘附近,另一块置于骶髂关节的中上部。钢板的骶骨侧用一枚松质骨螺钉固定,髂骨侧用2枚松质骨螺钉固定。在左侧髂嵴上取松质骨植入SIJ间隙。用配套工具中的绞刀在SIJ处以C、D连线中点为中心绞入SIJ,然后攻丝,以配套工具中的植入器旋入融合器,取松质骨装入融合器。对照组同样用二枚3孔钢板固定,以三面有骨皮质的髂骨骨块代替融合器植入SIJ,在SIJ其余部位亦植入松质骨,此组取骨处亦在左侧。将已完成融合术标本放在特制夹具上,灌注自凝牙托粉,包埋固定L5椎体和两侧股骨。每具标本右侧SIJ的周围取9个应变测量位点。SIJ的位移,采用高精度光栅位移传感器测量。标本固定在实验机器上后,骶骨前面与实验台面保持60°倾斜角。应变片和位移计就位后,标本接受3个循环的0-900 N轴向压缩(垂直载荷)和-7-7 N·m轴向扭转的连续载荷。垂直载荷达到900 N后,在该负荷基础上施加逆时针、顺时针方向扭转力,扭矩为7 N·m,记录标本的应变值、位移值。生理载荷作用下的力学参数测量完毕之后,对不同内固定系统的标本进行极限载荷测试。 数据输入计算机,以SPSS15.0统计软件分析处理,P<0.05表示差异有统计学意义。 结果:一、B点到L4神经前支外缘的距离(mm,下同)为:19.10±2.36;C点到L4神经前支外缘的距离为:16.63±2.39;D点到L4神经前支外缘的距离为:14.29±1.97。SIJ长度为(cm):5.54±0.39,可用于植入融合器的深度为:4.60±0.30。L4神经在上半部行程中与骨面之间有腰大肌纤维存在,神经离开腰大肌后为大量脂肪组织包裹,有一定的活动度;L5神经根紧贴骶骨翼骨面行走,神经周围有致密的纤维结缔组织包裹,较紧张,活动度小。髂腰动脉是位于SIJ前方的主要血管。本研究中,11具标本其髂腰动脉发自髂内动脉干,7具发自臀上动脉。 二、设计出8种尺寸融合器,以圆锥体底面圆形的直径和圆锥体的棱长来表示,单位为mm。底面圆直径为20 mm和18 mm的融合器,其上截面圆直径为10 mm;底面圆直径为16和14 mm的融合器,其上部截面圆直径为9 mm。计有20×40,20×30,18×40,18×30,16×40,16×30,14×40,14×308种。有一套与融合器相配套操作工具,共8种规格。 三、所有内固定物均准确植入,未发现内固定物移出骶骨和髂骨和/或内固物进入骶孔,生理载荷下生物力学测试完成后未见内固定松动。在一定范围内,随着载荷增加,应变值也增加。融合器组和对照组的应变和位移的差别有统计学意义(P<0.05)。同一标本在完整状态下,逆时针和顺时针方向扭转,SIJ水平位移差别无统计学意义(P>0.05)。内固定后的二组标本在顺时针扭转时,每组标本均有SIJ后下方间隙增大,最大间隙达5.32 mm,具体见表7,8。逆时针扭转时SIJ前方间隙亦有增大,融合器组数值为(mm):0.85±0.14,对照组为1.02±0.16;缝隙较小,二组比较,差别无统计学意义(P>0.05)。融合器组极限载荷大于对照组(P<0.05)。 结论:一、SIJ从后上至前下的不同平面到L4神经前支的距离逐渐减小,所测B、C、D点中,B点距神经最远,C点次之。第一块钢板应放置在骶骨翼的下部,第2块钢板可放置骶骨翼的中上部。骶骨翼侧安放钢板的1孔,另外2孔置于髂骨侧。骶骨侧螺丝钉应选择长度在3.5cm以上的松质骨螺丝钉,螺丝钉头部向内成20°左右的角度。在放植了2枚钢板后,SIJ只能容纳一枚融合器。 二、融合器放在SIJ的中间稍偏下部位,置于二块钢板中间位置。钢板螺丝钉加融合器的内固定方式,其生物力学性能优于钢板螺丝钉加植骨的内固定方式,在抗垂直载荷时,有显著性差异。抗扭转时,钢板螺丝钉加融合器的内固定组合,其生物力学性能优于钢板螺丝钉加植骨块的组合。但是,融合器组与SIJ完整组相比,有显著性差异。此结果提示,术后早期应限制患者转身运动。融合器在尚未达到其极限载荷前,钢板螺丝钉已达到其极限载荷,融合器能满足和钢板螺丝钉组合应用的设计要求。本实验仅进行内固定器械稳定性研究,器械的耐疲劳性能还需经过临床长期观察验证,我们将在进一步的动物实验和临床研究中对内固定器械作出更全面、客观的评价。……   
[关键词]:解剖学;骶髂关节;脱位;内固定术;融合器;融合;生物力学
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:山东大学2010年