颈椎椎间孔螺钉、侧块螺钉及椎弓根螺钉的生物力学强度比较

作     者：陈希 刘新宇 杨青 刘逸凡 原所茂 田永昊 Chen Xi;Liu Xinyu;Yang Qing;Liu Yifan;Yuan Suomao;Tian Yonghao

作者机构：山东大学齐鲁医院骨外科济南250012 

出 版 物：《中华骨科杂志》 (Chinese Journal of Orthopaedics)

年 卷 期：2020年第40卷第4期

页      面：236-243页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(81874022) 

主　　题：颈椎 脊柱融合术 骨螺丝 生物力学 

摘      要：目的比较椎间孔螺钉(paravertebral foramen screws,PVFS)、侧块螺钉(lateral mass screws,LMS)与椎弓根螺钉(pedicle screws,PS)的生物力学强度。方法选取8具新鲜冰冻尸体,男4具、女4具,死亡时年龄(45.3±11.2)岁。CT检查排除骨折、畸形、感染、肿瘤等疾病引起的骨质破坏或其他异常,最终筛选出30个C3~C6颈椎脊椎。将制备完成的颈椎节段标本顺序编号,应用随机数字表法将其随机分为三组,每组10个标本,分别用于双侧置入椎间孔螺钉(4.5 mm×12 mm螺钉)、侧块螺钉(3.5 mm×14 mm)与椎弓根螺钉(3.5 mm×24 mm螺钉)。随机选取一侧进行直接拔出力测试(速度5 mm/min),另一侧进行疲劳测试(位移±1.0 mm,频率1 Hz,循环500次)及残余拔出力测试。结果椎间孔螺钉的直接拔出力为(327.10±17.07)N,侧块螺钉为(305.71±11.63)N,椎弓根螺钉为(635.67±22.82)N。椎间孔螺钉的残余拔出力为(265.62±18.19)N,侧块螺钉为(192.80±17.10)N,椎弓根螺钉为(494.89±41.79)N。椎间孔螺钉、侧块螺钉和椎弓根螺钉的残余拔出力较直接拔出力均有不同程度降低(tPVFS=7.795,tLMS=17.267,tPS=9.349,P0.001),分别下降了18.8%、36.93%和22.15%。椎弓根螺钉的直接拔出力高于椎间孔螺钉和侧块螺钉(t=34.245,t=40.741,P0.001),椎间孔螺钉略高于侧块螺钉(t=3.275,P=0.004)。残余拔出力椎弓根螺钉最高,椎间孔螺钉次之,侧块螺钉最小(F=314.619,P0.001)。椎间孔螺钉的首次循环载荷和首次达到设定位置时载荷均高于侧块螺钉(t=3.625,P=0.002;t=5.388,P0.001)和椎弓根螺钉(t=2.575,P=0.019;t=2.680,P=0.015),侧块螺钉与椎弓根螺钉的差异无统计学意义(t=0.609,P=0.550;t=1.953,P=0.067)。椎间孔螺钉与椎弓根螺钉的末次循环载荷均高于侧块螺钉(t=5.341,P0.001;t=3.439,P=0.003),但椎间孔螺钉与椎弓根螺钉的差异无统计学意义(t=1.606,P=0.126)。结论椎间孔螺钉的直接拔出力略高于侧块螺钉,残余拔出力明显高于侧块螺钉,抗疲劳性能与椎弓根螺钉相近并明显优于侧块螺钉,因此,颈椎椎间孔螺钉具有作为侧块螺钉和椎弓根螺钉有效替代的潜能。