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基于CT数据的腰椎皮质骨轨迹螺钉经皮置入的可行性研究

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中华骨科杂志 2022年第1期42卷 34-40页

作者：常铭政段康颖王连雷田永昊原所茂刘新宇山东大学齐鲁医院骨科济南250012 山东大学齐鲁医学院济南250012

目的通过腰椎CT扫描及三维重建图像模拟置入皮质骨轨迹螺钉并进行形态学测量,探讨经皮皮质骨轨迹螺钉置入的可行性。方法收集100例成人腰椎病变患者的CT数据,利用Mimics 17.0软件进行CT三维重建,以腰椎椎弓根最小冠状断面的内缘与下缘... 详细信息

目的通过腰椎CT扫描及三维重建图像模拟置入皮质骨轨迹螺钉并进行形态学测量,探讨经皮皮质骨轨迹螺钉置入的可行性。方法收集100例成人腰椎病变患者的CT数据,利用Mimics 17.0软件进行CT三维重建,以腰椎椎弓根最小冠状断面的内缘与下缘交界处在椎板上的投影点为进钉点,测量头倾角、外倾角、最大螺钉长度、最大螺钉直径、轨迹与棘突的距离、上终板比率等参数,同时利用三维重建图像观察该轨迹与棘突的关系。结果L1~L5的外倾角分别为9.3°(8.9°,9.8°)、9.6°(8.9°,9.8°)、10.4°(9.5°,11.3°)、11.81°±1.24°和13.6°(12.5°,14.5°),头倾角分别为26.6°(26.0°,27.0°)、26.2°(25.7°,26.5°)、26.9°(26.5°,27.4°)、25.94°±0.92°和24.3°(22.7°,25.4°),头倾角、外倾角各节段间的差异均有统计学意义。L1~L5的最大螺钉直径分别为(5.65±0.49)mm、(6.38±0.60)mm、(6.91±0.67)mm、(7.42±0.76)mm和8.33(7.59,9.01)mm,除L1和L5外各节段间的差异均有统计学意义;最大螺钉长度分别为36.4(35.4,37.0)mm、36.7(35.8,37.3)mm、37.6(37.1,38.1)mm、37.8(37.3,38.1)mm和36.2(35.2,36.9)mm,各节段的差异有统计学意义。L1~L5上终板比率分别为41.08%(34.36%,45.60%)、37.94%(32.97%,43.63%)、40.18%(34.56%,44.49%)、38.61%(34.80%,46.24%)和40.9%(35.32%,46.02%),L1与L2、L2与L5的差异有统计学意义。L1~L5的轨迹与棘突间的距离分别为(7.27±1.23)mm、7.19(5.97,8.28)mm、7.32(6.01,8.28)mm、(7.31±1.36)mm和7.45(6.32,8.23)mm。CT矢状位重建图像中轨迹尖端位于上终板的后2/5附近,轨迹延长线位于棘突下缘。CT三维重建图像中模拟螺钉与棘突不冲突。结论腰椎皮质骨轨迹螺钉可经皮置入且棘突不会妨碍其置入过程,棘突和上终板可作为指导经皮置入皮质骨轨迹螺钉的标志,数字化模拟置钉为经皮皮质骨轨迹螺钉的临床应用提供了参考依据。

关键词：腰椎骨螺丝体层摄影术,螺旋计算机

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不同负重方式对腰椎生物力学的影响

山东大学学报（医学版） 2023年第6期61卷 70-78页

作者：赵赓王连雷王宏卫刘新宇北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院极弱磁场测量技术教育部重点实验室北京100083 山东大学齐鲁医院骨科山东济南250012 山东第一医科大学医学人工智能与大数据学院山东济南250102

目的结合骨骼肌肉模型及腰椎有限元模型研究直立状态下不同背包方式对椎旁肌收缩和腰椎各节段椎间盘应力分布的影响。方法建立无负重和使用双肩包、单肩包和手提包的4种骨骼肌肉模型以及腰椎的有限元模型。使用骨骼肌肉模型分析站立位... 详细信息

目的结合骨骼肌肉模型及腰椎有限元模型研究直立状态下不同背包方式对椎旁肌收缩和腰椎各节段椎间盘应力分布的影响。方法建立无负重和使用双肩包、单肩包和手提包的4种骨骼肌肉模型以及腰椎的有限元模型。使用骨骼肌肉模型分析站立位下使用3种负重方式时的肌肉收缩力和腰椎椎间压力,并将其施加在腰椎有限元模型中来分析腰椎椎体、间盘和韧带的应力分布。结果与无负重模型相比,双肩包、单肩包和手提包的平均椎旁肌收缩力增加了31.0%、43.4%和105.1%。双肩包模型的椎旁肌收缩力左右均衡,单肩包模型中负重侧的总体椎旁肌收缩力较大,而在手提包模型中非负重侧的椎旁肌收缩力较大。多裂肌在不同负重条件下的收缩力均有统计学差异(P<0.05)。与无负重模型相比,双肩包、单肩包和手提包模型中T12~S1平均椎间压力分别增加了37%、45%和64%。双肩包、单肩包及手提包模型的椎体平均峰值应力分别增加了71.6%、122.3%和146.6%。双肩包、单肩包及手提包模型的纤维环峰值应力分别增加了155.6%、183.4%、195.8%;髓核峰值应力分别增加了95.2%、146.9%、161.5%。结论左右平衡的负重方式对肌肉和腰椎间盘的产生负荷最小。当使用非平衡负重方式时,肌肉的收缩使得躯体保持平衡,但同时也使得腰椎应力增加。

关键词：腰椎椎旁肌骨骼肌肉模型有限元应力分布

髋关节疾病合并腰椎退行性疾病(髋腰综合征)误诊误治的原因分析

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山东大学学报（医学版） 2022年第5期60卷 67-73页

作者：张景良刘新宇原所茂王连雷山东大学齐鲁医院骨科山东济南250012

目的总结33例髋关节疾病合并腰椎退行性疾病患者的临床特点,探讨将其误诊为腰椎退变性疾病的原因及对策。方法选取2013年4月至2020年8月诊断为腰椎退行性疾病而腰椎术后疗效不佳,随访中发现髋关节疾病需手术治疗患者33例,其中男18例,女1... 详细信息

目的总结33例髋关节疾病合并腰椎退行性疾病患者的临床特点,探讨将其误诊为腰椎退变性疾病的原因及对策。方法选取2013年4月至2020年8月诊断为腰椎退行性疾病而腰椎术后疗效不佳,随访中发现髋关节疾病需手术治疗患者33例,其中男18例,女15例,41~79岁,平均(51±12)岁。术前诊断:腰椎管狭窄症24例,腰椎间盘突出症9例。术前症状:腰部疼痛9例(27.3%),臀部疼痛11例(33.3%),大转子疼痛5例(15.2%),腹股沟疼痛2例(6.1%),大腿前/后方疼痛4例(12.1%),膝关节疼痛5例(15.2%),小腿疼痛3例(9.1%),间歇性跛行21例(63.6%)。术前查体:直腿抬高试验(+)7例,4字试验(-)19例、(+)5例,原始病历无记录9例。初次腰椎手术方式:腰椎椎板开窗、髓核摘除术6例,经皮内镜椎间孔入路髓核摘除术(PETD)2例,腰椎椎板切除、椎管减压术5例,后入路腰椎椎间融合术(Open-PLIF)19例,微创经椎间孔入路椎管减压、植骨融合内固定术(MIS-TLIF)1例。结果术后平均随访(3.4±1.3)年。术后3个月内发现症状缓解不佳,并明确髋关节疾病诊断患者21例,术后3个月至1年及1年以上明确诊断患者分别为10例和2例。髋关节疾病诊断:股骨头无菌性坏死16例(单侧14例,双侧2例),髋臼发育不良并骨性关节炎17例(单侧16例,双侧1例)。二次术前临床症状:腰部疼痛1例(3.0%),臀部不适/疼痛11例(33.3%),大转子疼痛5例(15.2%),腹股沟疼痛2例(6.1%),大腿前方/后方疼痛4例(12.1%),膝关节疼痛5例(15.2%),小腿疼痛3例(9.1%),跛行14例(42.4%)。查体:直腿抬高试验(+)1例,4字试验(-)4例、(+)23例、(±)6例。结论腰椎退行性疾病的影像学检查与症状、体征不符时应警惕髋关节疾病的可能。股骨头无菌性坏死和髋关节骨性关节炎的临床表现有时并不典型,可单纯表现为腰臀部疼痛不适,疼痛可放射至大腿前方或类似坐骨神经痛。髋腰综合征患者,直腿抬高试验及4字试验诊断特异性不高。仔细的术前查体及必要的影像学筛查可有效减少误诊误治。

关键词：腰椎椎间盘突出椎管狭窄髋关节股骨头坏死误诊

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腰椎术中腹主动脉损伤1例并文献复习

山东大学学报（医学版） 2023年第6期61卷 121-124页

作者：徐荣坤王连雷原所茂田永昊刘新宇山东大学齐鲁医院骨科山东济南250012

腰椎后路手术被认为是治疗腰椎退行性疾病安全有效的方法,并被广泛开展。在正常人体解剖中,腹主动脉、髂动脉和主要的静脉结构与其后方的腰椎有密切的解剖关系,腹膜后血管损伤是常规腰椎退行性疾病手术中潜在且严重的并发症,通常直接由... 详细信息

腰椎后路手术被认为是治疗腰椎退行性疾病安全有效的方法,并被广泛开展。在正常人体解剖中,腹主动脉、髂动脉和主要的静脉结构与其后方的腰椎有密切的解剖关系,腹膜后血管损伤是常规腰椎退行性疾病手术中潜在且严重的并发症,通常直接由医源性原因造成,发生率为0.03%~0.17%[1],如果不及时发现、治疗,会导致大失血、循环衰竭而危及生命。针对术中意外的血管损伤,通过影像检查来诊断,治疗方式取决于损伤类型,传统上侧重应用开放式手术修复,但并发症发生率和死亡率都较高,随着血管内装置和技术的进步,血管内介入已成为有效替代方法[2]。

关键词：腹主动脉血管损伤并发症腰椎手术血管内治疗

经椎弓根入路椎体内置入cage治疗Ⅲ期Kümmell病的疗效观察

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中国脊柱脊髓杂志 2022年第12期32卷 1083-1088页

作者：邱成王连雷郜献雷李昊潘新韩莎莎刘新宇王松刚山东大学齐鲁医院骨脊柱外科济南市250012

目的:研究经椎弓根入路椎体内置入cage治疗Ⅲ期Kümmell病的可行性及效果。方法:本研究共纳入2018年1月~2022年1月于山东大学齐鲁医院脊柱科诊断为Ⅲ期Kümmell病且采用经椎弓根入路椎体内置入cage加后路脊柱稳定技术治疗的8例患者,男性... 详细信息

目的:研究经椎弓根入路椎体内置入cage治疗Ⅲ期Kümmell病的可行性及效果。方法:本研究共纳入2018年1月~2022年1月于山东大学齐鲁医院脊柱科诊断为Ⅲ期Kümmell病且采用经椎弓根入路椎体内置入cage加后路脊柱稳定技术治疗的8例患者,男性3例,女性5例,年龄59~78岁,平均68.9±6.2岁。统计患者术前、术后3d及随访半年时的Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)和腰背部疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS),同时测量术前、术后及随访半年的Cobb角和矢状面骨折椎体椎高比(前缘/后缘)以评价临床疗效。结果:患者术后3d(6.00±1.31分)及术后半年随访(1.25±1.04分)的VAS评分较术前(7.75±1.04分)明显降低(P<0.05)。患者术后3d[(47.00±6.68)%]及术后半年随访[(10.25±5.70)%]时的ODI较术前[(64.63±6.35)%]明显恢复(P<0.001)。术后3d时的Cobb角(13.93°±3.69°)较术前(36.89°±11.09°)明显减低(P<0.001),并且术后半年随访时(13.15°±3.88°)较术后3d时无统计学差异(P=0.689)。术后3d矢状面骨折椎体椎高比(前缘/后缘)(0.94±0.03)较术前(0.57±0.17)明显恢复(P<0.001),且术后半年随访时(0.93±0.03)较术后3d时无统计学差异(P=0.463)。8例患者均术后疼痛得到缓解、椎体前柱高度恢复满意和后凸畸形有显著改善,且随访期间椎体高度丢失较小[(3.18±2.66)%]。结论:经椎弓根入路椎体内cage置入具有脊柱后凸矫正和促进骨性融合等优点。因此,经椎弓根入路椎体内置入cage治疗Ⅲ期Kümmell病是一个很好的选择。

关键词： Kümmell病椎弓根 cage 脊柱器械脊柱融合

激光增材制造骨科用NiTi形状记忆合金的细胞毒性与生物相容性研究

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中华骨与关节外科杂志 2023年第1期16卷 37-44页

作者：孙浚源张煜宸王连雷王协彬刘新宇山东大学齐鲁医院骨科济南250012 山东大学材料科学与工程学院济南250061

目的:评估激光增材制造的骨科用NiTi形状记忆合金支架的细胞毒性与生物相容性,为开发新型NiTi合金骨科植入物提供基础。方法:利用激光粉末床熔融工艺制备NiTi合金支架,使用扫描电子显微镜观察NiTi合金支架形貌;将样品置于细胞培养基中,... 详细信息

目的:评估激光增材制造的骨科用NiTi形状记忆合金支架的细胞毒性与生物相容性,为开发新型NiTi合金骨科植入物提供基础。方法:利用激光粉末床熔融工艺制备NiTi合金支架,使用扫描电子显微镜观察NiTi合金支架形貌;将样品置于细胞培养基中,在37℃条件下离心搅拌7 d,以制备含100%、50%、10%金属浸出液的稀释液。培养小鼠成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)与人脐静脉内皮细胞(HUEVC),并将其置于不同培养基中处理:对照组(使用正常培养基),10%浸出液组(培养基为10%浸出液,90%正常培养基),50%浸出液组(培养基为50%浸出液,50%正常培养基),100%浸出液组(培养基为100%浸出液)。借助CCK-8试剂盒与Calcein/PI细胞活性与细胞毒性检测试剂盒评估孵育24 h后MC3T3-E1细胞的存活率与凋亡情况。将指数生长期的HUEVC接种于96孔板,5 h后计算每孔管腔生成的细胞数目。使用Calcein/PI试剂盒评估细胞与金属样品共同孵育24 h、48 h和72 h后的凋亡情况。利用Actin-Tracker Green荧光染色比较同金属支架共同孵育72 h、正常培养72 h后经胰酶消化液处理种板的MC3T3-E1细胞的微丝含量。结果:本研究利用激光粉末床熔融工艺成功制备出NiTi合金支架,通过扫描电子显微镜观察发现支架表面存在着未熔NiTi颗粒、裂纹等缺陷。利用CCK-8试剂盒进行细胞毒性检测,发现不同浓度的浸出液组与对照组比较,细胞活性的差异无统计学意义(P>0.05)。利用Calcein/PI试剂盒进行细胞活性与细胞毒性检测,发现不同浓度金属浸出液均无生物毒性;不同组别HUEVC在孔板中生成血管管腔的平均分支数目比较,差异无统计学意义(P>0.05)。通过荧光显微镜观察与金属样品共孵育后的MC3T3-E1细胞,发现细胞在72 h后完全长入样品孔隙。Actin-Tracker Green荧光染色结果显示,与金属支架共同孵育的细胞的平均微丝荧光强度为56.69%±6.95%,显著大于正常培养的细胞(36.37%±6.88%,P<0.05),说明细胞接种于NiTi形状记忆合金后细胞结构强度更大。结论:本研究发现激光增材制造骨科用NiTi形状记忆合金具备较小的细胞毒性、良好的生物相容性,并可以通过增加细胞内微丝含量增强细胞结构,为开发新型的激光增材制造NiTi合金骨科植入物提供了基础。

关键词： NiTi形状记忆合金增材制造支架细胞毒性生物相容性

重组人TGF-β1与NF-κB在腰椎黄韧带细胞中的作用研究

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重组人TGF-β1与NF-κB在腰椎黄韧带细胞中的作用研究

作者：王连雷山东大学

学位级别：硕士

背景介绍：腰椎管狭窄产生的神经症状严重影响着患者生活质量,且多发生于老年患者,近年来,随着糖尿病、高血压、心脏病等慢性疾病发病率的增高,使得通过切除黄韧带达到椎管减压的手术并发症增多,使得大量症状严重、影像学表现典型的患... 详细信息

背景介绍：腰椎管狭窄产生的神经症状严重影响着患者生活质量,且多发生于老年患者,近年来,随着糖尿病、高血压、心脏病等慢性疾病发病率的增高,使得通过切除黄韧带达到椎管减压的手术并发症增多,使得大量症状严重、影像学表现典型的患者因为基础疾病或身体状态不能耐手术手而长期遭受疾病的折磨。因此如何预防或降低黄韧带肥厚程度是腰椎管狭窄症保守治疗的基础及临床病理机制研究中的难点和重点。退变性黄韧带中TGF-β1及炎症因子COX-2、TNF-a、IL-1、8、15的高表达已得到证实：韧带纤维化或瘢痕修复可能是黄韧带增生肥厚的病理学机制之一。TGF-β1及其下游的Smad信号传导通路在纤维化疾病、瘢痕组织纤维性修复的病理过程中具有重要意义。NF-kB是炎症蛋白表达的重要调控因子,且TGF-β1对NF-kB依赖性炎性反应的调控作用已在其它纤维化疾病中得到证实。目前,国内、外关于TGF-Bl与NF-kB之间的相互作用在腰椎黄韧带肥厚中的研究相对较少。因此本研究旨在探讨TGF-β1通路与NF-kB在黄韧带增生病理网络中的相互作用,为今后黄韧带增生抑制药物的研制提供依据。目的：检测肥厚黄韧带中NF-kB的表达情况,在腰椎黄韧带细胞中加入外源性TGF-β1细胞因子观察是否可以促进腰椎黄韧带细胞的炎症反应,进一步通过添加NF-kB抑制剂PDTC,通过检测相关炎症介质表达的变化,从而探讨TGF-β1通路与NF-kB在黄韧带增生病理网络中的相互作用。方法：取2015年3月至2015年7月69例因腰椎管狭窄症(LSS)以及在影像学上没有黄韧带肥厚表现的腰椎间盘突出症(LDH)于我院行腰椎手术患者的黄韧带标本。其中包括49例LSS患者,男27例,女22例,平均年龄58±3.5岁：20例LDH患者,男12例,女8例,平均年龄51±5.5岁。其中21例LSS患者及20例LDH患者的黄韧带标本用于组织化学及免疫组化实验,剩余28例LSS患者的标本采用胶原酶预消化组织块培养法进行黄韧带细胞(LFC)原代培养,将处于指数生长期(P5)的细胞以8×10个/L密度接种于96孔板,将0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 ng／L人重组TGF-β1分别加入培养基中培养24、48小时,通过MTT比色法选出最佳药物浓度进行下一步实验,常规培养基培养的细胞为空白对照组。采用WESTERN、Elisa及实时荧光定量PCR(RT—CR)法检测LFC中NF-kB及炎性介质IL-1 β 、 IL-8、 IL-15表达。然后将细胞分为A、B、C三组：A组：按照测得的最佳药物浓度单纯添加TGF-β1细胞因子进行培养;B组：加入NF-kB抑制剂毗咯烷二硫代氨基甲酸盐(PDTC),接着添加重组人TGF-β1细胞因子;C组：单纯添加PBS作为空白对照组。细胞培养48小时,采用RT-PCR技术检测各组细胞中NF-kB、 IL-1β、 8、 15的基因表达水平。结果：MRI图像上,LSS组患者的黄韧带厚度明显大于LDH组的(p0.05)。与没有肥厚的LDH组相反,LSS组中观察到弹性纤维的退变,包括不均匀,零散的,排列紊乱的纤维,呈波浪状,伴有胶原纤维的增生,并可见钙化。纤维化评分和黄韧带的厚度存在显著线性相关(p0.05), TGF-β1+PDTC组与TGF-β1组相比,IL-8、15基因表达水平均显著性降低(p<0.05)。结论：1、肥厚的黄韧带出现明显的退行性表现2、腰椎管狭窄患者黄韧带NF-κB含量增高,与纤维化程度成正比。3、黄韧带细胞中,TGF-β1促进NF-κB的表达。4、NF-κB通过调控炎症因子的基因表达而在黄韧带肥厚的病理过程中有着重要作用。

关键词：黄韧带细胞 TGF-β1 NF-κB

机器人联合三维“C”型臂辅助置钉在44例脊柱侧弯矫形术中的应用价值

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山东大学学报（医学版） 2023年第3期61卷 107-114页

作者：李超孙小刚李昊田永昊原所茂刘新宇王连雷山东大学齐鲁医院脊柱外科山东济南250012 滕州市中心人民医院脊柱外科山东滕州277500

目的分析评价骨科手术机器人联合三维“C”型臂导航辅助下椎弓根螺钉置入在脊柱侧弯矫形手术中的准确性和安全性,并与徒手置钉进行对比。方法回顾性分析2016年9月至2022年4月收治的96例脊柱侧弯患者临床资料。44例采用机器人联合三维“... 详细信息

目的分析评价骨科手术机器人联合三维“C”型臂导航辅助下椎弓根螺钉置入在脊柱侧弯矫形手术中的准确性和安全性,并与徒手置钉进行对比。方法回顾性分析2016年9月至2022年4月收治的96例脊柱侧弯患者临床资料。44例采用机器人联合三维“C”型臂导航辅助下椎弓根螺钉置入术(机器人组);52例采用徒手透视辅助下椎弓根螺钉置入术(徒手组)。记录手术时间、术中出血量、术中辐射剂量、术后住院时间和术后并发症。通过X线和计算机断层扫描(CT)评估治疗前后脊柱冠状位和矢状位参数变化、顶椎旋转角、术后旋转分级以及椎弓根螺钉置入准确率。结果机器人组和徒手组患者术后Cobb角、SVA及顶椎旋转角均较术前改善(P0.05)。机器人组置钉准确率高于徒手组(96.5%vs 88.6%,P0.05)。结论骨科手术机器人联合三维“C”型臂导航有效地提高了脊柱矫形术中椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。

关键词：机器人手术 “C”型臂脊柱侧弯矫形椎弓根螺钉

机器人辅助MIS-TLIF与徒手开放TLIF治疗腰椎退行性疾病的比较:2年随访

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山东大学学报（医学版） 2023年第3期61卷 97-106页

作者：王政孙小刚李超王连雷李冬来原所茂田永昊刘新宇山东大学齐鲁医院骨科山东济南250012 滕州市中心人民医院脊柱外科山东滕州277500

目的前瞻性比较了机器人辅助微创经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(MIS-TLIF)和徒手开放经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(TLIF)的临床疗效和影像学改变。方法研究包括127例在山东大学齐鲁医院接受手术的腰椎退行性疾病的患者。73例患者接受... 详细信息

目的前瞻性比较了机器人辅助微创经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(MIS-TLIF)和徒手开放经椎间孔入路腰椎椎体间融合术(TLIF)的临床疗效和影像学改变。方法研究包括127例在山东大学齐鲁医院接受手术的腰椎退行性疾病的患者。73例患者接受了机器人辅助下MIS-TLIF(机器人组),54例患者接受了开放徒手TLIF(徒手组)。机器人组进一步分为单节段机器人组(n=52)和双节段机器人组(n=21)。徒手组进一步分为单节段徒手组(n=39)和双节段徒手组(n=15)。临床结果观察指标为视觉模拟量表(VAS)评分、Oswestry残疾指数(ODI)评分、手术时间、术中透视次数、术中出血量、术后住院时间和术后并发症。影像学指标为螺钉放置的准确性、关节突关节侵扰(FJV)、融合状态以及2年随访时近端邻近节段的椎间盘高度变化。结果机器人组术后3 d腰痛VAS评分、失血量均低于徒手组(P0.05)。机器人组的手术时间比徒手组长(P0.05)。对患者而言,机器人组术中透视次数明显多于徒手组(P0.05);但机器人组近端邻近节段的椎间高度的下降明显小于徒手组(P<0.05)。结论在TLIF手术中,相比于开放徒手椎弓根螺钉置入,机器人辅助经皮椎弓根螺钉置入是一种更安全、更准确的替代方法。

关键词：腰椎退行性疾病机器人手术椎弓根螺钉椎体间融合关节突侵扰邻近节段退变