新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统的研制及生物力学分析

新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统：依据前期研究所得的国人颈椎解剖结果，自主设计了一种新型颈椎前路经椎弓根锁定导向内固定系统，可行前路交叉椎弓螺钉固定或前路单侧椎弓根螺钉+椎体钉固定，更符合国人的解剖学特点。可通过一次前路手术获得前后路联合内固定稳定性，减少患者的手术创伤，降低术后并发症概率。

生物力学：是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题，依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。

背景：临床中为了解决颈椎翻修/骨质疏松/长节段固定等问题，一般选择进行前、后路联合内固定来获得满意的术后稳定性，难免加重患者的手术创伤，增加术后并发症概率及住院费用。而颈前路反向椎弓根内固定可通过一次前路手术获得前后路联合内固定的稳定性，但临床缺少适用的颈前路椎弓根内固定系统。

目的：依据颈椎相关解剖结构研制出新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统，并在新鲜尸体颈椎标本上评价其生物力学性能，为初步临床应用提供依据。

方法：通过颈椎标本解剖数据获得新型钉板系统三维数值，通过3D打印技术制作出该系统。采用新鲜成人尸体颈椎标本，在完整状态下测量生物力学稳定性(A组：完整组)；再制成C5-7失稳模型，依次在传统颈椎前路钉板系统固定(B组)、新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统4枚螺钉固定(C组)、新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统6枚螺钉固定(D组)的不同固定状态下进行位移、轴向刚度、扭转刚度等生物力学测试。

结果与结论：①在载荷-位移关系方面：D组平均位移较C组小25%，D组较B组小30%，C组较B组小18%，差异均有显著性意义(P < 0.05)；②在颈椎的轴向刚度方面：D组比C组高20%，比B组高40%；C组比B组固定时高20%，D和C组均优于A组，差异均有显著性意义(P < 0.05)；③在颈椎的扭转刚度方面：D组高于C组21%，高于B组40%；C组高于B组30%，差异均有显著性意义(P < 0.05)；④生物力学测试显示，在载荷-位移、轴向刚度及扭转刚度方面，新型颈椎前路经椎弓根锁定导向内固定系统组优于传统组，同时6钉固定组(D组)优于4钉固定组(C组)；提示新型颈前路经椎弓根固定钉板系统符合国人解剖特征且具有优于传统固定方式的力学稳定性，为临床提供了一种可靠的新型颈椎前路经椎弓根内固定系统。

https://orcid.org/0000-0001-6677-4007 (孙玛骥)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程关键词: 颈椎前路, 椎弓根, 螺钉, 内固定, 生物力学

引用本文：孙玛骥, 王秋安, 张星晨, 郭 冲, 袁 峰, 郭开今. 新型颈椎前路经椎弓根固定钉板系统的研制及生物力学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(24): 3821-3825.