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        一種改良骨水泥推注器在骨質(zhì)疏松椎體釘?shù)缽?qiáng)化中的實(shí)驗(yàn)研究

        2020-10-27 02:41:40馬航展陳建蓮梁棟柱陳永強(qiáng)黃杰峰李偉寬
        關(guān)鍵詞:椎弓骨密度螺釘

        馬航展,陳建蓮,梁棟柱,陳永強(qiáng),黃杰峰,李偉寬

        隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì),退變性脊柱疾病發(fā)生率逐年上升。經(jīng)后路減壓椎弓根螺釘內(nèi)固定是治療退變性脊柱疾病常用的手術(shù)方式之一[1-3],但由于老年患者常伴有骨質(zhì)疏松,術(shù)后椎弓根螺釘不穩(wěn)、松動(dòng)甚至拔出風(fēng)險(xiǎn)較高,嚴(yán)重者可影響手術(shù)效果[4-5]。如何提高椎弓根螺釘在骨質(zhì)疏松性椎體上的穩(wěn)定性,是脊柱外科領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。本研究對(duì)普通骨水泥推注器進(jìn)行改良,增加骨水泥通過(guò)側(cè)孔,并在骨質(zhì)疏松椎體標(biāo)本中進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試,目的在于評(píng)估該改良裝置在骨質(zhì)疏松椎體釘?shù)缽?qiáng)化中的應(yīng)用價(jià)值。

        1 材料和方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)本及分組

        選取2具新鮮老年尸體脊柱標(biāo)本中的10個(gè)腰椎節(jié)段(L1~L5),標(biāo)本由南方醫(yī)科大學(xué)解剖學(xué)教研室提供。所有標(biāo)本經(jīng)LunarProdigy雙能X線骨密度儀(GE公司,美國(guó))測(cè)量骨密度,均符合骨質(zhì)疏松癥診斷標(biāo)準(zhǔn)(T<-2.5),同時(shí)排除先天性畸形、骨折及腫瘤等病變。

        切除標(biāo)本附著肌肉、骨膜、椎間盤及韌帶組織等,制作成游離單個(gè)腰椎標(biāo)本,-20℃條件下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩y(cè)試前12 h取出,室溫下解凍至常溫狀態(tài)。采用隨機(jī)數(shù)表法隨機(jī)將標(biāo)本分為普通推注器組和改良推注器組,每組5個(gè)椎體,各置入10枚椎弓根螺釘。尸體標(biāo)本的使用經(jīng)患者家屬同意,符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)原則。

        1.2 主要實(shí)驗(yàn)材料和儀器

        椎弓根螺釘(無(wú)錫聞泰百得醫(yī)療器械有限公司)由鈦合金制成,規(guī)格為6.5 mm×45.0 mm;椎體成形器械(山東冠龍醫(yī)療用品有限公司);骨水泥購(gòu)自意大利Tecres S.P.A公司;改良骨水泥推桿由廣州謹(jǐn)彗醫(yī)療科技有限公司加工制作(圖1);Electro Force生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)購(gòu)自美國(guó)BOSE公司。

        1.3 椎弓根螺釘置釘及骨水泥強(qiáng)化操作

        開好釘?shù)?,探子探測(cè)確定椎弓根內(nèi)壁及椎體前緣完整,以直徑6.0 mm絲錐進(jìn)行絲攻;兩組分別采用普通推注器及改良推注器推注骨水泥,每一釘?shù)缽?qiáng)化采用的骨水泥量均為1 mL;采用標(biāo)準(zhǔn)置釘法,即以上關(guān)節(jié)突外緣與橫突交界處中點(diǎn)為進(jìn)針點(diǎn),將椎弓根螺釘沿制備釘?shù)谰徛龜Q入椎體標(biāo)本中。

        1.4 觀察指標(biāo)

        圖1 改良骨水泥推注器 1A推注器設(shè)計(jì)圖 1B推注早期骨水泥開始從側(cè)孔、末端孔擠出 1C推注后期骨水泥從側(cè)孔、末端孔擠出

        骨水泥強(qiáng)化后拍攝X線軸位及側(cè)位片,觀察骨水泥分布情況。標(biāo)本室溫靜置24 h,固定于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上(圖2A),沿椎弓根螺釘長(zhǎng)軸方向以5 mm/min加載速度進(jìn)行拔出實(shí)驗(yàn),當(dāng)出現(xiàn)螺釘被拔出、骨質(zhì)破壞后停止(圖2B)。將拔出力-位移曲線到達(dá)最高點(diǎn)后隨即明顯下降視為螺釘被拔出,此頂點(diǎn)的負(fù)荷值為最大軸向拔出力(maximum axial pullout strength,F(xiàn)max),位移值即為發(fā)生Fmax時(shí)的線性位移(linear displacements,LD)。采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄實(shí)驗(yàn)機(jī)載荷信號(hào),運(yùn)用Win Test軟件計(jì)算Fmax和LD。

        1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

        采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示,兩組比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),計(jì)數(shù)資料以例或率表示,比較采用卡方檢驗(yàn)。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 影像學(xué)觀察

        兩組釘?shù)纼?nèi)均有不同程度的骨水泥強(qiáng)化分布,無(wú)一例出現(xiàn)骨水泥滲漏。普通推注器組骨水泥主要分布于椎體前部,而在改良推注器組,骨水泥則主要分布于椎體前部、中后部及部分椎弓根(圖3)。

        圖2 螺釘生物力學(xué)測(cè)試示意圖 2A測(cè)試初始狀態(tài) 2B施加拔出應(yīng)力至螺釘拔出

        2.2 Fmax和LD

        改良推注器組椎弓根螺釘Fmax和LD分別為(863.80±32.28)N和(3.87±0.38)mm,大于普通推注器組的(695.90±27.51)N和(3.16±0.24)mm,兩組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.960,P=0.001;t=2.972,P=0.008)。

        3 討論

        3.1 骨水泥強(qiáng)化技術(shù)在椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)中的應(yīng)用

        近年來(lái)椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)在腰椎退行性疾病的治療中應(yīng)用廣泛,但對(duì)于伴有骨質(zhì)疏松的老年患者,因螺釘把持力下降,術(shù)后可能出現(xiàn)螺釘不穩(wěn)、松動(dòng)等問(wèn)題。術(shù)中釘?shù)缽?qiáng)化被認(rèn)為是目前預(yù)防螺釘松動(dòng)較為有效的措施[6-7]。生物力學(xué)研究表明,在重度骨質(zhì)疏松椎體中,強(qiáng)化后椎體的平均抗拔出力較未強(qiáng)化椎體增加3倍,隨訪結(jié)果亦顯示其遠(yuǎn)期穩(wěn)定性有所增強(qiáng)[8]。

        臨床應(yīng)用較多的強(qiáng)化技術(shù)有普通椎弓根螺釘或空心骨水泥螺釘復(fù)合骨水泥強(qiáng)化??招墓撬嗦葆攦r(jià)格較為昂貴,基層醫(yī)院開展較少,普通椎弓根螺釘固定應(yīng)用更為廣泛。該技術(shù)以骨水泥材料填充釘?shù)溃缓笤贁Q入螺釘,在這一過(guò)程中骨水泥被擠入周圍的松質(zhì)骨間隙,與骨組織形成混合物,提高了釘?shù)乐車敲芏纫约奥葆斉c周圍組織之間的黏附力,進(jìn)而達(dá)到釘?shù)缽?qiáng)化、螺釘固定效果[9]。但該術(shù)式也有一定弊端,普通骨水泥專用推桿只有末端出孔,導(dǎo)致骨水泥多分布于椎體前中部,椎體后部及椎弓根部分釘?shù)牢茨艿玫綇?qiáng)化,盡管術(shù)中可通過(guò)調(diào)整推注器深度充分填充骨水泥,但如果深度控制不佳,易出現(xiàn)骨水泥滲漏。因此,尋求一種操作簡(jiǎn)便、安全實(shí)用、針對(duì)骨質(zhì)疏松椎體的椎弓根螺釘固定方法,具有重要的臨床意義。

        圖3 兩組標(biāo)本置入螺釘后正側(cè)位X線片 3A改良推注器組 3B普通推注器組

        3.2 改良骨水泥推注器對(duì)骨水泥分布和螺釘穩(wěn)定性的影響

        在椎體內(nèi)部,椎弓根、骨小梁和皮質(zhì)骨的骨密度分別是椎體的6、2、8倍;椎體后部骨密度較前部要大[10-12]。Hirano等[13]研究發(fā)現(xiàn),椎弓根螺釘軸向拔出力與骨密度關(guān)系密切,隨著骨密度的下降,螺釘抗拔出力及周期抗屈性能均下降;而椎弓根螺釘3/5以上的抗拔出力是由椎弓根部位提供的,可見,椎弓根部及椎體后部的強(qiáng)化對(duì)于螺釘在骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

        本研究在普通骨水泥專用推注器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良,于外鞘管末段增設(shè)3個(gè)直徑為2 mm、呈螺旋狀分布的側(cè)孔,目的就在于術(shù)中向釘?shù)纼?nèi)推注時(shí),骨水泥可沿側(cè)孔進(jìn)入釘?shù)?,?duì)椎體后部及椎弓根部分釘?shù)榔鸬綇?qiáng)化作用。影像學(xué)觀察結(jié)果顯示,普通推注器組骨水泥主要分布于椎體前部,而改良推注器組骨水泥主要分布于椎體前部、中后部及部分椎弓根。由于釘?shù)赖拇蟛糠謪^(qū)域都得到較好強(qiáng)化,椎弓根螺釘Fmax較普通推注器組明顯增強(qiáng);當(dāng)拔出力到達(dá)峰值時(shí),骨質(zhì)破壞,螺釘開始松動(dòng),改良推注器組LD更大,螺釘在骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)的穩(wěn)定性更好。

        3.3 骨水泥滲漏并發(fā)癥

        目前椎弓根釘?shù)缽?qiáng)化技術(shù)主要采用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥,具有操作簡(jiǎn)單、性質(zhì)穩(wěn)定、固化強(qiáng)度高等特點(diǎn)[14],在維持脊柱高度、防止螺釘脫出、提高遠(yuǎn)期穩(wěn)定性等方面優(yōu)勢(shì)也較為突出。但臨床上并發(fā)癥報(bào)道較多,如骨水泥滲漏、溫度過(guò)高致血管神經(jīng)損傷、肺栓塞等[14-16]。

        骨水泥滲漏常見于節(jié)段靜脈,或因釘?shù)罍?zhǔn)備時(shí)穿破椎體前方骨皮質(zhì)而引起,但多數(shù)無(wú)臨床癥狀[17-18]。隆海濱等[19]對(duì)骨水泥強(qiáng)化椎弓根螺釘固定進(jìn)行生物力學(xué)研究,結(jié)果表明,骨水泥用量為1 mL時(shí),即可達(dá)到滿意的內(nèi)固定強(qiáng)化效果;伴隨著骨水泥用量的逐漸增加,螺釘把持力隨之提升,但劑量超過(guò)3 mL時(shí),螺釘把持力的增長(zhǎng)逐漸趨向于一個(gè)固定值,而骨水泥滲漏幾率仍會(huì)持續(xù)增加。因此,本研究選取的骨水泥用量為較為安全的1 mL。此外,因改良推注器側(cè)孔已基本覆蓋椎體前、中、后部及部分椎弓根,故與普通骨水泥推注器組相比,實(shí)施釘?shù)缽?qiáng)化時(shí)可降低因需要調(diào)整推注器深度而導(dǎo)致骨水泥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

        需要強(qiáng)調(diào)的是,改良推注器推注的骨水泥一部分分布于椎弓根部,一旦發(fā)生椎弓根滲漏,可能會(huì)導(dǎo)致椎管內(nèi)神經(jīng)損傷等并發(fā)癥。故在具體操作時(shí)對(duì)椎弓根螺釘釘?shù)篱_路準(zhǔn)備要求較高,應(yīng)避免椎弓根內(nèi)壁被穿破。本研究中所有釘?shù)谰鶡o(wú)骨水泥滲漏,考慮與標(biāo)本在直視下操作及置釘數(shù)量有限有關(guān)。臨床實(shí)踐中術(shù)者可借助C型臂X線機(jī)透視,判斷骨水泥是否發(fā)生滲漏,同時(shí)通過(guò)觀察X線側(cè)位片椎弓根部皮質(zhì)骨是否清晰完整可見,或椎弓根影處骨水泥是否呈現(xiàn)錐狀和樹枝狀分布等協(xié)助判斷。若X線透視不能明確或高度懷疑椎管內(nèi)滲漏時(shí),建議切開椎板,直視下探查。

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