新型翼状形态记忆合金节段内固定器治疗腰椎峡部裂的实验研究

摘要

近年来出现了许多新的节段内固定方法,但多数是基于以下三种传统内固定方法包括Buck螺钉、Nicol钢丝捆绑及Hefti钩螺钉固定法的改良,并没有克服其不足之处而获得实质性突破.1998年始该院研制的双侧半环状记忆合金节段内固定器,使腰椎峡部裂的节段性内固定治疗获得较大进步.然而此固定器尚存在不足,适应证狭窄及仍有脱钩现象等限制了其临床应用.为克服上述缺点,扩大临床适应证,促进形态记忆合金节段内固定器的推广应用,该研究拟充分利用形态记忆合金的材料优势,紧密结合腰椎峡部解剖学及生物力学特征,重新研制一种新型翼状形态记忆合金节段内固定器.材料与方法:该课题通过测量人体干燥腰椎标本获得的数据,应用具有形态记忆功能的镍钛合金为材料设计新的节段内固定器;以新鲜成人脊柱标本为实验材料,利用脊柱三维运动实验机,对新研制的节段内固定器和另外三种传统节段内固定方法进行生物力学测试,并比较其生物力学稳定性,从生物力学角度论证新型内固定器的可行性.实验分以下三个部分进行:(1)腰椎解剖数据测量及新型记忆合金节段内固定器的设计:对成人干燥腰椎标本进行解剖数据测量,根据获得数据利用NiTi形状记忆合金设计新的节段内固定器.(2)新型记忆合金节段固定器的力学测试:利用万能实验机对新的内固定器进行材料力学研究.(3)新型记忆合金节段固定器的生物力学评价:对新型记忆合金固定器及另外三种传统的节段内固定方法进行生物力学测试,并评价其生物力学稳定性.结果与结论:(1)测量了各节段腰椎的相关解剖数据.并利用NiTi合金的记忆效应设计了新型记忆合金节段内固定器.(2)材料力学测试表明:记忆合金在一定变形范围内变形量与拉伸力间接近同向线形关系,拉伸力消失则迅速完全回形;而超过此变形范围,变形量与拉伸力之间此同向线形关系消失,变形量增大,拉伸力上升并不明显,且逐渐出现回形迟缓不全.新的固定器的变形范围为4mm左右.故该实验选用4mm左右的内固定变形量,此变形量可产生足够的拉力,且不造成骨质损坏.(3)生物力学实验表明:腰椎双侧峡部断裂后,其稳定性受到明显破坏,而新的记忆合金节段内固定器同其他三种传统内固定方法包括Buck螺钉、Nicol钢丝捆绑及Hefti钩螺钉固定法均能显著地恢复腰椎的稳定性,接近正常腰椎,三者之间无显著差别.(4)实验表明新研制的记忆合金节段内固定器符合腰椎峡部的生物力学及解剖学特征,能够恢复峡部裂腰椎的稳定性,维持牢固的固定.

目录

中英文对照缩略词表

前言

实验一腰椎解剖数据测量及新器械的初步设计

1腰椎解剖数据测量

结果

2新器械的初步设计

实验二、 记忆合金节段内固定器的力学测试

结果

小结1

实验三、新型记忆合金节段内固定器的生物力学评价

材料和方法

结果

小结2

讨论

结论

参考文献

致谢

论文综述

在读期间论文撰写及科研情况

附图