利用融合器进行骶髂关节融合的研究

摘要

目的：一、设计应用于骶髂关节(SIJ)融合的融合器及与之相配套的工具；测量SIJ不同平面与L4神经前支外缘间的水平距离；测量SIJ的长度和SIJ中点偏下部位可用于植入内固定物的深度；观察SIJ周围血管和神经。二、利用自行设计的融合器在尸体标本上进行SIJ融合手术；对融合器进行生物力学测试，对比并分析SIJ融合器和椎体间融合器以及本研究的融合方法与传统的SIJ融合方法的优点和缺点。
　　 方法：一、选取防腐保存的正常成人骨盆标本18具(男14具，女4具)，年龄25-55岁，排除标本畸形、肿瘤、外伤及解剖变异等情况。在SIJ线上确定五个点，A点(SIJ线最上缘)，E点(SIJ线最下缘)，C点(A、E两点沿SIJ连线的中点)，B点(A、C间的中点)，D点(C、E两点间的中点)。用游标卡尺测量B、C、D点与L4神经前支外缘间的水平距离。以游标卡尺测量SIJ的长度。用直径2cm的环钻，以C、D连线中点为中心钻孔，环钻的长轴与SIJ关节面方向一致，与矢状面成18°-23°的角。环钻钻入38.0 mm后，根据骨盆标本大小，每钻入0.5圈或1圈，目测和测深器相结合，观察环钻是否钻破(钻出)了骨洞侧壁或底壁的骨皮质，并以游标卡尺测量骨洞深度，若环钻未钻出骨皮质，继续钻入，直至骨洞侧壁或底壁的骨皮质被突破，以出现骨皮质突破前一次的骨洞深度作为此处最大可钻孔深度。上述指标的测量，每一步骤均测量3次，取平均值。
　　 二、另外选取死亡后半年至1年甲醛固定湿润成人骨盆标本(包括L5椎体和股骨上1/3)14具(男10具，女4具)，年龄25-55岁，X线片证实无肿瘤、炎症、外伤引起的骨质破坏和解剖学变异。分为融合器组和对照组，每组7例标本(融合器组标本编号1-7，对照组编号1-7)。实验前用生理盐水浸泡标本24 h。剔除标本所附着的肌肉等软组织。融合器组和对照组先进行双侧SIJ完整状态下的生物力学测试。测试完成后，融合器组、对照组均切断右侧SIJ全部韧带，左侧SIJ全部韧带完整保留。融合器组和对照组均保持耻骨联合、双侧髋关节囊和韧带的完整性。用线锯沿关节面锯开SIJ，建立SIJ脱位模型。刮除关节软骨，将3孔的重建钢板2块塑形后横跨SIJ进行固定，其中一块要置于弓状线上缘附近，另一块置于骶髂关节的中上部。钢板的骶骨侧用一枚松质骨螺钉固定，髂骨侧用2枚松质骨螺钉固定。在左侧髂嵴上取松质骨植入SIJ间隙。用配套工具中的绞刀在SIJ处以C、D连线中点为中心绞入SIJ，然后攻丝，以配套工具中的植入器旋入融合器，取松质骨装入融合器。对照组同样用二枚3孔钢板固定，以三面有骨皮质的髂骨骨块代替融合器植入SIJ，在SIJ其余部位亦植入松质骨，此组取骨处亦在左侧。将已完成融合术标本放在特制夹具上，灌注自凝牙托粉，包埋固定L5椎体和两侧股骨。每具标本右侧SIJ的周围取9个应变测量位点。SIJ的位移，采用高精度光栅位移传感器测量。标本固定在实验机器上后，骶骨前面与实验台面保持60°倾斜角。应变片和位移计就位后，标本接受3个循环的0-900 N轴向压缩(垂直载荷)和-7-7 N·m轴向扭转的连续载荷。垂直载荷达到900 N后，在该负荷基础上施加逆时针、顺时针方向扭转力，扭矩为7 N·m，记录标本的应变值、位移值。生理载荷作用下的力学参数测量完毕之后，对不同内固定系统的标本进行极限载荷测试。
　　 数据输入计算机，以SPSS15.0统计软件分析处理，P<0.05表示差异有统计学意义。
　　 结果：一、B点到L4神经前支外缘的距离(mm，下同)为：19.10±2.36；C点到L4神经前支外缘的距离为：16.63±2.39；D点到L4神经前支外缘的距离为：14.29±1.97。SIJ长度为(cm)：5.54±0.39，可用于植入融合器的深度为：4.60±0.30。L4神经在上半部行程中与骨面之间有腰大肌纤维存在，神经离开腰大肌后为大量脂肪组织包裹，有一定的活动度；L5神经根紧贴骶骨翼骨面行走，神经周围有致密的纤维结缔组织包裹，较紧张，活动度小。髂腰动脉是位于SIJ前方的主要血管。本研究中，11具标本其髂腰动脉发自髂内动脉干，7具发自臀上动脉。
　　 二、设计出8种尺寸融合器，以圆锥体底面圆形的直径和圆锥体的棱长来表示，单位为mm。底面圆直径为20mm和18mm的融合器，其上截面圆直径为10 mm；底面圆直径为16和14 mm的融合器，其上部截面圆直径为9 mm。计有20×40，20×30，18×40，18×30，16×40，16×30，14×40，14×308种。有一套与融合器相配套操作工具，共8种规格。
　　 三、所有内固定物均准确植入，未发现内固定物移出骶骨和髂骨和/或内固物进入骶孔，生理载荷下生物力学测试完成后未见内固定松动。在一定范围内，随着载荷增加，应变值也增加。融合器组和对照组的应变和位移的差别有统计学意义(P<0.05)。同一标本在完整状态下，逆时针和顺时针方向扭转，SIJ水平位移差别无统计学意义(P>0.05)。内固定后的二组标本在顺时针扭转时，每组标本均有SIJ后下方间隙增大，最大间隙达5.32 mm，具体见表7，8。逆时针扭转时SIJ前方间隙亦有增大，融合器组数值为(mm)：0.85±0.14，对照组为1.02±0.16：缝隙较小，二组比较，差别无统计学意义(P>0.05)。融合器组极限载荷大于对照组(P<0.05)。
　　 结论：一、SIJ从后上至前下的不同平面到L4神经前支的距离逐渐减小，所测B、C、D点中，B点距神经最远，C点次之。第一块钢板应放置在骶骨翼的下部，第2块钢板可放置骶骨翼的中上部。骶骨翼侧安放钢板的1孔，另外2孔置于髂骨侧。骶骨侧螺丝钉应选择长度在3.5cm以上的松质骨螺丝钉，螺丝钉头部向内成20°左右的角度。在放植了2枚钢板后，SIJ只能容纳一枚融合器。
　　 二、融合器放在SIJ的中间稍偏下部位，置于二块钢板中间位置。钢板螺丝钉加融合器的内固定方式，其生物力学性能优于钢板螺丝钉加植骨的内固定方式，在抗垂直载荷时，有显著性差异。抗扭转时，钢板螺丝钉加融合器的内固定组合，其生物力学性能优于钢板螺丝钉加植骨块的组合。但是，融合器组与SIJ完整组相比，有显著性差异。此结果提示，术后早期应限制患者转身运动。融合器在尚未达到其极限载荷前，钢板螺丝钉已达到其极限载荷，融合器能满足和钢板螺丝钉组合应用的设计要求。本实验仅进行内固定器械稳定性研究，器械的耐疲劳性能还需经过临床长期观察验证，我们将在进一步的动物实验和临床研究中对内固定器械作出更全面、客观的评价。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

符号说明

前言

第一部分 骶髂关节的相关测量及融合器的设计

材料与方法

结果

讨论

结论

附图表

参考文献

第二部分 融合器的生物力学测试

材料与方法

结果

讨论

结论

附图表

参考文献

第三部分：文献综述

参考文献

致谢

攻读博士学位期间论著及科研课题

学位论文评阅及答辩情况表

外文论文