改良Galveston技术的数种改良方式用于骶骨次全切除术后重建的生物力学研究及临床应用

摘要

研究背景高位骶骨肿瘤的治疗常常需要行骶骨次全切除术，不同程度地破坏骶髂关节及其周围结构，术后患者需长时间卧床，并易留下腰痛等后遗症。随着材料科学的发展，目前术后应用器械进行重建的病例越来越多，有效减少了患者术后卧床时间，改善了生活质量。改良Galveston技术(Modified Galveston Technique，MGT)是目前临床应用最多的腰骶部重建方法之一。Gokaslan等在最初提出利用这一方法进行腰骶部重建时，建议重建时采用6枚椎弓根螺钉双侧固定L3-5节段的下腰椎，并且要放置2-3根横连接。但在实际工作中由于种种原因，MGT的临床使用并非完全按照其标准的方式实施，例如有的医师会根据患者的经济能力和病情而酌情减少横连接以及腰椎椎弓根螺钉的数目，或者对于单侧骶髂关节破损的患者只进行单侧重建等等。这样能够节省治疗费用、简化手术操作步骤并减少患者的创伤，但缺乏长期的临床随访以及足够的生物力学依据。 研究目的探讨临床上出现的非标准MGT的生物力学特性，进而寻找一种更加符合生物力学原理的腰骶部重建方式，以期为临床应用提供一定的依据和参考。 研究方法： 临床随访：对临床病例的功能效果进行随访，对比末次随访与术后即刻的X线片，利用国际保肢学会(International Society of Limb Salvage，ISOLS)制定的骨与软组织肿瘤术后功能重建评分表(下肢)对患者进行问卷调查，记录各项评分。 生物力学研究：建立完整(Intact)、骶骨次全切除术后(Defect)以及MGT重建后(Recon)的三维有限元模型，利用生物力学实验以及文献对比的方法，对所建的三维有限元模型进行验证。然后再(1)对Recon模型进行修改，在垂直压缩、前屈、后伸、左弯和右旋5种工况下进行计算，探讨横连接以及腰椎椎弓根螺钉的数目和位置对MGT重建的稳定性的影响：(2)对Intact模型进行修改，建立单侧骶髂关节损坏后行单侧固定重建(1SF)和双侧固定重建(2SF)的三维有限元模型并计算，对单侧骶髂关节损坏后行单侧MGT重建的方式进行探讨；(3)提出一种新型的四棒内固定方式，利用三维有限元分析的方法将其与传统的MGT进行对比。 结果： 临床随访：重建后患者功能满意，各固定组之间疼痛、功能、心理承受、支持物、行走和步态评分之间无明显差别，并发症主要并发症为切口感染、脱棒和腰部僵直感。 生物力学研究：(1)横连接的数目和位置对于垂直压缩、前屈、后伸和左弯四种工况下的刚度没有影响。与不使用横连接相比，使用1根横连接后内固定系统的扭转刚度的增加较为明显；与使用1根横连接相比，使用2或3根横连接时扭转刚度的增加幅度相对较小，在L5椎弓根螺钉下方使用横连接可能会增加内固定系统的最大应力；与仅固定L5椎体时相比，增加L4的椎弓根螺钉能够明显提高内固定系统在屈、后伸、左弯和右旋四种状态下的刚度，但继续增加L3的椎弓根螺钉并不继续增加内固定系统的刚度。(2)单侧固定能够限制骶髂关节的活动，但没有双侧固定时明显。器械上的应力分布形式基本相同，但单侧固定模型的棒和髂骨钉上的应力峰值较大。(3)在骶骨次全切除时，新型四棒内固定方式的在各方向上的刚度都要大于MGT重建，但器械上的最大应力要大于MGT重建；在全骶骨切除时，新型四棒内固定方式的位移和最大应力都要远远小于传统的MGT重建方式。 结论： 各种非标准的MGT方式均可以有效增强腰骶部的稳定性，促进患者早期活动，减少卧床相关并发症。但腰椎固定节段过少可能会增加术后脱棒的风险，腰椎固定节段过多则可能会引起明显的腰部僵直感。增加横连接能够增强内固定系统的扭转刚度，增加椎弓根螺钉的数目能够增强内固定系统在屈伸、侧弯和扭转状态下的刚度。根据本研究的结果，推荐“L4-5双侧椎弓根螺钉+1根横连接(位于L5椎弓根螺钉上方)”的重建方式。单侧固定在术后早期能够起到足够的固定作用，但与双侧固定比较，骶髂关节的活动幅度相对较大，可能会降低器械抗疲劳寿命，并且L5椎弓根螺钉至髂骨钉之间的钛棒以及髂骨钉尾部的应力也显著增加，加大了钉棒断裂的风险。新型四棒内固定重建腰骶部能够显著增加腰骶部的稳定性，在骶骨次全切除时会由于应力遮挡而使新型四棒内固定方式上的最大应力值较大，在全骶骨切除时则能够大大降低器械上的应力。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文简称及缩略词表

声明

前言

第一部分非标准改良Galveston技术重建的临床随访

临床资料

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分腰骶部三维有限元模型的建立

背景与原理

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第三部分腰骶部三维有限元模型的验证

实验材料与方法

结果

讨论

参考文献

第四部分非标准改良Galveston技术的三维有限元分析

一、横连接数目及位置的影响

1. 材料与方法

2. 结果

二、椎弓根螺钉数目的影响

1. 材料与方法

2. 结果

三、讨论

四、结论

参考文献

第五部分改良Galveston技术单侧重建重建骶髂关节的三维有限元分析

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第六部分新型四棒内固定方式重建腰骶部的三维有限元分析

材料与方法

结果

讨论

参考文献

综述：骶骨肿瘤术后腰骶部的重建

就读期间所发表论文

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