枕颈融合术后下颈椎曲度异常的生物力学和临床研究

摘要

自上世纪30年代第一例枕颈融合手术报道以来，枕颈融合手术已有了长足的发展，在恢复枕颈交界区稳定性、提高植骨融合率及维持复位等方面均取得了令人满意的效果。但近年来，部分患者枕颈融合术后出现下颈椎曲度异常，严重者出现后凸畸形或半脱位，有的甚至需要二次手术治疗，从而引起了临床医生的关注。目前关于枕颈融合术后出现下颈椎曲度异常的研究，主要集中于影像学对枕颈角（O-C2角）与下颈椎曲度（C2-C7角）的观察随访，而其生物力学机制尚未得以阐明。另外，在离体生物力学研究中，由于标本的离断，O-C2角的测量难以实现，而后枕颈角(POCA角)的使用却不受影响，但有文献指出POCA角的可靠性尚有待进一步验证。　　目的：　　1、通过多人重复测量及统计分析，验证POCA角的可靠性。　　2、通过人尸体颈椎标本的离体生物力学研究，分析不同的POCA角对下颈椎各节段的运动范围(ROM)和椎间压力(IDP)的影响，揭示枕颈融合术后下颈椎曲度变化的生物力学机制，为枕颈融合手术术中POCA角固定大小的选择提供重要的理论依据。　　3、通过临床随访研究，对枕颈融合手术前、后以及最后一次随访时的O-C2角和POCA角以及C2-C7角的关系进行评价，揭示POCA角的临床意义。　　方法：　　1、由3名资深骨科医生对30名健康志愿者以及30名罹患枕颈部疾患需行枕颈融合手术患者的中立位颈椎侧位X光片的O-C2角及POCA角进行测量、记录。间隔至少两周以后相同的3名医生再次测量、记录，两次记录分别用不同的文档，避免影响测量结果的真实性。通过计算组内相关系数(ICC)，统计分析每名医生前后两次测量之间的复测信度（intra-observer ICC）及3名医生测量之间的观察者间信度(inter-observer ICC)，并对健康组和疾病组的O-C2角及POCA角进行统计分析。　　2、选用8具新近死亡的青壮年颈椎标本作为实验材料，应用强生辛迪思(DePuy Synthes)公司的枕颈融合系统，以及生物力学试验机、OptiTrack(@)运动捕捉系统、060型微型压力传感器及与之适配的P3型应变测量仪和记录器等实验工具，使用混杂测试模式模拟颈椎三维运动。其中枕颈固定节段为枕骨(C0)、枢椎(C2)及第三颈椎(C3)。测试分为6种工况分别进行，其中第1种是未行内固定的正常组，其余5种是枕颈固定时将POCA角固定于不同角度的实验组，分别为:1、中立位组(POCA=111°)，2、中立位-SD组(POCA=101°)，3、中立位+SD组(POCA=121°)，4、中立位-2SD组(POCA=91°)，5、中立位+2SD组(POCA=131°)。实验中对各运动节段(C3/4、C4/5、C5/6、C6/7)在前屈、后伸、左旋及左侧弯等4个方向上的运动范围(ROM)以及椎间压力(IDP)进行监测记录。对正常组和各实验组在各个运动方向上的ROM以及IDP进行统计分析比较。　　3、对2005年1月到2016年12月之间在海军军医大学第二附属长征医院骨科脊柱病区收治的由同一名手术医生行枕颈融合手术治疗的30名患者进行回顾性研究。统计其术前、术后第二天以及最后一次随访时的中立位颈椎侧位X光片的O-C2角、POCA角、C2-C7角等三个参数。比较、分析O-C2角、POCA角、C2-C7角之间的相关性和变化趋势。　　结果：　　1、本研究中健康组的O-C2角为:19.72°±6.80°，POCA角为:111.13°±9.71°;疾病组O-C2角为:7.12°±11.70°，POCA角为:121.23°±14.64°;两组间有的统计学差异(P＜0.001，P=0.003)。3名医师对健康组O-C2角测量的复测信度分别为:0.975、0.948和0.974，观察者间信度为:0.983;对POCA角测量的复测信度分别为:0.984、0.856和0.945，观察者间信度为:0.948。3名医师对疾病组的O-C2角测量的复测信度分别为:0.990、0.988和0.986，观察者间信度为:0.995;对POCA角测量的复测信度分别为:0.998、0.997和0.997，观察者间信度为:0.999。　　2、枕颈固定以后，C0到C3之间各个方向的ROM较正常组显著减小，而C3-C7各节段间在各个方向上的ROM较正常组均有显著增加。而POCA角的改变，四个方向的测试中，其对前屈和后伸的影响最为显著，且各节段ROM的变化趋势相似。其中，在前屈方向上，随着POCA角的增大，各节段的ROM随之减小;而后伸方向上，趋势相反，随着POCA角的增大，各节段的ROM随之增大。而POCA角固定于中立位时，虽然各节段前屈、后伸时的ROM虽然仍明显大于正常组，但未出现POCA角过小时前屈方向上和过大时后伸方向上的极度增大的活动度。虽然施加内固定以后，各实验组在左侧弯及左旋转方向上的ROM均显著增加，但POCA角的改变对这两个方向上的ROM均无显著影响。而IDP的测试结果仍可看出POCA角对前屈、后伸影响的趋势，随着POCA角的增大，各节段前屈时IDP呈现减小的趋势;同样各节段后伸时IDP也呈现减小的趋势。　　3、枕颈融合手术治疗以后患者症状均获得明显改善;术前O-C2角与POCA角、C2-C7角呈负相关，POCA角与C2-C7角呈正相关;术后、末次随访时的O-C2角、POCA角及C2-C7角均较术前获得改善;末次随访时的O-C2角、POCA角及C2-C7角和术后之间无明显差异，术后及末次随访时的O-C2角与POCA角、C2-C7角呈负相关，而POCA角与C2-C7角之间无显著相关;末次随访时O-C2角的变化值和末次随访时POCA角的变化值、末次随访时C2-C7角的变化值之间呈负相关，末次随访时的POCA角变化值与C2-C7角变化值之间呈正相关。　　结论：　　1、健康组和疾病组之间的O-C2角和POCA角均存在显著差异。这两种测量方法对健康人群及罹患枕颈部疾患的人群的枕颈序列的评估均有较高的复测信度和观察者间信度。POCA角是一种临床实用性强、可靠性高的枕颈序列观测指标，可用于临床及实验研究。　　2、枕颈固定以后，固定节段的ROM显著减小，而其余运动节段均出现代偿性活动增加。POCA角中立位固定时，相较于过曲和过伸位固定，其在前屈后伸时可避免出现极度增大的活动度，且各运动节段的椎间压力也近似正常。因此，枕颈固定时，POCA角固定在中立位的111.13°±9.71°左右可获得最佳的生物力学环境。　　3、枕颈融合手术可有效改善枕颈序列并维持复位。POCA角是全颈椎序列的一个重要参数，它的变化与O-C2角的变化呈负相关，与C2-C7角的变化呈正相关。为减少枕颈融合术后下颈椎序列异常的发生，术中不应只简单过度后伸复位，应对POCA角的选择持谨慎态度，应全面考量颈椎的整体序列。对于术前下颈椎曲度较小的患者，术中固定时不宜将POCA角较术前作较大幅度的减小。

目录

声明

摘要

中英文缩略词表

前言

第一部分 后枕颈角的可靠性研究

材料和方法

结果

讨论

第二部分 枕颈融合术后下颈椎曲度异常的离体生物力学研究

材料和方法

结果

讨论

第三部分 枕颈融合术后下颈椎曲度异常的临床研究

材料和方法

结果

讨论

全文总结

综述

参考文献

在读期间发表论文和参加科研工作情况

致谢