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不同设计可注射椎弓根螺钉机械强度力学研究
目的 通过力学实验评价不同设计可注射椎弓根螺钉的机械强度,筛选出符合人体脊柱内固定强度要求的设计螺钉. 方法 制作6种不同设计的可注射椎弓根螺钉,设计一为120°的6孔螺钉,设计二为120°的9孔螺钉,设计三为120°的3孔螺钉,设计四为180°的4孔螺钉,设计五为180°的6孔螺钉,设计六为180°的间隔4孔螺钉. 将设计一至设计六(6种设计)螺钉依次分为A、B、C、D、E、F组,普通螺钉为对照组. 对螺钉的颈部及侧孔段近端等不同受力点进行三点弯曲实验,测量螺钉不同部位的大弯曲载荷(MBL),观察螺钉弯曲和断裂后的残骸. 结果 力学测试结果表明,A组和B组螺钉侧孔段近端受力点处的MBL均显著低于C组、D组、E组、F组和对照组,差异均有统计学意义( P<0. 05 );C组、D组、E组、F组及对照组的螺钉侧孔段近端受力点处MBL间比较,差异无统计学意义(P>0. 05). A组和C组螺钉颈部的MBL均显著低于B组、D组、E组、F组和对照组螺钉(P<0. 05);而B组、D组、E组、F组及对照组螺钉颈部MBL间比较,差异无统计学意义(P>0. 05). 三点弯曲实验后,螺钉均发生明显变形或断裂,对照组及A~F组的所有螺钉颈部受压后弯曲或断裂均发生在受压点处. A~F组的可注射螺钉在侧孔段近端受压时,螺钉的变形或断裂均发生在受压点相邻的侧孔处;而对照组的普通螺钉在同样的部位受压时,弯曲或断裂均发生在受压点处. 结论 通过力学实验发现,设计四螺钉(180°的4孔螺钉)、设计五螺钉(180°的6孔螺钉)和设计六螺钉(180°的间隔4孔螺钉)的抗折弯性能与普通螺钉接近,在螺钉抗折弯性能方面可以达到脊柱后路内固定的要求.
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PMMA剂量和分布对重度骨质疏松人工骨中椎弓根螺钉稳定性的作用研究
目的 比较骨水泥(PMMA)的不同注射剂量和分布规律对重度骨质疏松(OP)人工骨中可注射螺钉固定强度的作用,分析螺钉固定强度与PMMA注射剂量、分布规律之间的相关关系.方法 重度OP人工骨模块随机分为A(180°-4孔螺钉),B(180°-6孔螺钉),C(180°-间隔4孔螺钉),D(普通椎弓根螺钉)4个螺钉组,每组又随机分为0、1、2、3剂量组(0、2.0、2.5、3.0 mL PMMA).同法制备钉道后,A、B、C组中分别拧入A、B、C 3种可注射螺钉并注射不同剂量PMMA,D组向钉道内注射不同剂量PMMA后再拧入普通椎弓根螺钉.X线检查PMMA分布情况,测量螺钉的大轴向拔出力(Fmax).结果 X线检查显示,A1～A3组中PMMA包裹螺钉的前1/3,B1～B3组和C1～C3组中PMMA包裹螺钉的中1/3,D1～D3组中PMMA相对均匀地包裹螺钉的全长.两因素方差分析显示,PMMA剂量和分布两个因素对Fmax均有影响(P<0.05),但PMMA剂量和分布两者之间无明显的相互作用(P>0.05).在相同螺钉组间,2.0 mL和2.5 mL PMMA组、2.5 mL和3.0 mL PMMA组的Fmax比较差异均无统计学差异(P>0.05),但3.0 mL PMMA组的Fmax高于2.0 mL PMMA组(P<0.05).A1组中Fmax低于D1组(P<0.05),其余相同剂量组间的Fmax比较差异均无统计学意义(P>0.05).结论 PMMA可提高重度OP人工骨中椎弓根螺钉的稳定性,PMMA的剂量及分布对螺钉稳定性有影响.在重度OP人工骨模块中,推荐使用A组的180°-4孔螺钉或B组的180°-6孔螺钉,可注射螺钉注射3.0 mL PMMA来强化螺钉的稳定性.
