目的:比较半螺纹、双螺纹、全螺纹C2椎弓根拉力螺钉系统固定治疗枢椎环骨折的生物力学特性,为临床选择椎弓根螺钉提供参考.方法:获取1名28岁健康成年男性志愿者的C0～C3节段薄层CT扫描数据,建立正常颈椎C0～C3节段三维六面体网格有限元原始模型.参照既往枢椎环骨折C2椎弓根骨折分型,通过弱化网格单元强度的方法在原始模型上建立A、B、C三种枢椎环骨折模型:A型骨折模型,双侧椎弓根对称性骨折;B型骨折模型,单侧上关节突及椎体后壁骨折,伴对侧椎弓根骨折;C型骨折模型,双侧上关节突骨折,伴椎体后壁骨折.分别用单螺纹、双螺纹及全螺纹椎弓根拉力螺钉系统模拟固定C2-3节段,在模型枕骨髁部施加50N垂直向下压力模拟头颅重力,同时施加1.5N·m力矩使模型加载前屈、后伸、侧屈及旋转四种生理载荷,比较各固定模型在各工况下节点路径上的位移及应力分布情况.结果:固定A型骨折模型后,单螺纹螺钉在各工况下节点路径上的最大位移均小于双螺纹螺钉和全螺纹螺钉;固定B型骨折模型后,单螺纹及双螺纹螺钉各工况下节点路径上的最大位移小于全螺纹螺钉,单螺纹螺钉在前屈、后伸工况下节点路径上的最大位移小于双螺纹螺钉,在侧屈及旋转工况下节点路径上的最大位移大于双螺纹螺钉;固定C型骨折模型后,单螺纹螺钉各工况下节点路径各方向上的最大位移均大于双螺纹螺钉和全螺纹螺钉.固定不同类型骨折的应力极值,A型骨折模型,单螺纹螺钉的应力极值最小,全螺纹螺钉在前屈及后伸工况下应力极值大于双螺纹螺钉,侧曲与旋转小于双螺纹螺钉;B型骨折模型,除旋转工况外,单螺纹螺钉的应力极值均最小;C型骨折模型,单螺纹螺钉的应力极值最小,全螺纹螺钉的应力极值最大.单螺纹螺钉应力主要集中在骨折断端附近及尾端钉帽与椎体表面接触区域,应力极值在骨折断端螺杆处;双螺纹螺钉和全螺纹螺钉应力主要集中在头端螺纹与尾端螺纹,钉帽与椎体后表面接触部位应力较小,应力极值在尾端螺纹与骨皮质交接处.结论:单螺纹螺钉固定B型骨折椎体后壁及上关节突一侧及C型骨折的生物力学效果更佳;双螺纹螺钉固定A型骨折及B型骨折椎弓根骨折一侧生物力学效果更好;全螺纹螺钉在固定所有骨折类型的生物力学性能均不及单螺纹和双螺纹螺钉.

目的 探讨不典型Hangman骨折(atypical Hangman fracture,AHF)的分型及治疗.方法 按自定义标准,根据骨折形态,将AHF分为,A1型:一侧椎体后壁+对侧关节突间部(下称椎弓根)骨折;A2型:一侧椎体后壁+对侧关节突或(和)椎板骨折;B1型:双侧椎体后壁骨折,骨折线平行于椎体后壁;B2型:双侧椎体后壁骨折,一侧骨折线平行于椎体后壁,另一侧骨折线垂直于椎体后壁.将Levine-Edwards分类中的Ⅱ、Ⅱa和Ⅲ型骨折(无论是否合并脊髓损伤)以及合并脊髓损伤的Ⅰ型骨折(MRI显示C2-3之间信号异常)归为不稳定性骨折,其余为稳定性骨折.对稳定性骨折采用保守治疗,不稳定骨折采用手术治疗.结果 2006年1月至2016年5月,AHF患者51例,合并神经功能损伤12例.颈托固定4～6周的稳定性骨折13例(A1型12例,B1型1例),手术治疗的不稳定性骨折38例(A1型18例,A2型14例,B1型4例,B2型2例).采用后路C2拉力螺钉+C3螺钉固定A1型11例,A2型10例,B1型2例,B2型1例;单纯后路C2拉力螺钉固定A1型3例;后路C1-3椎弓根固定A1型1例,B1型1例;前路C2-3融合钢板固定A1型3例,A2型4例;前路C2-3钢板+后路C2拉力螺钉固定B1型1例,B2型1例.本组在C2椎弓根置入拉力螺钉31例58枚:A1组15例成功置入中螺纹14枚,短螺纹14枚,因钉道破坏松动置钉失败1例(2枚,中、短螺纹各1枚);A2组10例置入长螺纹10枚、短螺纹10枚;B组6例置入拉力螺钉10枚,B1型4例成功置入短螺纹螺钉6枚,因钉道松动出血置入失败1例(2枚);B2型2例成功置入短螺纹螺钉4枚.随访12～86个月,平均26个月,合并神经功能损伤12例患者脊髓功能明显改善.13例保守治疗患者获得C2椎弓骨性愈合.除外前后联合固定2例,后路手术29例,前路手术7例,无论是C2椎弓骨折的延长型畸形愈合,还是C2-3成角移位畸形,后路固定均明显优于前路C2-3钢板固定.前后路联合的2例和后路C1-3内固定的2例C2椎弓和椎间关节愈合良好.结论 将AHF分为两类四型,有利于对骨折损伤形态学、损伤机制、骨折稳定性和脊髓损伤进行判断.对不稳定性AHF采用经后路C2拉力螺钉结合C3椎弓根固定更有利于枢椎环骨折的复位固定,也有利于C2-3序列的恢复和维持.

背景:单节段普通C2椎弓根钉在治疗Hangman骨折时存在拉力较弱、双枚螺钉孤立固定稳定性差的特点.目的:应用三维有限元方法分析3种后路单节段内固定方式治疗Ⅱ型Hangman骨折的生物力学性能,探讨新型内固定系统在治疗Ⅱ型Hangman骨折中的应用价值.方法:通过CT扫描获取1例健康成年男性上颈椎的影像学数据资料,利用Mimics 10.01、Abaqus 6.12等软件,建立正常的上颈椎(C0-3)的三维有限元模型并行有效性验证.基于有效性验证的基础上,首先建立Ⅱ型Hangman骨折模型,然后建立3种内固定模型:模型A:普通椎弓根螺钉内固定模型;模型B:新型双螺纹中空椎弓根螺钉内固定模型;模型C:新型双螺纹中空万向椎弓根螺钉+"Ω"形横连内固定模型,比较各模型在不同工况下的三维活动度和螺钉所受应力情况.结果 与结论:①3种内固定方式下C0-3各节段在不同工况下的三维活动度与正常模型相差较小,相差最大的在C2-3扭转方向上,模型A、B、C较正常模型分别增大了0.6°、0.8°及0.8°,且3种内固定模型与正常模型之间三维活动度相比差异无显著性意义(P>0.05);②3组内固定植入物各工况下最大应力的大小顺序均为:A组>B组>C组,且螺钉应力集中点在骨折线部位,经统计学分析3种内固定模型的最大应力差异有显著性意义(P<0.05);③提示新型双螺纹中空万向椎弓根螺钉+"Ω"形横连内固定方式具有更优良的抗疲劳特性,且能最大程度地保留颈椎生理活动度,是一种可用于治疗Ⅱ型Hangman骨折的内固定方式.

目的:应用有限元模型分析半螺纹椎弓根拉力螺钉和全螺纹椎弓根拉力螺钉后路固定枢椎环骨折的生物力学稳定性,为临床椎弓根拉力螺钉的选择提供理论参考.方法:选取1例28岁健康成年男性志愿者,采用256排螺旋CT对其从C0～3节段进行薄层扫描,扫描层厚0.625mm.利用Mimics 20、3-matic 13.0及Ansys16.0,建立正常C0～3节段三维六面体网格有限元模型(FE/Intact)并与体外实验及其他模型文献数据进行有效性对比验证;在已验证的模型上通过弱化网格单元强度的方法模拟建立三种枢椎环骨折模型(FE/FractureA、B、C);分别建立半螺纹椎弓根拉力螺钉及全螺纹拉力内固定模型,用两种不同螺钉分别固定FE/FractureA、B、C骨折模型,进行边界约束后分别施加前屈、后伸、侧屈、旋转四种生理载荷,比较各模型在不同工况下三维活动的角位移(range of motion,ROM)及骨折端节点位移变化.结果:建立的有限元模型外观逼真,几何相似性好,经验证有效.在相同条件下FE/Fracture A、B、C模型三维活动度较FE/Intact模型明显增大.半螺纹椎弓根拉力螺钉模拟固定FE/Fracture A后模型前屈、后伸、侧屈及旋转方向上C2～3 ROM分别为2.9°、2.2°、2.0°、1.8°,较固定前的7.8°、5.8°、4.8°、3.6°相比,为固定前的37.18％、37.93％、41.67％、50.00％;而相同情况下,全螺纹椎弓根螺钉C2～3 ROM分别为3.0°、2.3°、2.1°、1.9°,为固定前的38.46％、39.66％、43.75％、52.78％.半螺纹椎弓根拉力螺钉模拟固定FE/Fracture B后模型各工况下C2～3 ROM分别为3.2°、2.4°、2.3°、2.5°,较固定前的8.1°、6.2°、5.0°、4.0°相比,为固定前的39.51％、38.71％、46.00％、62.50％;而相同情况下,全螺纹椎弓根螺钉C2～3 ROM分别为3.3°、2.4°、2.5°、2.6°,分别为固定前的40.74％、40.32％、48.00％、65.00％.半螺纹椎弓根拉力螺钉模拟固定FE/Fracture C后模型各工况下C2～3 ROM分别为3.6°、3.0°、2.8°、2.5°,较固定前的8.9°、6.3°、5.7°、4.6°相比,分别为固定前的40.45％、47.62％、49.12％、54.35％;而相同情况下,全螺纹椎弓根螺钉C2～3 ROM分别为3.7°、3.3°、2.9°、2.7°,分别为固定前的41.57％、52.38％、50.88％、58.70％.同一种骨折模型中,将两种螺钉固定后所得节点位移采用Wilcoxon符号秩检验,两组差异具有统计学意义(P＜0.05),半螺纹椎弓根拉力螺钉内固定系统在固定枢椎环骨折端和限制骨折端位移方面效果优于全螺纹螺钉.结论:半螺纹椎弓根拉力螺钉固定枢椎环骨折较全螺纹椎弓根拉力螺钉提供较强的生物力学稳定性,能够满足C2～3节段正常生理活动,达到稳定骨折断端以重建上颈椎稳定性的目的.