胸腰椎椎体骨-螺钉界面剪切载荷的生物力学研究

目的：在胸腰椎脊柱前路手术中，术中术后常见椎体钉切割椎体而松动或拔出，尤其是骨质疏松的病人。通过生物力学实验，探讨胸腰椎椎体所能耐受前路椎体钉的最大剪切力、相关螺钉位移值及其与椎体骨密度的关系。方法取8具新鲜成人尸体胸腰段脊柱标本获取32个单个椎体标本并测量骨密度值，椎体钉置于椎体中心点并穿透对侧皮质固定，随机分成实验组和对照组，实验组先行剪切载荷，再行拔出载荷，对照组只行拔出载荷，记录最大剪切力和最大轴向拔出力，实验后观察椎体破坏和钉道情况。结果实验组钉道较对照组宽，以螺钉尖为顶点成扇形扩大，螺纹内只有少量骨屑。椎体能承受的最大剪切力为（536.63±82.99）N，相对应的螺钉位移为（8.79±1.08）mm。线性回归分析显示最大剪切力、螺钉位移值与椎体骨密度值之间具有相关性（P<0.01），相关系数（r）分别是0.958、-0.933。实验组与对照组的骨密度值统计学上差异无统计学意义（P>0.05）。实验组与对照组的最大轴向拔出力，两者差异有统计学意义（P<0.01）。结论胸腰椎椎体能承受椎体钉的最大剪切力与椎体骨密度呈正相关，相应螺钉位移值与椎体骨密度呈负相关。胸腰椎前路手术行脊柱畸形的矫正力量也是影响骨—螺钉界面固定强度的重要因素。