腰椎峽部裂翼狀記憶合金節(jié)段內固定器的實驗研究.pdf

1、研究背景 腰椎峽部裂(lumbarspondylolysis，LS)為腰椎一側或兩側椎弓上下關節(jié)突之間的峽部骨質缺損不連續(xù)，亦稱椎弓峽部裂或峽部不連。該疾病是一種常見的脊柱疾病，在我國的發(fā)病率為4％～6％，某些特殊人群如運動員則高達20％，一般無癥狀；然而在一部分患者當中，峽部裂可引起慢性下腰痛。隨著我國生活水平的逐步提高，參與高強度、高難度體育運動的人數逐漸增多，尤其是青少年，導致腰椎峽部裂的發(fā)生率有所上升。 盡管許多

2、專家贊同腰椎峽部裂應首先考慮非手術治療，但峽部裂的具體治療方法目前還存在爭議。大部分學者認為腰椎峽部裂患者通過非手術治療即可控制癥狀及維持患椎節(jié)段活動功能，僅有少部分患者因持續(xù)疼痛或滑脫趨勢需要手術治療?？捎袑W者指出非手術治療雖可取得良好的療效，但只有極少數患者能獲得峽部缺損骨性融合。也有學者報道早期發(fā)現(xiàn)的單側峽部裂患者通過保守治療峽部缺損獲得了骨性融合，同時也指出雙側峽部裂患者隨著時間的推移，患椎可發(fā)生進一步退變以及發(fā)生滑脫。由于腰椎

3、峽部裂患者脊柱不穩(wěn)定因素長期存在，局部形成的剪力會導致脊柱滑脫并進行性加重，形成椎管狹窄，引起馬尾神經根受壓、牽拉而產生更嚴重的臨床癥狀。 腰椎峽部裂手術治療主要適應于腰痛癥狀嚴重和/或有神經受損表現(xiàn)，經正規(guī)非手術治療效果差、癥狀反復者。由于腰椎峽部裂術后外固定往往需要較長時間且固定效果并不可靠，多數學者主張采用有效的內固定方法。因跨節(jié)段內固定對脊柱存在種種不良影響，故近年來多主張采用節(jié)段內固定的方法治療腰椎峽部裂。 近

4、年來出現(xiàn)了許多新的節(jié)段內固定方法，但多數是基于峽部螺絲釘固定法、橫突棘突鋼絲捆綁法、鉤螺釘固定法三種傳統(tǒng)內固定方法。由于上述方法治療腰椎峽部裂仍有許多不足之處，我們從1998年開始研制的雙側弧形記憶合金節(jié)段內固定器，使腰椎峽部裂的節(jié)段內固定治療獲得較大進步。然而尚存在不足，適應證狹窄及仍有脫鉤現(xiàn)象等限制了其臨床應用。為克服上述缺點，擴大臨床適應證，促進形態(tài)記憶合金節(jié)段內固定器的推廣應用，我們充分利用形態(tài)記憶合金的材料優(yōu)勢，緊密結合腰椎峽

5、部裂解剖學及生物力學特征，重新研制了一種整體型腰椎峽部裂翼狀記憶合金節(jié)段內固定器(wing-likememoryalloyintrasegmentalfixator，WMAIF)。通過材料力學測試及生物力學實驗表明：該節(jié)段內固定器符合腰椎峽部裂的生物力學及解剖學特征，能夠恢復峽部裂腰椎的穩(wěn)定性，維持牢固的固定。 本課題擬應用WMAIF的設計參數、材料特性及ANSYS8.0軟件建立一個WMAIF的三維有限元模型，用以對其抗拉強度及

6、應力分布進行研究，為WMAIF的臨床應用提供生物力學基礎和理論依據。同時，為了進一步探討腰椎峽部裂翼狀記憶合金節(jié)段內固定器固定的腰椎峽部裂的愈合特點及相關機理，我們將其應用于犬腰椎峽部裂模型，觀察其對峽部裂愈合的影響。 第一章腰椎峽部裂翼狀記憶合金節(jié)段內固定器的有限元分析 目的 采用有限元分析法測試腰椎峽部裂翼狀記憶合金節(jié)段內固定器(wing-likememoryalloyintrasegmentalfixato

7、r，WMAIF)抗拉力強度及其加載時的應力分布。 方法 將WMAIF的設計參數、實體掃描及材料力學特性輸入計算機，采用大型有限元分析軟件ANSYS8.0建立WMAIF三維實體模型，對模型進行網格劃分，然后給予拉伸載荷，測量承載點的拉力及內固定器的應力分布。 結果 建立了WMAIF的有限元模型，可以預測WMAIF在變形過程中其本身結構中各節(jié)點、單元的受力、位移情況。當WMAIF兩翼展分別被拉開2mm時，承載