保留頸后備韌帶復合體對單開門頸椎板成形術生物力學特性的影響

大約相同于1984年設計并開發(fā)了一種單門頸部保存綜合征的成形術。1995年，任龍喜引入了這項技術，并取得了良好的臨床效果。本研究對保留頸后方韌帶復合體完整性的單開門頸椎板成形術與破壞了其完整性的傳統(tǒng)單開門頸椎板成形術的新鮮羊頸椎標本進行生物力學對比,旨在探討保留頸后方韌帶復合體的意義,報告如下。1材料和方法1.1肉樣的采集和保存新鮮羊頸椎標本24具(長度、重量基本一致),保留C2~T1節(jié)段,將標本前方肌肉全部剔除,完整保留后方所有肌肉、韌帶及小關節(jié)囊,用雙層塑料袋密封標本,放置于-4℃冰箱臨時保存。1.2椎板內固定術A組(完整標本組):8具標本全部剔除頸部皮膚、淺深筋膜、屈肌、氣管食管等頸椎前方結構,保留后方項韌帶、伸肌等伸頸結構。利用克氏針將標本兩端的C2和T1椎體、肌肉、項韌帶固定于模具內,保證標本的兩端分別位于牙托粉固定塊的中心,灌注牙托粉固定,保持兩端牙托粉凝塊平行并成一條直線,側面標記兩端牙托粉固定塊的中心(即C2和T1脊椎的前后中點)和C5脊椎的前后中點。B組(保留頸后方韌帶復合體組):8具標本在A組標本方法處理基礎上行保留頸后方韌帶復合體的單開門頸椎板成形術。于項韌帶旁顯露到棘突,緊靠棘突的左側緣逐漸顯露左半側椎板,達椎板關節(jié)突交界處,用直角微型骨鋸于C3~C7棘突基底橫行鋸斷,保持項韌帶和棘間韌帶的完整,自動拉鉤撐開折斷的棘突拉向右側,緊貼右側椎板剝離,顯露對側椎板,進行單開門頸椎板成形術(C3~C7),用鋼絲將游離棘突固定于掀起的椎板,將剝離的肌肉與項韌帶縫合(圖1~3)。C組(傳統(tǒng)單開門組):8具標本在A組基礎上行傳統(tǒng)單開門頸椎板成形術。于中線分離肌肉韌帶,剝離顯露雙側椎板,達椎板關節(jié)突交界處,自動拉鉤撐開,切除C5~C7棘突末端,將C2~C3、C7~T1棘上韌帶(項韌帶)、棘間韌帶切斷,進行單開門頸椎板成形術(C3~C7),用10號絲線將C3~C7棘突縫合于鉸鏈側關節(jié)囊,將雙側剝離的椎旁肌縫合在一起。1.3電子多種設置生物力學測試儀為長春市朝陽試驗儀器有限公司生產(chǎn)的WDW-5型微機控制電子萬能試驗機,其控制系統(tǒng)為德國DOLI公司生產(chǎn)的EDC全數(shù)字測控器。在控制器上設置為固定載荷0.5N/s速率控制,生物力學試驗機加載頭以該速率自動勻速運行。試驗過程中標本表面噴灑生理鹽水防止干燥。1.3.1縱軸加載時標本位移將包埋好的標本仰臥安裝于三點折彎加載平臺,試驗機采用線狀加載頭垂直于標本縱軸加載,加載頭與標本接觸為記錄零點,記錄開始加載至10N時標本在加載力方向上的位移;記錄標本側面標記點(C2、C5和T1脊椎的前后中點)三點成一條直線時加載力的大小和標本位移,加載到100N時標本位移。1.3.2軸向拉伸試驗將包埋好的標本安裝固定于軸向拉伸夾具,試驗機沿標本縱軸進行拉伸試驗,記錄項目同三點折彎試驗。1.3.3加載時標本位移包括軸向加壓、前方加壓和后方加壓三種試驗項目。其中軸向加壓時試驗機沿標本縱軸加壓,記錄開始加載至加載力達到100N時的標本位移;前方加壓時在C5椎體前方頂壓使標本接近成直線,試驗機沿標本縱軸前方4cm加壓,記錄開始加壓至加載至10N、50N、100N時的標本位移。后方加壓縮時試驗機沿標本縱軸后方4cm垂直加壓,記錄開始加壓至加載力達到50N時的標本位移。1.4統(tǒng)計處理采用SPSS10.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學處理,組間相互比較均采用單因素的方差分析,P<0.05為有顯著性差異。2拉伸試驗在變直時加載力見表1。三點折彎試驗標本變直時位移,B、A兩組無差異,C組與A、B兩組間比較均明顯減小(P<0.05);三點折彎試驗在變直時加載力B、A兩組無差異,C組則較A、B兩組明顯變小(P<0.05)。拉伸試驗在變直時加載力B組與A組比較明顯變小(P<0.05),C組與A組相比顯著變小(P<0.01),同時C組與B組比較也明顯變小(P<0.05);10N位移B、C兩組與A組相比均明顯增大(P<0.05)。壓縮試驗中在前壓10N時位移B組與A組比較明顯變大(P<0.05),C組顯著大于A組(P<0.01),同時C組顯著大于B組(P<0.05)3討論3.1頸東南角韌帶層損傷的治療Miyamoto等將頸椎棘突、棘上韌帶和棘間韌帶稱作頸后方韌帶復合體。其主要生理功能是對抗后方牽張應力,在維持頸椎生理曲度及頸椎穩(wěn)定性方面具有重要作用。臨床上常應用的頸椎板成形術和頸椎板切除術,由于破壞了頸后方韌帶復合體和附著在其上的頸后伸肌群的結構完整性,影響其生理功能,可導致頸椎后凸等頸椎不穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生,甚至出現(xiàn)遲發(fā)性脊髓、神經(jīng)根受壓損傷。有研究[6~8]顯示,保留頸后方韌帶復合體的頸椎板成形術,不僅在JOA評分等脊髓神經(jīng)功能恢復率等方面與傳統(tǒng)椎板成形術有同樣的臨床滿意度,而且在維持頸椎生理前凸方面具有明顯的優(yōu)勢。另外,在降低軸性癥狀、頸椎不穩(wěn)等并發(fā)癥方面同樣具有重要的臨床意義。本研究結果驗證了保留頸后方韌帶復合體的頸椎板成形術的生物力學優(yōu)越性,為其臨床應用和推廣提供了理論依據(jù)。3.2頸東南角韌帶資源的力學特點及功能指標以往研究均將頸椎前后全部肌肉剔除,本研究保留了頸椎后方全部肌肉,更能體現(xiàn)頸后方韌帶復合體對頸椎穩(wěn)定的作用。以往試驗測量標本的整體活動性能(包括活動范圍、位移和傾角等)和整體穩(wěn)定性能(包括軸向剛度、彎曲剛度和扭轉剛度等)[9~11]。因考慮到整體測量時混雜了椎間盤、前后縱韌帶等結構的因素,不能重點反映頸后方韌帶復合體的力學特點,所以,基于頸后方韌帶復合體的“弓弦”作用,本試驗設計了重點觀察頸后方韌帶復合體的功能指標。本試驗在三點折彎、軸向拉伸過程中使標本由前弓狀態(tài)逐漸變直,前者還進一步逐漸變?yōu)楹蠊?分析標本變化過程中的參數(shù):三點彎曲標本變直前的位移代表標本的前弓曲度;導致三點折彎和軸向拉伸標本變直的加載力代表后方韌帶復合體的抵抗力,前壓試驗中最初的抵抗力也主要由頸椎后方結構提供;而標本變直后的位移和力則主要代表椎間盤、前后縱韌帶等前方結構產(chǎn)生的活動范圍和抵抗力;在軸壓、后壓過程中只產(chǎn)生標本的前弓加大,其位移和力也與頸后方韌帶復合體無關。所以本研究重點觀察和討論了上述涉及頸后方韌帶復合體的內容。3.3保留頸東南角韌帶部分后的肌力3.3.1三點折彎試驗變直時B組位移與A組相比P>0.05,C組與B組相比P<0.05。三點折彎的載荷垂直于標本的前凸弧線加載,標本沿加載力方向的位移達到標本變直時剛好代表了標本的前弓程度。本試驗結果表明保留復合體組的前弓程度與完整標本組相比,沒有明顯減少。而傳統(tǒng)單開門組的前弓程度明顯減少,保留復合體組比傳統(tǒng)單開門組的前弓程度明顯大。頸椎的前弓是靠頸后方韌帶復合體、頸伸肌來維持的,這也間接說明保留頸后方韌帶復合體手術后頸后方韌帶復合體、伸肌的功能保留完好,而傳統(tǒng)單開門手術后頸后方韌帶復合體、伸肌的功能則明顯下降。3.3.2三點折彎在標本變直時的加載力代表著標本后方結構的抵抗力,這主要是由頸后方韌帶復合體承擔的。B組與A組比較P>0.05,C組與B組相比P<0.05,說明保留的頸后方韌帶復合體對載荷的抵抗力沒有明顯下降,傳統(tǒng)單開門手術破壞了頸后方韌帶復合體,對載荷的抵抗力明顯降低,前者與后者相比有統(tǒng)計學意義。3.3.3拉伸試驗的載荷是沿標本的縱軸方向加載,變直時加載力則表示頸后方結構對縱軸方向拉伸載荷的抵抗力,本研究中B組與A組相比P<0.05,C組與B組相比P<0.05,C組與A組相比P<0.01。說明兩種手術術后頸后方結構對抗縱軸方向拉伸力的能力比完整標本均有降低,其中傳統(tǒng)單開門手術組的降低尤為明顯,保留頸后方韌帶復合