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下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统的生物力学研究的开题报告一、研究背景下颈椎前路手术是一种常见的治疗颈椎疾病的方法，如颈椎间盘突出，颈椎滑脱等。
传统的手术方法是通过切开颈部软组织，切开颈椎前部，移开食管、气管等重要组织，然后进行椎体切除和椎间盘清除，最后进行椎体融合。
但是，这种手术具有创伤大、出血多、手术时间长等缺点，严重影响患者康复。
近年来，下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统应运而生，可以将手术创伤降到最低限度，同时降低手术风险和并发症发生率，有利于提高手术治疗效果和患者的生活质量。
因此，对下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统进行生物力学研究，探究其稳定性和适应性，具有重要的临床意义。
二、研究目的本研究旨在通过生物力学实验，评价下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统对颈椎稳定性的影响，并比较其与传统手术方法在切开颈部软组织、切开颈椎前部、移开重要组织等方面的差异，为手术治疗颈椎疾病提供科学依据。
三、研究内容和方法本研究将采用有限元分析、仿生学等理论与方法，研究下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统的生物力学特性，在分析其负荷情况、失稳模式等的基础上，探究其稳定性和适应性。
同时，根据颈椎前路手术的实际操作过程，模拟传统手术过程，评估两种手术方法在切开颈部软组织、切开颈椎前部、移开重要组织等方面的差异，对比两种手术方法的优缺点。
最后，通过对临床患者的实际情况进行调查、统计，完善实验结果，为临床手术治疗颈椎疾病提供科学依据。
四、研究意义本研究的成果将有助于探究下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统的优点和不足，为手术治疗颈椎疾病提供科学依据。
同时，对于优化手术方案、降低手术风险、提高手术治疗效果和患者生活质量具有重要的临床指导意义。
班岱塞田医堂２Ｑ！Ｑ至！日簋２２鲞箍！期颈椎后路内固定技术进展余霄１，庞清江２，俞光荣【中图分类号ｌＲ６８１【文献标志码ｌＣ【文章编号】１６７１－０８００（２０１０）０１．０１１３．０５传统的颈椎后路同定只限于用钢丝、钢缆、Ｌｕｑｕｅ棒和环等周定，由于周定强度不够，已逐渐被淘汰。
近年来后路钉板或钉棒固定技术的出现，以其可提供前路钢板周定Ｉ司等的孥强固定，甚至更大的生物力学稳定性，被广泛用于治疗由各种原因引起的颈椎小稳。
我们对关于颈椎后路螺钉固定的基础研究、适心证、技术及并发症等方面进展综述如下。
ｌ颈椎后路内固定的适应证后路螺钉内固定系统可提供可靠的稳定性，可应崩于需同时行后路减压的颈椎固定。
后路钢板螺钉技术适应证有：（１）颈脊髓病而行多节段椎板切除术患者；（２）创伤或其他原因引起的颈椎彳ｉ稳、滑脱；（３）颈椎畸形重建；（４）椎体、颈髓肿瘤术后重建稳定：（４）颈椎前路或其他手术后引起颈椎假关节形成、／ｆｉ稳。
２颈椎侧块螺钉技术２．１固定原理颈椎侧块螺钉同定术是将钢板的螺钉或棒同定于颈椎外侧块上，配以植骨，该内固定系统的关键在于侧块的进针点和角度。
颈椎侧块前内方有脊髓，前方为椎动脉及颈神经根，为避免椎动脉及脊髓的损伤，现有的置钉均采用侧偏：颈神经根位于上关节突的侧前方，为避免关节Ｉ｝ｆｉ损伤造成创伤性关节炎及防止神经根损伤，螺钉应向头侧倾斜；Ｃ，侧块较小，应用侧块螺钉容易损伤下关节突，此时则应强调向头及侧偏角度要大，才能获得良好的作者单位：１．同济大学附属同济医院，上海２０００６５；２．宁波市第一二医院，浙江宁波３１５０１０作者简介：余霄（１９８２一），男，浙江省余姚市人，博士研究生在读。
固定及减少关节的损伤…。
有人将颈椎侧块分成４个区域，经测量发现，椎动脉投影于近纵中线的内上和内下区，神经根走行丁．近中横线的内上、内卜．及外下区；侧块后正中点距硬膜平均约９．２ｍｍ，距Ｅ、卜＾神经根分别约５．７ｍｍ和５．５ｍｍ；上下关节突均斜向上。
颈椎内固定生物力学研究进展
张春礼
【期刊名称】《生物医学工程学杂志》
【年(卷),期】1994(11)1
【摘要】本文综述了近年来国外颈椎内固定方面的生物力学研究进展状况,包括实验检测标准化、检测方法、应力遮挡、实验模型、评价方法以及对各种内固定器材的评价等相关的各种尚未解决的问题.
【总页数】3页(P80-82)
【关键词】颈椎;内固定器材;生物力学
【作者】张春礼
【作者单位】第四军医大学创伤骨科研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R318.01
【相关文献】
1.上颈椎椎弓根螺钉内固定的生物力学研究进展 [J], 扶晓明;曹盛俊;王文军
2.下颈椎后路内固定器对失稳颈椎固定作用的生物力学评价 [J], 谢宁;贾连顺;李家顺;朱青安;欧阳钧;赵卫东
3.颈椎人工间盘置换与颈椎内固定置入对相邻节段退变的生物力学影响 [J], 何达;韩骁;陶剑锋;田伟
4.颈椎前路钢板内固定系统在脊柱内固定中的生物力学特性 [J], 彭翠宁
5.颈椎前路钛网植骨钢板内固定在不同颈椎节段中的生物力学比较 [J], 曹永飞;赵筑川;彭智;张美心;陈孟诗
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下颈椎椎板螺钉固定可行性解剖学研究张伟;付晓玲;吴凯;陈伟高;吴庆【期刊名称】《重庆医学》【年(卷),期】2014(43)6【摘要】Objective To investigate the feasibility of the lower cervical spine (C3 -C7 ) laminar screw technique for fixing adult posterior cervical spine .Methods We chose 9 formalin fixed moist adult cervical specimens ,which consist of male 6 and female 3 of the age 38 to 63 years old .The average age is 51 .9 years old and the average height is 165 .6 cm .Then we measured the thickness and heightof C3 -C7 lamina ,the lamina length of L1 ,L2 ,and the lamina of axis and the sagittal plane angle .Results The thickness and height of C3 -C7 lamina ,and the lamina length of L1 and L2 of adult male is bigger than adult women .There was statistical sig-nificance between the thickness ,height ,lamina length difference of different genders lamina (P<0 .05) ,but no significant difference between the left and the right (P> 0 .05) .The average lamina thickness of C2 ,C3 ,C4 ,C5 ,C6 ,C7 were respectively 4 .70 ,3 .87 ,3 .30 ,3 .84 and5 .16 mm .The lamina thickness which was more than 4 .00 mm accounted for 54 .4% .The lamina thickness of C3 , C4 ,C6 ,C7 which was more than 4 .00 mm accounted respectively for77 .8% ,61 .1% ,33 .3% ,and 88 .9% .Conclusion Crossing laminar screws in cervical spine is feasible in anatomy .The operation can make under directvision ,and can accurately estimate the screw path length and entryangle .Patients with anatomic abnormalities can be used as an alternative fixation technique or as fixed in the fixed mode fails .So the results can provide a reference for clinical application .%目的：探讨下颈椎（C3～C7）椎板螺钉技术用于成人后路颈椎内固定的可行性。
下颈椎后路内固定方法的对比性生物力学研究的开题报告一、研究背景和意义下颈椎是人体颈椎中最靠近胸廓的部分，也是最容易受到颈椎损伤的部位之一。
下颈椎损伤可导致严重的神经功能障碍和颈部生物力学稳定性降低。
下颈椎后路内固定术是治疗严重下颈椎损伤的主要手术方法之一，也是当前外科治疗技术的热点之一。
目前，下颈椎后路内固定术有多种方法，包括钢板螺钉法、可锁定螺钉法、子弹形钢板螺钉法等。
这些方法在临床应用中各有优缺点，但是其对比性生物力学研究还不够充分和系统，还需要进一步深入的研究。
因此，本研究旨在比较不同下颈椎后路内固定方法的生物力学性质和稳定性，为临床手术提供更可靠的依据，改善下颈椎损伤的治疗效果。
二、研究目的1、对比不同下颈椎后路内固定方法的生物力学性质和稳定性。
2、探究不同参数（如螺钉长度、螺钉直径、钢板位置等）对后路内固定术稳定性的影响。
3、为选择最佳下颈椎后路内固定方法提供科学依据。
三、研究方法1、采用有限元分析法（FEA）和实验方法比较不同下颈椎后路内固定方法的生物力学性质和稳定性。
2、FEA模型：采用SolidWorks工具建立下颈椎有限元模型，同时导入各种固定材料和手术技术，分析在不同条件下的受力情况和变形情况。
3、实验方法：采用人体下颈椎标本进行实验研究，对比不同钢板螺钉使用数量和钢板位置、不同螺钉长度和直径等参数对稳定性的影响。
四、研究内容1、建立下颈椎有限元模型；2、选择适宜的固定材料和手术技术，构建比较对象；3、进行生物力学分析和实验测试，比较各项指标，如钢板和螺钉间的载荷传递、各部位的变形、峰值力等。
五、研究方案1、实验材料：3-5具人体下颈椎标本；固定材料：钢板、螺钉；2、实验装置：试验机、钳子、平台、摄像机等；3、实验步骤：制作标本，选择不同固定材料和手术技术，进行生物力学分析和实验测试，比较各项指标，已经结果分析。
4、结果分析：采用SPSS进行统计分析，得到各项指标的数据分析结果，并进行可视化展示。
三维有限元分析在颈椎生物力学中的研究现状王友良【摘要】@@ 有限元分析(finite element analysis,FEA)属于计算生物力学测试技术的范畴,Brekelmans et al (1972年)首次将该方法引入生物力学领域.有限元模型已由二维线性扩展为非线性模型,又由二维线性模型扩展至三维非线性模型,现今的研究成果使模型不仅能逼真地模拟椎骨、椎间盘, 还能将周围的韧带、肌肉直接或间接地加入模型, 使模拟更加真实与完美.【期刊名称】《临床骨科杂志》【年(卷),期】2011(014)001【总页数】4页(P89-92)【关键词】三维有限元;颈椎;生物力学【作者】王友良【作者单位】凉山州第一人民医院外一科,四川,西昌,615000【正文语种】中文【中图分类】R318.01;R322.72有限元分析(finite element analysis,FEA)属于计算生物力学测试技术的范畴,Brekelmans et al(1972年)首次将该方法引入生物力学领域。
有限元模型已由二维线性扩展为非线性模型,又由二维线性模型扩展至三维非线性模型,现今的研究成果使模型不仅能逼真地模拟椎骨、椎间盘,还能将周围的韧带、肌肉直接或间接地加入模型,使模拟更加真实与完美。
FEA已不再是相对独立地研究脊柱的力学性质,而是与各种动力学模型、参数优化选择、临床放射学与实物测量、有机化学、组织学、免疫组化等多种方法巧妙结合,使结果更加准确可靠。
FEA作为生物力学研究方法之一,已经广泛用于颈椎各种组织的生物力学分析,目前已成为颈椎研究的热点。
本文对FEA在颈椎中研究应用现状综述如下。
1 椎体的 FEA椎体中松质骨起主要承载作用,而皮质骨则承载 10%,如果松质骨由于骨密度丢失导致骨强度下降,皮质骨就会承载余下的负荷。
骨质疏松患者中,男性的皮质骨密度下降少,所以男性比女性发生骨折的概率小。
Whyne et al(1998年)通过有限元模型证实椎体凹面与应力分布(最大应力的限度与位置)有关,在压缩载荷作用下,椎体内同时产生压应力及张应力,同此种力学环境相适应,椎体内有分别承受压应力和张应力的两种骨小梁,呈90°交叉。
颈椎牵引的生物力学研究及其牵引设备的研制颈椎牵引的生物力学研究及其牵引设备的研制引言：颈椎疾病是一种常见的健康问题，尤其是现代社会中长时间面对电脑或手机的人群。
颈椎牵引作为一种非侵入性的疗法，被广泛应用于颈椎病的治疗和康复。
本文主要对颈椎牵引的生物力学研究进行探讨，并介绍了颈椎牵引设备的研制。
一、颈椎牵引的生物力学研究1. 生物力学基础颈椎作为人体重要的支撑部位，承受着头部的重量和各种外力的作用，因此，对颈椎的生物力学研究显得尤为重要。
研究表明，颈椎的生物力学特性与其解剖结构密切相关，例如颈椎的生理曲度、椎间盘的结构等都会影响颈椎的承载能力和稳定性。
2. 颈椎牵引的生物力学效应颈椎牵引通过外力作用改变了椎间关节的关系，从而起到舒张颈椎、减轻压力、促进血液循环和神经传导的作用。
同时，牵引还可以调节颈椎的生理弯曲度，减轻颈肌的紧张，有助于改善颈椎病的症状和康复。
3. 牵引力的选择和控制颈椎牵引需要施加合适的牵引力，以达到最佳治疗效果。
理论上，适当的牵引力可以通过减轻椎间盘的压力来缓解颈椎病的症状。
然而，牵引力过大可能会导致颈椎受损。
因此，准确选择和控制牵引力，需要结合患者的具体情况和医生的指导。
二、颈椎牵引设备的研制1. 设备类型目前，市面上的颈椎牵引设备主要有固定式设备、椅式设备和头架式设备等。
固定式设备适用于需要长时间牵引的患者，椅式设备适用于办公场所或家庭使用，头架式设备适用于小范围牵引。
2. 设备结构和原理颈椎牵引设备一般包括头架、托板和连杆等组成。
头架用于支撑头部，保持颈椎的正常曲度；托板通过调节角度和高低，提供适当的牵引力；连杆用于连接头架和托板，实现力的传递。
3. 设备研制中需注意的问题在颈椎牵引设备的研制中，需考虑以下问题：设备的稳定性和舒适度、力的传递和调节、材料的选择和质量控制等。
另外，还需要进行临床试验，验证设备的安全性和有效性。
结论：颈椎牵引作为一种非侵入性的治疗方法，对于颈椎病的康复具有重要意义。
椎弓根螺钉内固定疲劳生物力学研究进展关键词：椎弓根螺钉内固定疲劳生物力学随着脊柱外科经后路内固定手术普遍开展，各种椎弓根螺钉固定系统已广泛应用于临床，但Esses等[1]通过临床应用调查这些固定器械发现没有哪一种椎弓根螺钉固定比较完善，大量病例的远期随访表明并发症多。
主要是螺钉松脱、断钉、内固定不牢固、矫正度丢失、椎体间融合形成假关节、脱位术后复发、椎弓根断裂等。
Wittenberg[2]认为椎弓根螺钉固定产生并发症多的原因是螺钉内固定疲劳的结果。
内固定器械受周期性负荷而导致疲劳。
结合国内外在椎弓根螺钉内固定疲劳生物力学方面的研究综述如下：1 椎弓根螺钉疲劳指标Yamgata等[3]认为要研究椎弓根螺钉内固定生物力学疲劳特性，应从下面3个方面确定：①螺钉强度――疲劳次数关系：就是测定螺钉植入后其强度与周期性负荷次数（疲劳次数）关系；②测定螺钉旋入/出力矩。
这具指标能表明螺钉固定疲劳前后的力矩变化，代表期疲劳程度；③螺钉最大轴向拔出力，表示钉一骨界面紧握力牢固性。
Wittenberg等也研究了强度一疲劳次数关系，并发现螺钉固定强度随疲劳次数增加而下降。
Zdeblick等[3]研究螺钉旋入/出力矩与疲劳次数关系，并指出力矩随疲劳总人数增加下降。
轴向拔出力也下降；钉一骨界面轴向拔出力也随疲劳次数增加而下降。
材料选择，Smith[5]认为椎弓根螺钉内固定生物力学体外试验标本材料有3个来源：①人尸体脊柱标本，最佳是人新鲜尸体脊术，但来源有限；②人工摹拟脊柱，人工按脊柱椎体骨质等特点仿造出脊柱标本，在制造过程中可人为设计安置各种电子测定元件，有利于试验记录测量，但与人体脊柱质、量等各方面相差大；③动物新鲜脊柱标本，目前常用是牛的脊柱，Eilke等[6]应用小牛的胸6至腰6脊柱段与人胸腰椎脊柱段进行体外比较生物力学试验，得出试验结果进行统计分析无差异，所以他认为在体外生物力学试验可用小牛脊柱代替人脊柱当试验材料。
近年来，下颈椎后路螺钉固定迅速发展，被广泛用于治疗由各种原因引起的下颈椎不稳。
然而，由于下颈椎周围解剖结构复杂，操作危险性高，故选择内固定时应综合考虑，在结合下颈椎解剖结构、安全性和易操作性等因素外，也应考虑其内固定的生物力学稳定性，从而选择恰当的螺钉固定方式。
本文就下颈椎后路螺钉固定方式的生物力学研究现状进行综述。
1侧块螺钉固定法国学者Roy Camille 等［1］于1970年首次报道应用颈椎后路侧块钢板螺钉内固定技术治疗颈椎骨折和脱位。
Rhee 等［2］就侧块螺钉与椎弓根螺钉的固定强度进行了比较。
在后伸时，C 7节段置入侧块螺钉的稳定性与椎弓根螺钉无明显差异；在屈曲、侧弯、旋转时，C 6－C 7两节段用侧块螺钉固定后，显示出与单独C 7椎弓根螺钉固定近似的稳定性。
我们认为，如果C 7椎弓根螺钉固定不理想时，可以在C 6－C 7两水平进行侧块螺钉固定，从而达到相当的固定效果。
颈椎侧块有多种螺钉植入技术被临床应用，每种技术都有惟一的入点和钉道，螺钉特点也有所不同，其生物力学效应也会有所差异。
1．1不同置钉技术间的生物力学比较临床上应用最多的是Roy Camille 法和Magerl 法。
Barrey 等［3］采用大样本人尸体（C 3－C 6）标本，比较了Roy Camille 法和Magerl 法的拔出力。
结果显示：Roy Camille 法的平均抗拔出力为（266±124）N ，基金项目：宁波市科学技术局自然科学基金项目（编号：2010A610061）Fund programs ：Natural science foundation of Ningbo Technology Division （No．2010A610061）通讯作者：林华杰E mail ：lhjnbly＠126．com下颈椎后路螺钉固定的生物力学研究进展林华杰1，徐荣明2，刘观燚2（1．浙江中医药大学，浙江杭州310053；2．宁波第六医院脊柱外科）【摘要】目前，下颈椎后路螺钉固定除侧块螺钉和椎弓根螺钉技术已普遍应用外，经关节螺钉和经椎板螺钉固定技术也逐渐被重视。
本文就此介绍下颈椎后路4种螺钉固定方式，并对各自固定技术的生物力学研究现状进行综述。
生物力学研究内容包括三维稳定性、抗拔出力、置钉技术和螺钉特点等。
侧块螺钉和椎弓根螺钉技术，因其优越的三维稳定性和较强的抗拔出力，已经作为下颈椎不稳的一种有效固定方法。
经关节螺钉固定作为一种新的下颈椎后路固定方法，具有广范的手术适应证，并且该技术相对安全、简易，临床上也取得了良好的疗效。
经椎板螺钉固定技术临床应用不多，但通过解剖学和生物力学研究证实，该技术可成为临床上可行的补救技术。
上述4种下颈椎后路螺钉固定技术，各有其优劣，临床应用也各不相同，通过对这些技术的生物力学研究，将有助于下颈椎后路螺钉内固定技术的发展，更有效的指导临床工作。
【关键词】颈椎；内固定器；生物力学；综述文献DOI ：10．3969／j．issn．1003－0034．2011．06．028Biomechanical study on the posterior screw fixation in the lower cervical spineLIN Hua jie ＊，XU Rong ming ，LIUGuan yi．＊Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine ，Hangzhou 310053，Zhejiang ，ChinaABSTRACT So far ，the fixation in the lower cervical spine through posterior approach technology has commonly been used ，besides the lateral screw and pedicle screw techniques ，transarticular screw and laminar screw techniques have being paid more attention recently．This article introduced four screw fixation ways in the lower cervical spine through posterior approach and reviewed the recent biomechanics studies of four screw fixation techniques．The biomechanics study includes stabilization ，pollout strength ，insertion technique ，and screw characteristic and so on．Lateral screw and pedicle screw techniques have be-come an effective internal fixation way for the lower cervical spine instability because of their superior stabilization and higher pollout strength．Transarticular screw fixation has become a new way to fix the lower cervical spine through posterior approach ，which has widely surgical indications．Besides ，this technique is relatively safe ，simple and has achieved favorable curative ef-fect in clinic．Laminar screw fixation technique is rarely used in clinic ，but the study of anatomy and biomechanics confirmed that this technique can be applied as a salvage technique in clinic．Above four techniques of the screw fixation in the lower cer-vical spine through posterior approach have advantages and disadvantages ，respectively ，and the application in clinic is differ-ent．Through the biomechanics study of these techniques will contribute to the development of the techniques of the screw fixa-tion in the lower cervical spine through posterior approach and guide the clinical work effectively．KEYWORDS Cervical vertebrae ；Internal fixators ；Biomechanics ；Review literatureZhongguo Gu S hang ／China J Orthop Trauma ，2011，24（6）：530533www．zggszz．com·综述·Magerl法的平均抗拔出力为（231±94）N，P＜0．025。
其中在C3－C4节段差别最大：Roy Camille法和Magerl法的抗拔出力分别为（299±114）N和（242±97）N。
我们认为：在C3－C4节段进行侧块螺钉固定时，Roy Camille法的抗拔出力比Magerl法提高了23％，而在C5－C6节段两法差别不明显。
接着Barrey等［4］研究发现，在C3－C4节段，Roy Camille法的安全性也优于Magerl 法。
另外，吉立新等［5］指出，C3－C7进钉点靠近侧块的中点内侧，进钉途径愈趋向于和上关节面最长径平行，螺钉在侧块内的通道愈长。
我们认为，这种途径可提高固定的生物力学强度。
1．2不同螺钉固定间生物力学差别由于置钉技术的不同，各学者建议使用的螺钉特点也不相同。
Heller等［6］比较了不同种类螺钉的抗拔出强度，发现双皮质螺钉固定的抗拔出强度最高，尤其是在C4水平。
并指出，骨矿物质密度（BMD）对抗拔出力没有显著影响。
Muffoletto等［7］发现，在椎板没有减压的情况下，长单皮质螺钉能提供与双皮质螺钉固定相当的结构稳定性；当椎板减压时，前者在侧弯上的固定强度低于后者。
2椎弓根螺钉固定椎骨中最强硬的部位是椎弓根，螺钉对其有很好的“握持”力，所以Steffee称它为“力核”，此外左右椎弓根互成近似直角，这一立体结构为颈椎椎弓根螺钉固定提供了生物力学基础。
研究表明，椎弓根螺钉固定是治疗下颈椎不稳的一种有效的内固定方法［8－12］。
正确的应用椎弓根螺钉要了解其生物力学，包括三维稳定性、抗拔出力及螺钉特点等。
2．1三维稳定性Kothe等［8］应用8具尸体颈椎（C2－C7）建立颈椎多节段间盘韧带失稳模型，对侧块和椎弓根螺钉固定的稳定性和施加周期性负荷后的稳定性进行了比较。
结果显示：椎弓根螺钉和侧块螺钉在侧向弯曲的活动范围分别为（0．86±0．31）°和（1．43±0．62）°。
表明椎弓根螺钉固定在侧向弯曲上的稳定性明显好于侧块螺钉固定；在施加周期性负荷后，椎弓根螺钉固定在所有负荷方向上稳定性的降低也小于侧块螺钉固定。
此外，我们还认为，患者的骨质量对椎弓根螺钉固定的生物力学也有影响，并且在下颈椎需要多节段固定。
徐饶等［9］实验证实：下颈椎椎弓根螺钉固定的前屈、后伸、侧弯、旋转稳定性为完整模型的2、1、3和2倍，优于经关节螺钉和侧块螺钉。
2．2抗拔出力Johnston等［10］利用20具尸体颈椎（C3－C7）标本，随机置入3．5mm的椎弓根螺钉和侧块螺钉。
测得椎弓根螺钉的平均抗拔出力为1214N，侧块螺钉的平均抗拔出力则为332N；在施加周期性负荷后，侧块螺钉的松弛率较大，而椎弓根螺钉相对恒定。
