穹顶形开窗减压对腰椎稳定性影响的生物力学评估

目的:通过生物力学测定了解穹顶形开窗减压术治疗腰椎管狭窄症对腰椎稳定性的影响。方法:手术处理于2005-04-05/05-02在中日合作连云港市骨科研究中心进行,生物力学实验于2005-07-01/07-07在上海生物力学工程研究所进行。选用30具正常新鲜成年雄性家猪腰椎L1～L6标本,剔除肌肉,保留韧带和关节囊,逐步处理分为3组:A组进行全椎板切除,B组行模拟穹顶形开窗减压术,C组不处理。以生物力学方法测试3组载荷-应变变化、应力-强度变化、载荷-位移变化、轴向刚度、扭转强度和刚度、极限力学性能等6项指标。结果:①载荷-应变测量结果:在生理载荷作用下,平均应变A,B组比C组分别高37%,18%(应变小说明脊柱稳定性好),A组比B组高22%。腰椎在后伸位和中立位应变较小,应变较大的是前屈位和侧屈位。中立位与前屈、后伸、侧屈位相比,分别相差19%,30%,19%。②应力-强度测量结果:A,B,C组平均应力强度为2.93,2.28,1.86MPa。椎体在中立位应力较小,为2.27MPa;后伸时应力强度最小,为1.58MPa;前屈应力强度为2.78MPa;侧屈2.80MPa。③载荷-位移变化的测量结果:A组比B组位移高34%,与C组比,穹顶形开窗减压仅增加21%的位移,而全椎板切除增加了48%,显示脊柱产生不稳定状态。腰椎在后伸位移最小,为2.02mm,侧屈位移为2.17mm,前屈位移较大,为2.26mm,中立位为1.73mm。④轴向刚度实验结果:A,B,C组平均为187,288,368N/mm,A,B组与C组相比较,分别相差22%和49%,A,B组相差35%。腰椎在后伸位轴向刚度264N/mm,比前屈234N/mm大12%。⑤扭转强度和刚度测量结果:C组与B组扭转强度相差12%,与A组相差39%,;A、B两组相比,B组强于A组30%。在同一扭转强度下,A,B组与C组相比较,分别相差4%和16%,B组优于A组。若在同一扭角下,A,B组与C组相比较,分别相差8%和21%。⑥极限力学性能试验结果:极限载荷和极限位移C组最强,其次是B组,A最差,两者与C相比分别相差15%和38%;屈服载荷B组优于A组,屈服位移也是如此。结论:进行穹顶形开窗减压的腰椎6项指标均接近未处理的正常腰椎,优于全椎板切除的腰椎。说明穹顶形开窗减压术对腰椎后部结构破坏少,对其稳定性影响小。