摘要
第一部分新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统治疗不稳定性寰椎骨折的有限元研究 目的： 建立并验证正常上颈椎三维有限元模型。在此基础上建立寰椎骨折模型及复位内固定模型，验证新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统的复位可行性并运用有限元分析的方法评估新型寰椎骨折钉板复位系统的相关机械性能。 方法： 选取一名健康男性志愿者，签署相应的知情同意书后，对其上颈椎（C0-C2）进行薄层CT扫描，获得数据后使用三维重建方法构建骨骼模型。导入有限元建模软件后，获得正常C0-C2的有限元模型，测量前屈、后伸、侧弯、旋转工况下的上颈椎活动度，并与既往文献数据进行比较验证其模型有效性。模型建立后，在此基础上建立经典Jefferson四部分骨折失稳模型并再次获得不同工况下的上颈椎活动度。最后，加载新型钉板复位内固定系统，再次利用有限元分析软件获得三维活动度及不同工况下钉板的应力云图。通过数据分析评价新型钉板内固定系统生物学稳定性及其应力特点。 结果： 骨折模型在前屈、后伸、侧弯、旋转工况下C0-C1及C1-C2节段活动度（C0-C1：6.3°、27.2°、7.5°、11.9°；C1-C2：12.3°、13.6°、9.5°、51.1°）均显著大于完整模型组（C0-C1：4.0°、22.6°、5.9°、7.5°；C1-C2：9.8°、10.5°、3.9°、37.3°）。其中C0-C1节段活动度分别增加57.50%、20.35%、27.12%及58.67%；C1-C2节段活动度分别增加25.51%、29.52%、143.59%、37.00%。内固定模型组（C0-C1：4.1°、23.1°、6.0°、7.8°；C1-C2：10.2°、11.0°、4.1°、38.5°）较完整模型组在各个工况下C0-C1及C1-C2节段活动度基本接近，内固定模型组稍增加。其中C0-C1节段活动度分别增加2.50%、2.21%、1.69%、4.00%，C1-C2节段活动度分别增加4.08%、4.76%、5.13%、3.22%。内固定模型组在不同工况下应力云图提示内固定在生理活动下应力都在可接受范围内，主要位于螺钉与钢板交界处，无明显应力集中。 结论： 本研究所创建的上颈椎（C0-C2）有限元分析模型代表性好，基于此模型所得数据准确性高；有限元分析结果提示新型寰椎骨折钉板复位内固定系统设计科学，无明显应力集中，具有较高的可行性；新型寰椎骨折钉板复位内固定系统能使上颈椎恢复较好的三维稳定性，并保留枕寰枢关节的运动功能。 第二部分新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统治疗不稳定性寰椎骨折的生物力学研究 目的： 建立完整模型组、寰椎骨折模型组及寰椎骨折内固定模型组，通过生物力学试验测量上述模型上颈椎三维活动度（ROM）及刚度值，再通过疲劳试验，综合评价新型复位内固定系统的活动保留及稳定性效果，为临床推广应用提供依据。 方法： 选取8具新鲜人尸体枕颈部脊柱标本，排除骨折、畸形、严重退变等结构异常及骨质疏松标本后包埋制作成完整模型组，利用生物力学试验测量系统测量其在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转运动状态下上颈椎三维活动度（ROM）及刚度值。再将模型双侧前、后弓及横韧带离断，制作经典Jefferson四部分骨折失稳模型，测量其三维活动度（ROM）及刚度值。最后，将新型寰椎骨折钉板复位内固定系统固定在骨折模型组上，模拟骨折复位过程，再次测量其三维活动度（ROM）及刚度值。之后内固定组模型经生物力学试验机2000次循环屈伸、侧弯、旋转疲劳试验后，再次测量其三维活动度（ROM），并与疲劳试验前比较，评价内固定稳定性。 结果： C0-C1及C1-C2节段三维活动度（ROM）：①骨折模型组与完整模型组在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转6个方向的ROM值存在显著差异（P＜0.05），且骨折模型组ROM值（C0-C1：20.34±1.56°/21.21±2.10°、14.69±0.68°/15.01±0.97°、25.64±0.89°/24.69±1.12°；C1-C2：19.76±1.46°/18.99±1.86°、13.21±1.65°/12.89±1.35°、39.43±0.97°/37.64±2.35°）较完整组ROM值（C0-C1：12.20±1.10°/11.98±0.97°、7.68±0.56°/7.23±0.64°、13.96±0.93°/13.21±1.12°；C1-C2：10.65±1.10°/10.43±0.65°、6.74±1.69°/7.01±1.54°、22.33±2.02°/23.44±1.85°）明显增大；②内固定模型组（C0-C1：13.10±0.96°/12.21±1.15°、8.16±1.63°/7.74±1.74°、14.21±1.54°/13.99±1.32°；C1-C2：10.99±1.55°/10.91±0.76°、7.01±1.31°/7.33±0.64°、22.64±1.15°/23.84±1.84°）与完整模型组相比，在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转6个方向的ROM值稍增大，但差异无统计学意义（P＞0.05）；③内固定模型组同骨折模型组比较，在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转6个方向的ROM值均减小，差异有统计学意义（P＜0.05）。刚度值：①骨折模型组前屈、后伸、侧弯、扭转刚度值（1.18±0.17Ｎ·CM/deg、1.21±0.19Ｎ·CM/deg、2.01±0.18Ｎ·CM/deg、1.09±0.21Ｎ·CM/deg）与完整模型组（1.84±0.21Ｎ·CM/deg、1.87±0.24Ｎ·CM/deg、3.05±0.17Ｎ·CM/deg、1.91±0.13Ｎ·CM/deg）相比下降明显，差异有统计学意义（P＜0.05）；②内固定模型组前屈、后伸、侧弯、扭转刚度值刚度值（1.79±0.18Ｎ·CM/deg、1.81±0.20Ｎ·CM/deg、2.98±0.21Ｎ·CM/deg、1.88±0.14Ｎ·CM/deg）与完整模型组相比稍下降，但差异无统计学意义（P＞0.05）；③内固定模型组与骨折模型组前屈、后伸、侧弯、扭转刚度值相比增加明显，差异有统计学意义（P＜0.05）。疲劳试验：内固定组疲劳试验后C0-C1及C1-C2节段在前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转运动状态下ROM值（C0-C1：14.06±0.64°/13.11±1.32°、9.01±1.69°/8.39±1.84°、14.82±0.81°/14.51±1.23°；C1-C2：11.65±0.78°/11.55±1.11°、7.82±1.36°/8.05±1.49°、23.14±1.89°/24.30±0.97°）均较疲劳试验前（C0-C1：13.10±0.96°/12.21±1.15°、8.16±1.63°/7.74±1.74°、14.21±1.54°/13.99±1.32°；C1-C2：10.99±1.55°/10.91±0.76°、7.01±1.31°/7.33±0.64°、22.64±1.15°/23.84±1.84°）稍增大，但差异无统计学意义（Pgt;0.05）。 结论： 新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统可使不稳定性寰椎骨折通过单纯后路手术即刻获得有效复位并恢复其稳定性，同时基本保留上颈椎的正常活动范围，不限制上颈椎的活动。本研究生物力学研究结果优良，但仍有一定的缺陷，远期疗效仍需临床进一步验证。 第三部分新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统治疗不稳定性寰椎骨折的初步临床研究 目的： 采用前后联合入路或后路单轴钉棒系统治疗不稳定寰椎骨折时，尽管骨折复位效果良好，但严重创伤或手术操作复杂等因素仍需进一步改善。本文描述并评价了一种使用自我设计的新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统治疗不稳定性寰椎骨折的新技术，为进一步临床应用提供参考。 方法： 我们对2019年1月至2021年12月期间使用这种新型后路寰椎骨折钉板复位内固定系统的10例不稳定性寰椎骨折患者进行了回顾性研究。所有患者均采用此内固定系统行后路寰椎骨折切开复位内固定术(ORIF)。记录手术前、术后的病历及影像学资料。术前、术后运用三维CT扫描确定骨折类型、评估骨折复位及愈合情况。 结果： 10例患者均成功使用该系统进行手术，平均随访16.7±9.6月。共放置10块钢板，所有20枚螺钉均成功置入寰椎侧块。平均手术持续时间为108.7±20.1min，预计平均失血量为98.0±41.3ml。术前侧块位移(LMD)平均为7.1±1.9mm，术后几乎达到满意复位的程度。所有骨折均实现骨性愈合，无复位丢失或内固定松动、断裂。这10例患者均未发生手术相关并发症(如椎动脉损伤、神经功能缺损或伤口感染等)。末次随访时，寰齿前间隙(AADI)平均为2.3±0.8mm，视觉模拟量表(VAS)平均为0.6±0.7分。在末次随访中，所有患者均获得了良好的上颈椎活动范围及较好的临床预后。 结论： 这种新型寰椎骨折钉板复位内固定系统为不稳定性寰椎骨折提供了一种新的治疗策略，其复位过程简单且结果令人满意。
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