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1、第1 4 卷2 期 2 0 0 8 年6 月 天津医科大学学报V 0 1 1 4 N o 2 J O U R N A LO FT I A N J I NM E D I C A LU N I V E R S I T YJ u n 2 0 0 8 1 7 7 后部结构对腰椎扭转稳定性的实验研究 马信龙,马剑雄,骆巍,张搜,王涛,叶松庆,张园,王志刚 ( 天津医科大学总医院骨科,天津3 0 0 0 5 2 ) 摘要 目的:探讨小尾寒羊L 5 L 6 后部结构分级切除对腰椎扭转稳定性的影响。方法:利用改良的定位移生物力学测 试方法,对小尾寒羊L 5 L 6 后部结构依次分级切除:I 正常一全椎板减压一
2、左侧关节突切除1 ,2 一左侧关节 突全部切除一V 右侧关节突切除1 2 一右侧关节突全部切除I n s t r o n 8 8 7 4 试验机依次测试标本左,右扭转椎间运动 的变化,行单因素方差分析,检验水准a = O 0 5 。结摹:后部韧带及其骨性结构切除即出现左,右扭转失稳( 舢。0 5 ) ;关节 突关节与扭转的稳定性特别是对对侧扭转的稳定性具有重要意义。结论:在保证手术视野的情况下,腰椎后路手术力 求做到微创,尽量保留后部结构的完整性。 关键词】生物力学;脊柱稳定性;关节突关节;小尾寒羊;腰椎后部结构 中图分类号 R 一3 3 2 ;R 6 8 1 5 文献标识码 A 文章编号】1
3、 0 0 6 8 1 4 7 ( 2 0 0 8 ) 0 2 - 0 1 7 7 0 5 S t u d yo nt h ee f f e c to fs e q u e n t i a ls e c t i o no fp o s t e r i o rs p i n a ls t r u c t u r e s o nl u m b a rt o r s i o n a ls t a b i l i t y M AX i a - l o n g , M AJ i a n - x i o n g , L U OW e i ,Z h a n gT a o ,W A N GT a o ,Y ES
4、 o n g - q i n g , Z H A N GY u a n ,W A N GZ h i g a n g ( D e p a r t m e n to fO r t h o p e d i c ,G e n e r a lH o s p i t a l ,T i 粕j i nM e d i c a lU n i v e r s i t y ,T i a n j i n3 0 0 0 5 2 ,C h i n a ) A B S T R A C TO b j e c t i v e :T os t u d yl u m b a rm e c h a n i c a ls t a b i
5、 l i t ya f t e rc u t t i n gs e c t i o n so fL 5 6p o s t e r i o r ,s t r u c t u r e si ns e q u e n c e M e t h o d s :U s i n gi m p r o v e dc o n s t a n td i s p l a c e m e n tt e s t i n gm e t h o d ,s e c t i o n so fL 5 6 p o s t e r i o rs p i n a ls t r u c t u r e sf r o mS m a l l
6、 T a i l e dH a ns h e e pw e r ec u ti ns e q u e n c e n ep r o c e d u r ei s 酗f o l l o w s : In o r m a lI It o t a ll a m i n e c t o m y - - + 1 1 1h a l f r e s e c t i o no fl e f tf a c e ti o i n t I Vf u l l r e s e c t i o no fl e f tf a c e t j o i n t _ 斗Vh a l f - r e s e c t i o no
7、fr i g h tf a c e tj o i n t - + f u l l - r e s e c t i o no fr i g h tf a c e tj o i n t C o r r e s p o n d i n gc h a n g e so f l e f t r i g h t a x i a lt o r s i o nm o m e n ta n da n g u l a r d i s p l a c e m e n tw e r em e a s u r e db yI n s t r o n 8 8 7 4d y n a m i c m u l t i d i
8、m e n s i o n a lb i o m e c h a n i c a lf a t i g u et e s t i n gm a c h i n ea n dh o m o g e n e i t yo fv a r i a n c et e s ts e t t i n gt h el e v e l o fs t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c et o0 0 5 R e s u l t s :n er e s e c t i o no fp o s t e r i o rl i g a m e n t sa sw e l l 嬲
9、t h e i ra f f i l i a t e d b o n es t r u c t u r e sl e a d st oam e c h a n i c a li n s t a b i h t yo fl e f t r i g h ta x i a lt o r s i o n ( P o 0 5 ) ;I V 与V 有显著性差异( P O 0 5 ) ;l U 与有显著性差异( P O 0 5 ) ;I V 与V 有 显著陛差异( P 0 0 5 ) ;V 与无显著性差异( P 0 0 5 ) 。 ( 如表l 、2 ) 表11 4 只小尾寒羊L 5 6 后部结构分级切除左轴
10、 向扭转的L S D 检验P 值比较 0 O o o + 0 0 0 0 + O 0 0 0 4 O 0 0 0 + O O o o + 后部韧带及其骨性结构切除即出现左佑扭转 失稳;左右扭转刚度分别约下降2 6 1 3 与2 6 2 0 。 关节突关节与扭转的稳定性亦具有重要意义。特别 是对对侧扭转的稳定性。当切除左侧关节突关节超 过1 2 时出现右侧扭转进一步失稳,刚度比正常时 下降3 9 3 8 比后路减压时下降1 7 8 5 而左扭转 刚度仅下降5 4 4 。比切除左侧关节突1 2 时下降 1 6 6 6 而左扭转刚度仅下降3 7 2 。再切除右侧关 节突1 2 时。左、右扭转亦进一步
11、失稳,左右扭转刚 度分别比正常时下降4 1 3 3 与4 7 8 2 ,当双侧关节 突全部切除时。左扭转进一步失稳,左扭转刚度比正 常时下降5 5 3 3 ,比切除右侧关节突1 2 时下降 1 4 0 0 而右扭转刚度仅比切除右侧关节突l 2 时下 降4 3 ( 此处所谓的失稳是指比较各组间平均刚度 出现显著性差异为不稳,反之则为稳定见图3 。) 。 1 4 1 2 1 F 害0 8 苫 Z0 6 划 蓦o 4 * 0 2 O 南 f 。 T T _ _ 一 i l 口I 卞 【上, 。_ 一 _ _ 一 i 上 壬 _ _ 一 l l _ 。一- _ 一 l _ 一 l _ _ 一 i _
12、_ 一 IV 图31 4 例小尾寒羊左,右轴向扭转平均刚度的平均值 与标准差的条形图 其中浅色代表左轴向扭转,深色代表右轴向扭转 3 讨论 3 1 脊柱稳定性脊柱的稳定性是指脊柱在生理 载荷下维持椎骨间正常关系的能力。相邻的椎骨以 及连接它们的椎间盘及相关韧带组成脊柱运动的基 本单位,被称作脊柱功能单位( f u n c t i o n a ls p i n a lu n i t 。 F S U ) 。F S U 也称为运动节段,包括相邻两椎体及其 间的连接( 椎间盘、小关节和韧带结构) 。P a n j a b i 等同 于1 9 8 5 年提出。脊柱的稳定性反映了载荷与其作用 下所发生位移
13、之间的关系。在同样的载荷下,位移越 小,稳定性就越强。因此,脊柱的不稳意味着在正常 载荷下即出现了异常活动、应变和变形。1 9 8 7 年, W h i t e 等提出了临床稳定( c l i n i c a ls t a b i l i t y ) 和临床不 稳( c l i n i c a li n s t a b i l i t y ) 这一概念。认为在生理载荷下, 脊柱各结构能维持其与椎体之间的正常位置关系。 不会引起脊髓或脊神经根的损伤或刺激故称为临 床稳定;当脊柱丧失这一功能时,就称为临床不稳。 “脊柱不稳”目前尚无统一的定义。但多数学者认为, 这一概念主要应包括以下两方面的内容:
14、( 1 ) 在生物 力学上,脊柱不稳是指运动节段的刚度下降、活动度 增加,与正常结构相比,不稳的脊柱在同样载荷作用 下发生更大的位移;( 2 ) 在临床上,不稳脊柱的过度 活动可导致疼痛。潜在的脊柱畸形可能导致脊髓及 脊神经组织受压损伤。也有学者提出。上述两方面的 含义可以分别命名为“脊柱不稳”和“脊柱不稳征”。 生物力学的试验表明,正常人体脊柱的稳定性系由 两大部分来维持。一是内源性稳定结构。其分为前方 结构和后方结构,前方稳定结构包括椎体、椎间盘和 咖咖咖哪搦 n n n n n 咖咖咖嘶 搦 n n n n n 幸 咖咖堇| 嘶叫 n n n n n 咖研 童| 唧咖 仉n n n n
15、咖 m 吼咖咖 万方数据 1 8 0天津医科大学学报第1 4 卷 前后纵韧带;后方稳定结构由关节突关节、黄韧带、 椎弓、棘突、棘上韧带及棘间韧带所组成,为静力性 平衡。二是外源性稳定结构。主要为脊柱两侧肌肉的 调节与控制,它是脊柱运动的原始动力,为动力性平 衡。本文选取小尾寒羊L 5 6 F S U 作为研究对象,从生 物力学的角度来探讨内源性稳定结构中后部结构分 级切除对腰椎机械稳定的影响。 3 2 脊柱失稳的病因 3 2 1 创伤脊柱骨折分为稳定型或不稳定型骨 折,这对治疗方法的选择十分重要。然而迄今为止, 对脊柱骨折的稳定性判断仍存在着较大的争议,原 因是对其损伤程度及稳定性评价缺乏判断
16、的金标 准嗍。美国骨科学会将脊柱活动节段在特定生理载 荷状态下的活动超过正常限度定义为脊柱失稳。总 之,脊柱骨折出现进行性的后凸畸形是不稳定的骨 折,而不稳定的骨折存在着内在的屈曲致畸因素 9 1 。 随着C T 诊断技术的发展,D e n i s E l 四于1 9 8 3 年提出三 柱分类的概念,将脊柱分为前、中、后三柱。前柱包 括前纵韧带、椎体前半部及相应椎间盘、纤维环;中柱 包括椎体后半部及相应椎间盘、后纵韧带和椎管;椎 体附件,包括椎弓、椎间小关节、黄韧带、棘间韧带为 后柱。但是三柱结构缺乏相应的生物力学、组织病理 的验证和支持理论。1 9 8 4 年F e r g u s o n
17、通过离体脊柱 前后组织结构的逐级切割的方法:将前柱定为椎体 和椎间盘的前2 3 和前纵韧带:中柱为椎体和椎间 盘的后1 3 以及后纵韧带:后柱包括关节突关节和 关节囊,棘间韧带和黄韧带。目前有些学者认为:继 发于创伤的脊柱不稳定包括:( 1 ) 至少有两柱损伤。 ( 2 ) 椎体高度塌陷大于5 0 。( 3 ) 后突成角大于2 0 3 0 度。( 4 ) 两个以上临近椎体有相同柱的损伤。 3 2 2 退行性变退行性变是人体生长发育停止后 伴随衰老过程而逐渐出现的自然规律。椎间盘是人 体组织中发生退行性变最早的部位,主要表现为蛋 白多糖和水分含量的减少以及非胶原蛋白成分的增 加。K i r k
18、a l d y W i l l i s 等将脊柱退行性变分成3 个阶 段:( 1 ) 早退变期,此期椎间盘退行性变程度较轻, 小关节囊稍松弛,关节软骨纤维化,临床症状一般较 轻;( 2 ) 不稳定期,此时椎间盘退行性变进一步加重, 纤维环松弛、膨出,关节软骨退行性变明显,小关节 囊松弛加重,影像学检查可见椎体及小关节轻度骨 质增生。此期最容易发生椎间盘突出,并出现相应临 床症状;( 3 ) 固定畸形期,此时椎间盘高度明显减低, 椎间隙变窄,椎体边缘骨质增生。小关节软骨退变、 纤维化。由于关节突关节及椎间盘周围骨赘的形成, 可以使脊柱重新获得稳定。 3 2 3 医源性脊柱不稳脊柱的各种减压手术虽
19、可 切除占位病变,解除对脊髓、神经根的压迫,但却使 脊柱赖以获得稳定的结构遭受不同程度的破坏从 而影响了脊柱的稳定或使原来已处于不稳状态的脊 柱更加不稳定。 3 2 4 其他感染、肿瘤、先天性畸形均可引起脊柱 不稳。但大多由于原发病的严重性掩盖了脊柱不稳 的病情,一般不大引起重视。 3 3 后部结构分级切除对腰椎左右轴向扭转稳定 性的影响本实验结果表明。后路韧带及其间的骨 性结构对腰椎左右轴向扭转稳定性具有重要意义 手术切除这些结构将导致腰椎轴向扭转失稳。左佑 扭转刚度分别下降2 6 1 3 与2 6 2 0 。关节突关节 与扭转的稳定性亦具有重要意义。特别是对对侧扭 转的稳定性,当双侧关节突
20、全部切除时,左右扭转 刚度比正常分别下降5 5 3 3 和5 2 1 2 。当一侧小 关节切除超过1 2 后对侧扭转稳定性受到显著性 影响,而对于同侧扭转稳定性破坏影响不显著。从小 关节的形态学显示下腰椎小关节面与矢状面呈 4 5 0 ,关节间隙极窄。腰椎轴向扭转一个很小的角度就 会遇到骨性阻挡,从而限制节段的进一步运动。活动 节段在轴向旋转时,小关节面接触区域均位于对侧, 并且接触负荷最高的区域在后外侧的上部但是在 轴向旋转时同侧小关节面之间并无接触。S h e r a z i t l l 】 研究结果表明腰椎小关节是限制腰椎旋转运动的主 要结构之一,腰椎小关节不同程度切除后。腰椎活动 节段
21、的轴向旋转范围明显增大。 腰椎后部韧带( 棘上韧带、棘间韧带、黄韧带) 及 其骨性结构的切除即可导致脊柱左右轴向扭转的 即刻平均刚度较正常时发生显著性差异特别是对 于关节突关节切除大于1 ,2 的患者术后尽可能的 减少轴向扭转,尤其是向对侧扭转运动。当然,我们 应该以全面、发展的观点看待腰椎的阶段性失稳,机 体自身具有代偿作用对于生命体来讲暂时的结构 刚度丧失不一定代表其终身的结构刚度丧失。同时 还应当考虑腰椎周围的肌肉等起到外源性结构的稳 定作用【切。综上所述。在进行腰椎后路手术时,不仅要 考虑术野的显露问题还应全面评价腰椎的生物力 学性能,根据具体情况选择术式,力求做到微创,尽 量保留后部
22、结构的完整性。 ( 下转第2 3 1 页) 万方数据 第2 期 陈亚军等谷氨酰胺和精氨酸对刨伤后大鼠血浆蛋白和抗氧化能力的影响2 3 1 于单独使用其中一种。可能与给药剂量及A l b 半衰 期较长有关,其变化在1 4d 的实验周期内尚未能 体现。 3 2 G i n 和A r g 对创伤大鼠S O D 、M D A 的影响本 研究显示,G i n 、A r g 均可以提高机体S O D 的活力,即 B 、C 组S O D 活性高于A 组( P 0 0 5 ) 。与刘颖等人的 研究一致阍。B 、D 组血浆中M D A 的含量均低于A 、C 组( P 0 0 5 ) 。表明G i n 可以降低M
23、 D A 含量,但A r g 并未显示此种作用。G i n 提高机体抗氧化能力的作 用可能是通过在许多部位( 如肝或骨骼肌内) 向谷胱 甘肽系统提供足够的谷氨酸源。在损伤或缺血时保 证谷胱甘肽的正常水平。而谷胱甘肽系统是减轻氧 化压力的主要机制之一阴。A r g 的抗氧化作用需要通 过N O 来发挥。适量的N O 可以清除氧自由基,过量 的N O 则可抑制抗氧化系统使机体的过氧化损伤作 用增加嘲。通过检测M D A 来反映脂质过氧化物程度, 间接评价细胞、组织受损程度。S O D 能有效地清除氧 自由基从而抑制脂质过氧化反应,并能稳定细胞膜, 它是机体抗氧化能力强弱的标志。所以同时使用 S O
24、 D 和M D A 检测可以更好地说明机体的抗氧化能 力和氧化损伤情况1 9 1 。 参考文献: 1 李宁,朱维铭营养免疫学及其临床相关问题叨中国普通外科 杂志,2 0 0 2 。11 ( 8 ) :4 4 9 2 邓诗琳,曹丽萍必须重视抗炎免疫营养素对危重患者应用的 研究们中华烧伤杂志,2 0 0 3 ,1 9 ( 3 ) :1 9 5 3 张超血清纤维结合蛋白的酶免疫检测法明贵州医药,2 0 0 6 ,3 0 ( 5 ) :4 1 4 4 】杨术真,李拴德,李丽娜,等重型颅脑损伤患者血浆纤维结合蛋 白变化初步研究叨中国神经免疫学和神经病学杂志,2 0 0 4 ,11 ( 2 ) :1 0
25、5 5 T a k a m i y aM ,K u m a g a iR , N a k a y a s h i k iN ,e ta 1 As t u d yo nm R N A e x p r e s s i o n so ff i b r o n e c t i ni nd e r m a la n dc e r e b r a lw o u n dh e a l i n gf o r w o u n da g ee s t i m a t i o n 叨L e gM e d ( T o k y o ) ,2 0 0 6 ,8 ( 4 ) :2 1 4 6 刘颖,金宏,许志勤,等谷氨酰胺
26、对电离辐射损伤小鼠抗氧化作 用的影响田中国预防医学杂志,2 0 0 4 ,5 ( 5 ) :3 3 0 7 M a t i U aB ,O r t i zJ , G o n z a l e zP ,e ta 1 E f f e c t so fp a r e n t e r a ln u t r i t i o ns u p l e m e n t e dw i t h # u t a m i n eo r # u t a m i n ed i p e p t i d e so nl i v e ra n t i o x i - d a n ta n dd e t o x i e a t i
27、o ns y s t e m si nr a t s 啊N u t r i t i o n ,2 0 0 0 ,1 6 ( 2 ) :1 2 5 8 W i n kD A ,M i c h e l lJ B C h e m i c a lb i o l o g yo fn i t r i co x i d e :I n s i g h t Si n t o r e g u l a t o r y ,e y t o t o x i c ,a n dc y t o p r o t e c t i v em e x ! h a n l 8 n l go fn i t r i co x i d e 叨
28、F r e eR a d i cB i o iM e d ,1 9 9 8 ,2 5 ( 4 5 ) :4 3 4 9 K i rH M ,n i l l i o O n g i lM O ,T u g a yM ,e ta 1 E f f e c t so fv i t a m i n sE ,A a n dD 鲫M D A 。G S H ,N Ol e v e l sa n dS O Da c t i v i t i e si n5 6n e p h r e c t o m i s e dr a t s 阴A mJN e p h r o l ,2 0 0 5 ,2 5 ( 5 ) :4 4
29、 1 ( 2 0 0 8 - 0 1 - 0 7 收稿) ( 上接第1 8 0 页) 参考文献: 1 O S u l l i v a nP B L u m b a rs e g m e n t a l “i n s t a b i l i t y ”:c l i n i c a lp r e s e n t a - t i o na n ds p e c i f i cs t a b i l i z i n ge x e r c i s em a n a g e m e n t 册M a nT h e r , 2 0 0 0 ,5 ( 2 ) :2 2 S m i t hT H T h eu
30、o faq u a d r u p e d 船a ni nv i v om o d e lf o rt h es t u d y o ft h es p i n e - b i o m e c h a n i c a lc o n s i d e r a t i o n s 册E u rS p i n e , 2 0 0 2 ,11 ( 2 ) :1 3 7 3 S a n d h uH S ,K a n i mL E A ,G i r a r d iF ,e ta 1 A n i m a lm o d e l so fs p i n a l i n s t a b i l i t ya n
31、ds p i n a lf u s i o n 嗍H A nY R ,F r i e d m a nI L l A n i m a l m o d e l si no r t h o p a e d i cr e s e a r c h 【M 】B o c aR a t o n ,F A :C R CP r e s s , 1 9 9 9 :9 2 - 9 3 4 S p e n c i n e rD ,G r e e n eD ,P a i v aJ ,e ta 1 T h em u l t i d i r e c t i o n a lb e n d i n g p r o p e r t
32、 i e so ft h eh u m a nl u m b a ri n t e r v e r t e b r a ld i s c 叨S p i n e ,2 0 0 6 , 6 ( 2 ) :2 4 8 5 刘献祥,尉禹,王志彬高等中医院校骨伤专业研究生系列教材一 骨伤科生物力学研究 M 】北京:北京科学技术出版社, 2 0 0 6 :1 7 1 8 6 W i l k eH J ,K e t t l e r 气C i t i e sL E A r es h e e ps p i n e sav a l i db i o m e - e h a n i e a lm o d e lf
33、o rh u m a ns p i n e s 啊S p i n e ,1 9 9 7 ,2 2 ( 2 0 ) :2 3 6 5 7 P a n j a b iM M ,L y d o nc ,V s s a v a d aA e ta 1 O nt h eu n d e r s t a n d i n go f c l i n i c a li n s t a b i l i t y 田S p i n e ,1 9 9 4 ,1 9 ( 2 0 ) :2 6 4 2 8 J a m e sK S ,W e n g e rK H ,S c l d e g e lJ D ,e ta 1 B i
34、 o m e e h a n i c a le v a l u a t i o n o ft h es t a b i l i t yo ft h o r a e o l u m b a rb u r g tf r a c t t t m s 阴S p i n e ,1 9 9 4 ,1 9 ( 1 0 ) :1 7 3 1 9 H a h e rT R ,O B r i e nM F ,D r y e rJ W ,e ta 1 T h er o l eo ft h el u m b a r f a c e tj o i n t si ns p i n a ls t a b i l i t y
35、m S p i n e ,1 9 9 4 ,1 9 ( 2 0 ) :2 2 6 7 1 0 陈孝平,石应康,段德生,等外科学【M 1 第6 版北京:人民卫生 出版社,2 0 0 2 :9 9 1 9 9 7 1 1 S h i r a z iA d lA F i n i t e - e l e m e n te v a l u a t i o no fc o n t a c tl o a d sO i lf a c e t s o fa n1 , 2 1 3l u m b a rs e g m e n ti nc o m p l e xl o a d s 叫S p i n e ,1 9 9 1 ,1 6 ( 5 ) :5 3 3 1 2 N gH W ,T e oE C ,L e eK K ,e ta 1 F i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so fc e r v i c a l s p i n a li n s t a b i l i t yu n d e rp h y s i o l o g i cl o a d i n g 田JS p i n a lD i s o r dT e c h , 2 0 0 3 ,1 6 ( 1 ) :5 5 ( 2 0 0 7 1 0 - 0 9 收稿) 万方数据
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