脊柱椎管损伤模型建立的试验研究

作者：谢恩，罗卓荆，张鹏飞，张子如。

【摘要】 目的 构建一种精确模拟椎体骨折的测试模型，通过试验比较椎管创伤后产生不同的变化和各自的特点，为临床手术提供科学依据。方法 研究在人脊椎标本应用冲击试验机测量标本,分别测出不同冲击力的椎管直径的试验参数并进行分析。结果 在产生最小的脊柱破裂后增加冲击力和椎管骨质破裂应变有交互作用(R2=0.85，P0.05)。结论 逐步增量法是构建脊柱外伤的一种可靠的方法。

【关键词】 骨折;椎管;脊柱;生物力学;增量法。

Abstract： Objective To construct an accurate simulation of vertebral fractures of the test model and to compare the spinal canal through the trial after the trauma of change and their different characteristics,so as to provide a scientific basis for clinical surgery.Methods Human spinal samples for measurement of impact test specimens were studied and test parameters of the spinal canal diameter with different impact were measured and analyzed.Results There was interaction between the smallest increase in spinal fracture after the impact and the spinal bone fracture strain(R2=0.85,P0.05).Conclusion Incremental trauma approach is a reliable method in the establishment of fracture of the human spine.

Key words：fracture;spinal canal;spine;biomechanics;incremental trauma approach。

脊柱外伤经常发生，在所有外伤中占37.5%~55.2%[1]，其中15%是椎管破裂[1，2]。欧美发生的比例更高，达50%~60%[3]。载荷运动下的脊柱试验是测量脊柱生物力学的一个重要方法，实验性生物力学研究设计并且进行临床脊柱椎管骨质破裂的相关研究是其中的热点之一[4—6]。我们通过建立脊柱椎管破裂模型，采取增量创伤法从特定高度开始标准重量，由一个侧向X射线精确监测结果，实验方法简便可靠。材料与方法。

1 一般资料。

本组取8具新鲜尸体脊柱标本，男性5例，女性3例;年龄21~74岁。剔除椎旁的软组织,保留韧带及小关节囊完整,双层塑料袋密封,—40℃低温冰箱保存,实验前24小时室温下解冻。所有标本均无破损及畸形。每个脊柱标本用X线检查保证无损伤并有正常的相对应年龄的生理退变。肌肉组织被仔细剔除，韧带和椎间盘正常。实验前，脊柱标本用圆柱形契子嵌入S3上部的一半和L3下部的一半，并保持L1 脊椎水平。另外，为保护脊椎，S4和L2脊椎用环氧树脂紧密包裹(图1)。

2 仪器。

MTS858双轴液压生物材料试验机(西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室提供);移动X线机(Italray，型号：BASIC 4003)。

3 测试方法。

标本置入冲击试验机进行测试，撞击方向来自脊柱中线正上方。椎管周围用两排直径为2.0mm小钢珠嵌入，一排嵌入后纵韧带，另一排嵌入黄韧带平面(图2)，椎管直径由两排小钢球的位置距离测定，每次实验测量并记录。放置单排小钢球彼此接近，做到既能确定脊椎管外形，又不影响测量结果。小钢球从L1~L2椎间盘放置，利用逐步增量标准化负荷，X线测定脊柱标本外伤后的变化，测量记录椎间管直径的变化。应变(L)为实验后的椎管直径减去其原直径结果并除以原直径。

数学公式表达：L%=(Ln—L0)÷L0。

Ln和L0分别代表原椎管直径和实验后的椎管直径(图2)。

测试过程中适当用生理盐水喷洒防止标本干燥。标本每次加载测试完毕后,卸载一定时间,预载、调正,再进行下一次加载测定。逐步增量法在初始的冲击力定为28.5N，每次增加17.2N，每次实验后,X线拍取，计算机计算(图3)。如果结果没有达到设计要求,重复增量17.2N，直到出现等同或者大于实验设计要求。力学测试记录结果、观察内容：冲击速度(m/s)、撞击力量(N)、脊柱受损变形、各临界点的试验参数(表1)。表1 各组脊柱在不同载荷运动状态下载荷应变比值变化(单位，%)。

4 统计学分析。

本实验数据以线性回归(最小二乘法)、方差分析、t检验加以处理,采用统计软件SPSS 10.0分析完成,设定P0.05为有显著差异，研究数据、回归分析冲击力和椎管破裂骨折之间的关系。

实验仪器由电脑控制,有以下特点(图2)：以5.24m/s速度下降，重量可调节，仪器后面有挡杆以防止破坏脊柱标本;由计算机控制电—磁性分离装置。