颈椎小关节切除对颈椎稳定性影响的实验研究

颈椎小关节切除对颈椎稳定性影响的实验研究

【摘要】

比较正常颈椎标本和切除颈椎C5-6小关节标本的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转等生物力学指标。确定小关节切除是否对颈椎稳定性造成影响。在日本岛津万能试验机上对正常和切除小关节的标本进行前屈、后伸、左侧弯、右侧弯实验，在扭转试验机上进行扭转实验。以2mm/min的实验速度分别对标本施加载荷，测量位移数据。以50mm/min的实验速度对标本施加扭矩，测得标本的扭转角。得出正常对照组和小关C5-6节切除标本的各项力学性能指标。小关节切除25%对各项运动范围无显著变化，小关节切除50%、75%、100%对各项运动范围显著增大。双侧小关节全切除后运动范围显著增大，较其它各组间差异显著（P＜0.05）。小关节切除50%以上，尤其双侧小关节切除，打乱了颈椎的平衡关系，对颈椎的稳定性造成影响。【关键词】

正常；小关节切除；颈椎；稳定性影响

Abstract：Tocomparethebiomechnicalindicatorsofextension,theleftsidebend,therightsidebend,bendtotheleft,bendtotheright,reversingofnormalcervicalsamplesandthesampleswithremovalofthecervicalC5-6facetjointflexionanddeterminewhethertheremovalofthesmalljointshasanimpactonthestabilityofthecervicalspine.Wecarriedtheanteflexion,extend,theleftsidebend,therightsidebendexperimentonnormalandthesmalljointexcisionspecimensontheShimadzuelectronicuniversaltestingmachine,andthereversingexperimentonthemachinefortestingtorsion.Weexertedtheloadseparatelyonthespecimensbythe2mm/minexperimentspeed,tosurveydisplacementdata.Weexertedthetorqueonthespecimensbythe50mm/minexperimentspeed,toobtaintheangleoftorsionofthespecimens.WegotthemechanicalpropertiesofnormalcontrolgroupandsmallclearancesectionC5-6resectionspecimens.Thesmalljointexcision25%，eachmovementscopehadnoremarkablechanges,thesmalljointexcision50%,75%,100%，eachmovementscopeobviouslyincreased.Bilateraljointrangeofmotionincreasedsignificantlyafterallresection,andthedifferencesbetweenthegroupswereremarkble(P＜0.05).Itprovesthatfacetjointremovalofmorethan50%,inparticular,bilateralfacetjointexcision,upsetthebalanceoftherelationship,hasanimpactoncervicalspondylosisstability.

Keywords：Normal;Smalljointsremoved;Cervicalvertebra;Thestabilityinfluence

1

引

言

颈椎是由椎间盘、椎体、椎弓、椎板、上、下关节突及连接它的韧带构成的活动体，具有前屈、后伸、左侧弯、右侧弯和旋转的功能。外伤引起的颈椎脱臼、骨折及间盘脱出等病变都会造成颈椎不稳定，需实施手术进行以恢复脊椎的稳定性。关于脊椎稳定性的研究，国内外学者进行了大量研究和报道［1-9］，但对颈椎小关节单独部分切除后的生物力学评价甚少。本研究对颈关节突关节分级切除后的稳定性进行研究。旨在探讨关节切除范围与颈椎失稳之间的关系，为临床提供实验数据。

2

材料与方法

2.1

材料

实验标本取自正常国人急性外伤致死的新鲜尸体颈椎标本8个，均为男性，年龄23～30岁，由白求恩医科大学解剖教研室提供。2.2

标本制备

新鲜尸体C3-T1颈椎标本8个，标本两端由牙托粉固定。

2.3

测试方法

先对完整标本9个进行实验，之后切除小关节25%进行实验，再依次切除小关节50%、75%进行实验。

2.3.1

前屈、后伸、左侧弯、右侧弯实验

将实验标本置于电子万能试验机工作台上，标本装夹固定于夹具中进行前屈、后伸、左侧弯、右侧弯实验。首先对标本进行预调处理之后进行实验［10］。施加最大载荷为100N,依次测出10N、20N、30N、40N、50N、60N、70N、80N、90N、100N所对应位移数据。

2.3.2

扭转实验

标本两端由夹具固定，将夹具两端装入扭转试验机的夹头内，设定试验机以0.1度/S的速度对标本施加扭矩，最大扭矩为3Nm。分别测出0.5Nm、1.0Nm、1.5Nm、2.0Nm、2.5Nm、3.0Nm所对应的扭转角值。

2.4

统计分析

我们应用SPSS/300统计学软件进行统计学处理，数据结果以X±S的形式给出。采用随机分组的单元法分析，采用DUNNETT3方法进行两两比较，检验显著性为P＜0.05或P＜0.01。

3

结果

各组标本前屈、后伸、左侧弯、右倾弯、扭转实验结果见表1、表2、表3、表4、表5。[1]

4

讨论

研究颈椎前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转的力学性质，为临床手术和内固定的实施提供了重要的实验数据。一般认为脊柱失稳是指在生理载荷的条表1

各组标本前屈实验结果(位移l/mm)表2

各组标本后伸实验结果（位移l/mm）表3

各组标本左侧弯实验结果（位移l/mm)表4

各组标本右侧弯实验结果（位移l/mm）表5

各组标本扭转实验结果（扭转角°）件下，脊柱出现节段间过度和异常活动［13-14］。颈椎的生理功能前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转的运动范围能较好地反映颈椎结构的变化对颈椎稳定性的影响。本研究以载荷—位移运动范围作为指标，探讨颈椎双侧小关节25%、50%、75%、100%切除后对颈椎稳定性的影响。实验结果表明，正常组前屈最大位移为(3.24±0.11)mm，25%小关节切除组最大位移为(3.28±0.14)mm，50%小关节切除组最大位移为(3.32±0.16)mm，75%小关节切除组最大位移为(3.66±0.15)mm，100%关节切除组最大位移为(3.74±0.11)mm。正常组后伸最大位移为(6.13±0.21mm)，25%小关节切除组最大位移为(6.15±0.16)mm，50%小关节切除组最大位移为(6.28±0.19)mm，75%小关节切除组最大位移为(7.02±0.22)mm，100%关节切除组最大位移为(7.19±0.21)mm。正常组左侧弯最大位移为(12.62±0.08)mm，25%小关节切除组最大位移为(12.68±0.08)mm，50%小关节切除组最大位移为(13.19±0.32)mm，75%小关节切除组最大位移为(14.21±0.41)mm，100%关节切除组最大位移为(15.80±0.31)mm。正常组右侧弯最大位移为(13.12±0.38)mm，25%小关节切除组最大位移为(13.19±0.43)mm，50%小关节切除组最大位移为(13.81±0.41)mm，75%小关节切除组最大位移为(14.96±0.42)mm，100%关节切除组最大位移为(13.88±0.46)mm。扭转正常组最大扭转角为(12.36±0.34)°，小关节切除25%组最大扭转角为(12.41±0.39)°，小关节切除50%组最大扭转角为(13.22±0.36)°，小关节切除75%组最大扭转角为(16.87±0.49)°，关节切除100%组最大扭转角为(19.22±0.62)°。实验结果显示：双侧小关节切除25%以后前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转各运动方向的最大位移和最大扭转角与正常组对照组差异不显著(P＞0.05)。双侧小关节切除50%、75%、100%后前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、扭转最大位移和最大扭转角与正常对照组比差异显著(P＜0.05)。颈椎完全失稳扭转角增加幅度最大，其次是前屈和后伸，左侧弯和右侧弯影响较小。表明双侧小关节的力偶作用主要在于限制旋转方向的运动［13］。Zdeblick等对双侧小关节部分切除后扭转强度实验显示，当双侧小关节切除25%、和50%后，扭转强度与完整组标本差异不显著，双侧小关节切除75%、和100%后，扭转强度与完整组标本对照显著降低［14］，本实验结果显示，单侧小关节切除50%后以造成颈椎失稳，单侧小关节切除50%和75%及100%均差异显著。临床除颈神经减压术需要切除小关节外，颈椎创伤、颈椎矫形手术均可造成部分或全部小关节破坏。本实验结果表明：单侧小关节切除50%以上可导致颈椎失稳，需要进行植骨融合或采用内固定器械固定，以恢复颈椎稳定性。尤其是对双侧小关节全部切除对颈椎的稳定性破坏尤其严重，临床上应尽量避免使用［15］。【】

［1］WilkeHJ,KettlerA,ClaesL.Preliminarystabilizingeffectofinterbodyfusiondevicesforthecervicalspine:aninvitrocomparisonbetweenthreedifferentcagetypesandbonecement.［J］．EurSpine,2000,9:410-416.

［2］HackerRJ，CauthenJC,GilbertTJ,etal.Aprospectiverandomizedmulticenterclinicalevaluationofanteriorcervicalfusioncage［J］．Spine,2000,25:2646-2655.

［3］ProfetaG,deFalcoR,IannicielloG,etal.Preliminaryexperiencewithanteriorcervicalmicrodiscectomyandinterbodytitaniumcage［J］.Neurol,2000,53:417-426.

［4］KandzioraF,PflugmacherR,SchaferJ,etal.Biomechanicalcomparisonofcervicalspineinterboryfusioncages［J］．Spine,2001,26:1850-1857.

［5］LeeCK.Accelerateddegenerationofthesegmentadjacenttoalumberfusion［J］．Spine,1998，13（3）：375-378.

［6］NagataH,SchendelMJ,TransfeldtEEetal.Theeffectofimmobilizationoflongsegmentofthespineontheadjacentanddistalfacetforceandlumbosacralmotion［J］．Spine,1993,18:2471.

［7］FrymoyerJW,HanelyE,HoweJ,Discexcisionandspinefusioninthemanagementoflnmbardiscdisease［J］．Spine,1978，3:1.

［8］WimmerCGluchH,KrismerM,etal.APtranslationintheproximaldiscadjacenttolumbarspinefusion.Aretrospectivecomparisonofmon