脊柱内固定原理及器械

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1,很好的生物相容性 2,恢复脊柱正常的解剖关系和稳定性 3,限制脊柱的自由度 4,简单安全,容易安装 5,有足够的强度,以去除外支架 6,不影响术后影像学检查(CT,MRI)
内置物的基本构成
* 长构件结构:棒,钢板,线缆 * 固定椎体构件:椎弓根螺钉,椎板钩,椎板 下钢丝,前方椎体螺钉 * 将二者连接起来的连接部分
后路胸腰椎器械
• 对脊柱器械已进行了广泛的 基础科学的研究 • 动物实验的数据表明:后路 脊柱内固定可以促进骨的融 合 • 当内固定的强度增加时,融 合骨块的强度也随之增加。 但是,强度增加的越多,会 发生与器械有关的骨质减少。 这种骨质疏松是否具有临床 意义还不清楚
SINO
UPASS
后路胸腰椎器械
后路胸腰椎器械-钢丝
• 适应证:神经肌肉性侧弯 侧弯合并胸椎前突 特发性侧弯 • 禁忌证:椎管狭窄 后突 腰椎一般不用钢丝
后路胸腰椎器械-钩棒
• 胸腰椎后路钩棒 系统分为节段性 与非节段性 • 非节段性: Harrington 和 Knodt系统 • Harrington系统很 少用于腰椎侧弯, 后路单纯撑开会 引起平背畸形
椎间融合器
• 带螺纹的融合器经生物 力学测定,在屈曲和侧 向弯曲时稳定性明显提 高。拔出力也高于取出 骨桩的力。 • 水平放置两个带螺纹的 融合器比单独放置一个 要稳定,其稳定性可以 与椎间植骨伴后路椎弓 根固定相比拟。
椎间融合器
• 后来的发展:既 有前路,又有后 路带螺纹的圆柱 形融合器
• 最近发展为可从 镜下放置
颈 椎 器 械-螺钉
• 前路单纯螺钉固定 用于齿状突II型骨折 的轴向固定 • 适应证:禁忌用 Halo架的病人 C1-C2的运动对于病 人很重要的病人 • 生物力学及临床数 据表明,单螺钉比 双螺钉 更有效
颈 椎 器 械-钢丝
• 后路钢丝技术是 张力带技术
• 禁忌证:后方附 件骨折或缺损存 在严重的扭转或 矢状面不稳定 • 在扭转或伸展时, 钢丝的稳定性不 如侧块钢板
载荷分布法则
椎间盘与椎体后部完整腰 椎的载荷分布 • 关节突承受17%垂直压 力 • 90%的垂直压力通过椎 体与椎间盘 • 所有综合力量大于100% 是因为多个方向的合力
载荷分布法则
• 后路器械力的分布
载荷分布法则
* 对于应用后路脊柱内固定器械,应理解和采取张力带法 则进行脊柱载荷再分布
* 从临床的观察的结果,可以看到脊柱背侧起分离作用的 力阻碍了脊柱的正常生物力学行为;而背侧发生加压作 用的内固定系统,却与正常生物力学相接近 * 脊柱前柱包括椎体和椎间盘,当其中一部分存在缺陷时, 仅依靠后路内固定器械则难以达到前柱的理想载荷分布。 因此,需行前路支撑植骨或其他方法的脊柱前路重建
椎弓根螺钉系统优点
• 固定节段短,不影响邻近椎体活动 • 达到三柱固定,稳定性好 • 适应症广泛,疗效好 • 不但可矫正冠状面和矢状面畸形,还可矫 正旋转畸形
后路胸腰椎器械-钉棒 钉板
• 适应证: 滑脱复位 退行性变融合 假关节修补 腰椎侧弯中 下腰椎爆裂骨折不稳定 肿瘤切除后重建
椎间融合器
• 椎间融合器最早是 从后路放在椎间隙, 作为分担应力的结 构,材料是碳纤维 的 • 早期融合器是装满 植骨块后打入椎间 隙,由于没有内在 的稳定性,使用时 要求与后路椎弓根 螺钉系统配合使用
颈 椎 器 械-前路钢板
• 适应证:
创伤:椎间盘突出合并半 脱位 伸直型泪滴骨折 爆裂骨折 严重旋转型损伤,需 前后内固定 退行性变:类风湿关节炎 造成的多节段不稳定、假 关节 肿瘤
颈 椎 器 械-后路钢板
• 在上颈椎,螺钉可以通 关节,穿过C1-C2的关节 进行固定,也可以打入 C2的椎弓根。 • C3-C6固定在侧块上 • C7既可以固定椎弓根, 也可以固定侧块
脊柱内固定原理
内固定的目的
– 复位 – 固定:增加脊柱稳定 – 最终达到骨性融合
效果好的融合定义
– 初始稳定性 – 保持脊柱稳定性,通过机械装置避免上、下椎 体负荷过重 – 长期的生物弯曲的保持
内固定置入物最终目的
• 骨性融合或骨愈合
– 植骨 – 椎间盘植骨融合器(BAK) – 钛钢螺纶椎体融合器(TFC)
后路胸腰椎器械-钩棒
• 节段性固定 C.D.系统:
法国医生Cotrel和Dubousset, 1984年首创
• 首先应用于侧弯和创伤 • 在腰椎(特别在下腰 段),最好用椎弓根螺 钉代替椎板钩 • 侧弯病人建议使用双棒 结构,包括至少两个横 连
C.D装置
• 优点:
– 冠状面改善Cobb角,矫正率达66% – 矢状面矫正胸椎前凸及胸、 腰段后凸 – 矫正旋转畸形可达40% – 术后矫正度不丧失,植骨融合牢固 – 卧床期缩短,不需外固定
• 体外的生物力学测试显 示脊柱内固定器械可以 增加脊柱结构的稳定 • 通常,脊柱内固定系统 分为限制性与非限制性
• 非限制性系统的疲劳寿 命较长,通常失败是由 于松动而不是断裂。
后路胸腰椎器械-钉板
• 椎弓根螺钉系统首先由 Harrington使用,由RoyCamille推广 • 椎弓根螺钉比骨钩或钢丝稳定 性更好 • 优势:滑脱复位,稳定运动节 段,矫正畸形。提高融合率 • 劣势:风险高(出血多,时间 长,感染率高),医生的水平 要求高,并发症(椎弓根骨折, 神经根损伤,脊髓损伤,血管 损伤)
后路胸腰椎器械-螺钉
• 螺钉关节间固定最初是用于一个或两个 节段
腰椎融合
• 当不需坚强固定或不需复位时,可以辅助融合 • 虽然一些作者报道了它的高融合率,但其他一 些报道显示其效果不如椎弓根螺钉
后路胸腰椎器械-钢丝
• 单纯后路钢丝很少应 用于胸椎和腰椎 • Luque首先将节段性棒 与钢丝技术应用与临 床 • 用Luque技术治疗侧弯 和后突的效果很好, 但穿过椎板的路径中 会有神经损害危险, 如使用线缆可以减少 危险
颈 椎 器 械-前路钢板
• 前路颈椎钢板用于创伤 已近十年 • 生物力学实验显示:在 扭转、侧方弯曲和伸直 的情况下,前路钢板系 统与后路钢丝提供同样 的稳定性;在后柱不稳 定的屈曲情况下,前路 钢板不是很适合
颈 椎 器 械-前路钢板
但是临床研究 显示,前路钢板 固定植骨融合可 以有效地治疗爆 裂骨折,颈椎半 脱位合并椎间盘 突出和颈椎肿瘤 还可以有效地 应用于假关节融 合以及进行多节 段融合。
椎间融合器
• 直立的融合器 (Mesh),在椎体切 除后作为椎体的替代 物,可以恢复前柱的 结构。 • Mesh需要应力的分散 支持,因此需伴随前 路钢板或后路椎弓根 系统固定。 • 不论是Cage还是Mesh, 均可用于颈椎,胸椎 和腰椎。
椎间融合器
临床上,最近的前瞻性研究表明,对 于椎间盘源性疼痛的治疗,椎间融合器的 效果等于或高于多数传统的方法。
椎间融合器
• 生物力学上,椎间 融合器的功能是通 过撑开(纤维环, 关节囊,韧带)的 作用达到增加椎间 节段的稳定。 • 长期的稳定来自通 过Cage椎体终板的 骨愈合。
椎间融合器
• 虽然使用Cage的适应 证没有明确的限制, 但更适合以下病人: 单节段病变 无心理障碍 非手术治疗至少6个 月以上没有好转
• 作用:限制运动
维持解剖 防止畸形发生
脊柱融合术
• 范围:肿瘤---病变节段上一个正常椎体到下一个
正常椎体;畸形---包括整个畸形区域,再加上一个 椎体及下一个椎体
• 位置: 前---椎体间植骨
后---关节突植骨
• 植骨的来源:自体骨:髂骨,肋骨,胫骨,腓骨
异体骨
脊柱融合术
• 内固定物的要求:
前路胸腰椎器械
• 最早用于胸腰椎侧弯的 矫形,由Dwyer介绍, 由Hall和Zielke修改 • 在侧弯的凸侧放置棒, 用垫片和螺钉连接,进 行加压和去旋转以矫正 畸形 • 此技术主要应用于胸腰 段前中柱创伤、肿瘤和 侧弯的矫形 • 后方不能再放置其他内 固定物
颈 椎 器 械-钩棒
• 用于颈椎的钩棒系 统包括:椎板夹和 儿童钩棒系统 • 椎板夹系统适用于 单节段颈椎不稳定 • 在上颈椎,椎板夹 系统并不比螺钉技 术更稳定(1) • 在中,下颈椎,椎 板夹可能侵占椎管, 因此操作时要小心
• 1李德强;李明;刘培来;张元凯;左振柏;胡魁; 周磊;;SSE寰枢椎挂钩内固定治疗寰枢椎不稳 [J];中华创伤骨科杂志;2013年03期
脊柱内固定器械
脊柱内固定器械的优点
• 脊柱复位(侧弯,后突,滑脱)
• 维持复位的稳定,防止畸形进一步发 展
• 促进骨性融合
内固定类型
• • • • • • 单纯螺钉(拉力螺钉) 单纯钢丝(作为张力带) 钩棒结合 钉棒结合 钢丝与棒结合 钢板与螺钉结合
颈 椎 器 械-螺钉
• 颈椎单纯的螺钉固定最初 设计是为了治疗上颈椎的 不稳定 • C1-C2后路关节间螺钉固 定技术是由Magerl发展的 • 可使C1-C2复合体保持稳 定,促进融合 • 无需Halo支架
• • • •
前柱承担80 %的应力
中柱和后主承 担20%应力
脊柱手术三大原则
• 减压 • 固定 • 融合
固定原则
* 重新再分配脊椎载荷
* 限制局部运动从而维持稳定
* 在稳定的环境中,促进坚固的骨融合
脊柱融合术
• 原理:以病变椎体为中心,在病变的上一个
椎体和下一个椎体之间进行融合,使其成为 一个整体。
三柱理论
前柱 中柱 后柱 • 1983年Denis提出三柱分类概念, 提出脊柱的稳定性有赖于中柱 的完整,并强调后方韧带复合 结构对稳定性的作用。Denis提 出三柱分类: 将脊柱分为前、中、后三柱。 前柱:前纵韧带、椎体前二分 之一、椎间盘的前部。 中柱:椎体后二分之一、椎间 盘后半部分、后纵韧带和椎管。 后柱:关节突、黄韧带、棘间 韧带、棘上韧带。
张力带Байду номын сангаас则
融合期间载荷分布的变化
* 正常情况下,椎体支撑近75%~80%的脊 柱压力载荷,而后部结构支撑余下的 20%~25% * 放置植骨块或者器械构件后,载荷会从 椎体向植骨块或内置物转移 * 固定的内置物将为主要的载荷支持部分, 随后将会有骨的重塑
融合期间载荷分布的变化
• 随时间变 化,植骨 块与内固 定材料支 持载荷的 分布发生 改变
颈 椎 器 械-后路钢板
• 为了保护椎动脉, 脊髓和神经根, 每个病人在术前 均应进行放射学 检查以确定侧块 的正确位置;术 中放置螺钉时要 小心谨慎
颈 椎 器 械-后路钢板
适应证:
创伤:不需椎体切除的爆裂骨折 合并后方骨折的脱位或半脱位 严重扭转畸形需前后路固定 退行性变:椎板切除后进行多节段融合 截骨矫形后不稳定 枕颈融合,去除Halo架
脊柱内固定发展史
• 最初是为治疗脊柱侧弯设计的: 作为临时复位系统并辅助脊柱融合 • 上世纪60年代, Harrington和Luqne问 世后,扩大到脊柱创伤治疗 • 上世纪70年代,椎弓根螺钉装置,例 如Dick钉、RF钉杆装置 • 上世纪80年代,由法国的Cotrel和 Dubousset发明了C-D钉棒结合装置系 统
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