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对颈椎生物力学影响的实验研究

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2016-12-20  
再用双层塑料袋密封,放置-20℃ 低温冰箱保存,测试前逐级解冻。在实验解剖标本上下二端浇注骨水泥平台,以用于测试时加载。并在所测部位安置传感器与电阻应变片,其预调范围为2500 uε±2%,灵敏度<2 uε±2%预备牵引支架。牵引角度与重量可自由调节,操作方便。测定方法 用WE-5A万能材料试验机、数字测力仪、应变仪、KG-101光栅数显高精度测量仪进行测试。钢球滚珠加载,级别分别为25N、50N、 75N,液压加载速度控制在1.5 mm/min。每项实验预先进行小量程预载3次,以消除时间效应。尔后进行正式采集数据的实验。统计学处理 以线性回归、方差分析、进行t 检验与精度分析。 牵引对颈椎椎体应变的影响 牵引状态下, 颈椎发生拉伸应变,与轴向压缩应变相比。二者正好方向相反。

       椎体的应变变化多随牵引量的增加而增加,角度以前屈15°的变化最大。前屈15°、4~8 kg牵引时,C4应变增加60%~80%,C5应变增加 80%~90%(P<0.05)。其中,6 kg和8 kg的牵引变化比较接近。当前屈15°,4 kg牵引时,C5应变即增加82%(P<0.05)。牵引对椎间盘应变的影响 除后伸位外,在 4~8 kg重量牵引范围内,无论何种角度牵引,椎间盘应变均随牵引量的增加而递增。并以中立位牵引时应变变化最大,前屈15°次之。中立位牵引时, C4~5可增加60%~80%,C5~6可增加80%~90% (P<0.01),其中,中立位4 kg牵引时C5~6应变即可增加82%(P<0.05) 3.牵引对颈椎总体位移的影响 随着牵引力的增加,颈椎总体位移均有明显的增加,并以前屈25° 或后伸25°最为显著。与牵引前相比,前屈25°、4~ 8 kg牵引时,总体位移分别平均增加58%、77%、 81%;而后伸25°、4~8 kg牵引时,其分别增加 71%、84%、89%(P<0.05),其增幅略大于前屈牵引。

        无论从临床症状的产生,还是从影像学、解剖学、生物力学角度来看,颈椎退行性改变多发生在 C4~5、C5~6间隙。针对这一特点,我们着重观察牵引对颈椎生物力学模型中的下颈椎部分的影响。本实验所加载荷属于生理范围,头颅标本重量设在5 kg, 因考虑到颈部肌群的作用,颈椎最大纵向承载力可达70~75N,故我们选定75N作为最大实验载荷。本实验结果发现,前屈15°牵引对椎体的作用最为明显,中立位牵引对椎间盘的作用最为明显。在上述角度4~6 kg牵引时,其对椎体和椎间盘应变的影响,大多表现为斜率较好的线性关系,此时变化幅度也较为恰当,一般增加50%~80%,而超过8 kg牵引时,应变增加幅度高达80%~90%。此外, 总体位移在前屈15°或中立位、6 kg牵引时,其增加幅度也在50%~70%。根据生物力学的理论,牵引后颈椎应变与位移的变化,过小则达不到解剖学、生物力学上的治疗作用,过大则易引起颈椎大位移和大应变(非线性效应)导致颈椎失稳抑或副损伤。

       对此,在临床上,牵引角度与重量宜选择一个合适的范围,以便产生对颈椎有益的应变与位移的变化。也就是说,牵引治疗颈椎病是围绕力的选择与应用的问题。在临床上,牵引角度、重量、时间是影响疗效的三大要素。迄今为止,对于这三个参数的选择,国内外的方法不尽相同,并缺少对其进行生物力学的实验研究。颈椎病牵引角度与重量的合适选择, 始终存在着一个如何优化组合的问题。通过本实验的研究结果并结合作者以往的研究,不难发现, 对椎体退行性变为主者,理论上应前屈15°牵引,对椎间盘退行性变为主者,则应中立位牵引。不同的牵引方法对颈椎各组织结构生物力学的影响不尽相同,各有侧重。基于本研究,我们认为,对于大多数颈型、神经根型颈椎病,牵引角度宜选择前屈15°或中立位、重量在6 kg内为佳。对有髓核大块突出或下颈椎椎体后缘有较大骨刺形成者,宜中立位或轻度后伸位牵引。对年高体弱骨质疏松者,或日后需手术治疗或脊髓型患者,牵引重量不宜超过4 kg,以免造成颈椎刚度下降而导致失稳。



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