基于壓敏片材料的小型豬上胸椎生物力學(xué)研究.pdf

1、目的：通過(guò)對(duì)小型豬上胸椎節(jié)段的椎間盤進(jìn)行生物力學(xué)研究，明確不同節(jié)段脊柱的生物力學(xué)特點(diǎn)，完善相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的脊柱側(cè)彎實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，驗(yàn)證基于生物力學(xué)治療脊柱畸形的可行性。
　　方法：
　　1、第一部分：上胸椎的形態(tài)學(xué)觀察。選取2月齡小型豬脊柱12具。CT檢查無(wú)骨質(zhì)疏松及脊柱畸形等病變。結(jié)合 CT數(shù)據(jù)與標(biāo)本觀察小型豬上胸椎形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，測(cè)量小型豬上胸椎椎間盤橫徑與矢徑。
　　2、第二部分：生物力學(xué)研究。取12具小型豬脊柱

2、，6具截取T1-T2、T3-T4、T5-T6、T7-T8節(jié)段，另6具截取T2-T3、T4-T5、T6-T7、T8-T9節(jié)段，合并為6組完整上胸椎數(shù)據(jù)。將各節(jié)段用自凝牙托粉上下包埋，上下厚度均為1.5CM，保證脊柱處于牙托粉中央，且牙托粉上下平行，與脊柱垂直。連接至Bose生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)，每個(gè)節(jié)段首先進(jìn)行300N，15min的軸向垂直加壓以減少椎間盤過(guò)度水合效應(yīng)的影響。切開各節(jié)段椎間盤，注意不破壞前、后縱韌帶及關(guān)節(jié)突。將日本富士壓敏片裁剪

3、成合適形狀，包裹保鮮膜，置于切開的椎間盤內(nèi)。將處理好的脊柱節(jié)段再次固定于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)，之后依次進(jìn)行100N、150N、200N的垂直加壓，每次加壓應(yīng)先行預(yù)加壓3次以消除蠕變作用。之后同一節(jié)段進(jìn)行連續(xù)加壓，如三次加壓結(jié)果相似，則取最后一次加壓的壓敏片作為結(jié)果。應(yīng)用牙托粉制備5度的楔形斜面，置于實(shí)驗(yàn)機(jī)與模型之間，模擬5度的前屈、后伸及側(cè)彎，實(shí)驗(yàn)過(guò)程同第一部分，保留合適的壓敏片作為結(jié)果。應(yīng)用日本富士光密度計(jì)讀取每個(gè)壓敏片的壓強(qiáng)。以1mm范圍

4、為單位依次讀數(shù)，計(jì)算壓敏片前方、后側(cè)、側(cè)彎凹側(cè)及整體范圍壓強(qiáng)平均值。根據(jù)不同壓強(qiáng)范圍進(jìn)行分組（不同載荷下前方纖維環(huán)壓強(qiáng)、后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)、側(cè)彎凹側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)、纖維環(huán)整體平均壓強(qiáng)），應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行ONE-WAY-ANOVA分析。
　　3、第三部分：椎體破壞性病理觀察實(shí)驗(yàn)。將包埋好的各上胸椎節(jié)段分別連接于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)，5°斜面模擬左側(cè)彎放置于模型與實(shí)驗(yàn)機(jī)之間。逐漸升高壓力直至椎體破壞，記錄壓力數(shù)值。取破壞椎間盤組織

5、進(jìn)行病理HE染色及masson染色，觀察細(xì)胞破壞情況。
　　結(jié)果：1、第一部分：上胸椎具有獨(dú)特的形態(tài)特點(diǎn)，近似蠶豆形，之后隨著節(jié)段逐漸變化，直至T9-T10轉(zhuǎn)變?yōu)樾男巍Ｐ螒B(tài)變化是界定小型豬上胸椎范圍的初步指標(biāo)，本研究中根據(jù)影像學(xué)初步選用T1-2至T8-9節(jié)段作為上胸椎節(jié)段。2、第二部分：隨著載荷增大，各節(jié)段椎間盤內(nèi)壓強(qiáng)呈增加趨勢(shì)（前方纖維環(huán)、后側(cè)纖維環(huán)、側(cè)彎時(shí)凹側(cè)纖維環(huán)及纖維環(huán)整體平均壓強(qiáng)等不同受力范圍在不同載荷下對(duì)比，P<0.0

6、5）。在整體平均壓強(qiáng)測(cè)量中，T7-8及T8-9節(jié)段椎體整體纖維環(huán)受力增加幅度未見(jiàn)明顯變化（P>0.05）;但在其余多數(shù)上胸椎中，椎體整體纖維環(huán)受力增加幅度逐漸減小(P<0.05)。在各載荷條件下，前屈時(shí)，上胸椎節(jié)段前方纖維環(huán)壓強(qiáng)呈增大趨勢(shì)(前屈前方纖維環(huán)壓強(qiáng)與垂直前方纖維環(huán)壓強(qiáng)對(duì)比，P<0.05)，而后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)常出現(xiàn)無(wú)明顯改變（前屈后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)與垂直后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)對(duì)比，P>0.05）或增加趨勢(shì)(P<0.05)；后伸時(shí)，上胸椎節(jié)段前

7、方纖維環(huán)壓強(qiáng)減小(后伸前方纖維環(huán)壓強(qiáng)與垂直前方纖維環(huán)壓強(qiáng)對(duì)比，P<0.05)，而后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)常出現(xiàn)減小趨勢(shì)（后伸后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)與垂直后側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)對(duì)比，P<0.05）或無(wú)明顯變化(P>0.05)；側(cè)彎時(shí)，各節(jié)段側(cè)彎凹側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)明顯增加(側(cè)彎凹側(cè)纖維環(huán)壓強(qiáng)與整體平均纖維環(huán)壓強(qiáng)對(duì)比，P<0.05)。3第三部分：凹側(cè)椎體破壞更加明顯，骨性結(jié)構(gòu)呈粉碎性破壞，生長(zhǎng)帶細(xì)胞柱結(jié)構(gòu)破壞明顯，軟骨組織保存較好。
　　結(jié)論：
　　1、上胸椎

8、具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，后側(cè)椎體在上胸椎節(jié)段運(yùn)動(dòng)及受力分配中起著重要作用，隨著載荷增大，上胸椎更傾向于用后側(cè)結(jié)構(gòu)吸收壓力。
　　2、上胸椎側(cè)彎時(shí)凹側(cè)壓強(qiáng)明顯增大，表明受力不對(duì)稱可能是脊柱側(cè)彎進(jìn)展的重要原因之一，驗(yàn)證了骨骺阻滯理論的應(yīng)用基礎(chǔ)。根據(jù)各節(jié)段不同特點(diǎn)正確的改善脊柱的不平衡受力，減小脊柱運(yùn)動(dòng)節(jié)段的載荷，是治療脊柱畸形的重要手段。
　　3、重力因素是脊柱側(cè)彎進(jìn)展的重要影響因素，同時(shí)上胸椎后側(cè)椎體結(jié)構(gòu)分擔(dān)壓力的作用不可忽視，