不同骨密度绵羊腰椎模型的椎弓根钉道空间结构及其力学性能

Trabecular and cortical bone structure and biomechanics around pedicle screw in lumbar vertebrae of sheep with different levels of BMD

中文关键词:  最大轴向拔出力  骨密度  显微CT  体外脱矿化椎体模型  骨质疏松

英文关键词:Maximum force  Bone mineral density  MicroCT  In vitro demineralized vertebra model  Osteoporosis  Sheep

中文摘要:

  【摘要】　目的：应用MicroCT研究在不同骨密度（BMD）情况下椎弓根钉道骨小梁及钉道外口皮质骨空间结构与椎弓根螺钉轴向拔出力的关系。方法：对40个绵羊腰椎标本应用微量注射泵椎体内外盐酸脱钙方法分别建立4组不同BMD水平的生物力学模型，即A组（正常骨质），B组（骨量减少），C组（骨质疏松），D组（严重骨质疏松），生物力学测试各组椎体椎弓根螺钉的最大轴向拔出力（Fmax）。应用MicroCT研究各组椎体椎弓根钉道周围骨小梁参数，包括骨小梁厚度（Tb.th）、骨小梁数量（Tb.N）、骨小梁间隙（Tb.sp）、骨体积分数（BV/TV）及钉道外口皮质骨的厚度（Cor.th），统计分析其与椎弓根螺钉轴向拔出力的关系。结果：成功建立不同BMD下降程度的生物力学模型，B、C、D组BMD下降分别为19%、28%及37%。生物力学测试示B、C、D组椎体的Fmax较A组显著下降，且有统计学意义（P＜0.05）；B、C、D组组间椎体Fmax随BMD下降而下降，各组间具有统计学差异（P＜0.05）。MicroCT显示各组椎弓根螺钉钉道空间结构参数随BMD下降而变化，且各组组间参数随脱钙时间的延长而变化，各组间有统计学意义（P＜0.05）。相关性分析发现钉道骨质空间结构参数（Tb.th、Tb.N、Tb.sp、BV/TV、Cor.th）、BMD、脱钙时间与Fmax均存在直线相关关系；多元回归方程（y=1185.658×BMD+153.535×Tb.N-247.037×Tb.sp）可预测椎体椎弓根螺钉的Fmax。结论：椎弓根螺钉的最大轴向拔出力（Fmax）不仅与椎体BMD的变化密切相关，亦与椎弓根钉道松质骨及皮质骨空间结构参数密切相关。

英文摘要:

  【Abstract】 Objective：To investigate trabecular and cortical bone structure and biomechanics around pedicle screw in lumbar vertebrae of sheep with different levels of bone mineral density（BMD）.Method：The biomechanical model of lumbar vertebrae with differ