不同复位方式恢复第一腰椎骨折后椎前高度的实验研究
作者：徐又佳 郑祖根 董启榕 成茂华 沈忆新
单位：医学院附属第二医院骨科 苏州215004
关键词：腰椎；脊柱骨折；骨折固定术，内；牵引术
中华骨科杂志001109
【摘要】目的 分析不同复位方式对恢复伤椎椎前高度的机制和差异。方法 采用15具湿润脊柱标本(T11～L3)，运用Gepstein等改良方法制造L1压缩骨折模型。标本分组，并分别在过伸牵拉、纵向牵引、器械加压三种方式下复位，观察椎前高度、前纵韧带应变值、伤椎上下椎间隙高度的变化。结果 在三种复位过程中都存在椎前高度恢复平台期；在试验载荷最大值时椎前高度前后比较，差异均无显著性意义(P>0.05)；过伸复位中椎前高度是先增加后停滞，器械复位中椎前高度是先停滞后增加。结论 L1骨折后在不同复位方式的复位过程中椎前高度不是无限制的增加，复位后期椎前高度都明显受到脊柱解剖结构的制约，因此在临床治疗或器械改进时，充分了解这些特点非常有益。
, 百拇医药
Experimental study of different reduction methods on recovery of the prevertebral height following lumbar fracture
XU Youjia, ZHENG Zugen, DONG Qirong, et al.
(Department of Orthopaedics, Second Affiliated Hospital of Suzhou Medical College, Suzhou 215004, China)
【 Abstract】Objective To study the mechanism and difference of fractured vertebral body's prevertebral height recovery following different methods of reduction. Methods A L1 compressed fracture model was produced by modified Gepstein method with wet human spinal specimens(T11-L3); the model was reduced by hyperextension, longitudinal extension and device reduction respectively. The measured parameters including the changes of prevertebral height, the changes of anterior longitudinal ligament strain and the changes of vertebral disc's height; segments including upward and downward of the fractured vertebral bodies were observed. Results The prevertebral height recovery platform stage happened in all the three methods of reduction. There is no significant difference between the prevertebral heights in the maximum experimental load; the prevertebral height increased first and stayed stationary later in the hyperextension reduction procedure; in the device reduction process, the prevertebral height stayed stationary at first and dereased later. Conclusion The prevertebral heights increase is not unlimited between different reduction process of L1 fracture, and it is limited by spinal anatomy on the late phase of reduction. Knowing these features is useful for us to treat the patients and improve the devices.
, 百拇医药
【Key words】 Lumbar vertebrae;Spinal fractures;Fracture fixation,internal;Traction
胸腰椎骨折发生率占全身骨折的6%左右，其治疗的主要目的是恢复骨折椎体的高度，纠正脊柱畸形即骨折复位。有关椎体骨折已有许多治疗方法及内固定器械，但在复位机制中器械复位所处的地位，体位复位的作用以及两者之间的关系，目前鲜有系统的研究报道。因此，我们将针对这些问题，进行实验研究。
材料与方法
一、标本制备
采用15具湿润脊柱标本，保留完整的T11～L3节段脊柱韧带及小关节，剔除附着的肌肉和肋骨，X线透视排除病理或先天性疾患。
二、分组方法
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采用过伸牵拉、纵向牵引、器械加压三种复位方式，设定载荷为生理载荷范围。标本编号后随机分为三组，每组5具。每具标本均用游标卡尺测量L1椎前高度的初始数据。
三、模型准备
将15具标本的L1椎体按Gepstein等[1]改良方法进行处理，即用2.0mm的钻头在L1椎体中部一侧平行钻两个孔对穿椎体，孔间距为10mm，人为造成L1椎体中部平面皮质有限制性损伤，加载后应力可集中在此平面；再将T11～L3节段脊柱固定在WE-10A型万能试验机基座上，中心加载应力至L1椎前高度减少1/2、椎体中部骨折线形成。所有标本均依次处理，模型制作成功后标本过夜。
图1过伸牵拉装置示意图
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图2器械复位装置示意图
图3应变传感器测量示意图
骨折模型制备的参数：T11～L3标本高度为20.50～23.00cm，平均22.30cm；L1椎前高度为1.90～2.90cm，平均2.50cm；上椎间隙前高度为1.00～1.20cm，平均1.16cm；下椎间隙前高度为1.20～1.80cm，平均1.54cm；骨折时载荷为2010～2750N，平均2338N。
四、过伸牵拉装置
定制金属夹具，分别可固定标本两端椎体(M,N)。夹具中心有牵引钩可供加载操作。定制金属环(E)可固定L1棘突，E可向脊椎腹侧牵拉(图1)。
五、器械复位装置
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定制四根金属杆，金属杆一端有内螺纹可连接Dick椎弓根螺钉；尾部有多个侧孔，可在不同范围安装加压杆；整体结构见图2。考虑每具标本椎弓根螺钉有角度及间隔距离偏差，在安装加压杆时，相对保证每具标本测试前距离(L)相等，减少加压时系统误差。金属杆尾端间距(D)为原始参考值。
六、电测装置
因韧带的伸缩变形范围较大，故在每具标本L1椎体前缘前纵韧带正中区用丝线固定一个桥式弓形应变传感器，传感器用优质磷青铜片制作，铜片正面粘贴高灵敏应变片(图3)。
七、试验过程
每具标本在测试时均将应变片与电阻应变仪连接，经标准均衡器校正初始值，预调范围2500%±2%，灵敏度<2με。在每具标本L1椎体前方上、下缘、T12椎体前方下缘、L2椎体前方上缘均用标记钉固定，用标准游标卡尺测量L1椎体上椎间隙距离(h1)、下椎间隙距离(h2)、L1椎前高度(H)，辅助应用KG-101光栅位移测量仪，以减少误差(图3)。
, 百拇医药
1.棘突过伸牵拉方式：标本两端(M、N)夹具固定，牵拉环(E)固定在WE-10A型万能试验机上，以1.5mm/min的速度分级均匀加载牵拉。
2.脊椎纵向牵引方式：标本一端(N)固定，用分级重量载荷(大剂量标准砝码)经滑轮牵拉标本另一端(M)。
3.器械加压复位方式：标本T11和L2后路用Dick进钉方式钻入4枚Dick椎弓根螺钉，并安装Dick器械和金属复位装置，以减小金属杆尾端间距D值的1/16为不同加压载荷单位值；本组D值平均8.9cm，平均加压至缩短距离为0.5、1.0、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0cm。
在不同复位方式中各级载荷测试时先记录椎体前缘前纵韧带应变值ε；同时测量h1、h2、H值。
八、统计学方法
本研究不对三种复位方式相互数据作比较，仅对每一种方式在不同复位条件下椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、L1上下椎间隙高度(h1+h2)进行方差分析，以便了解每一种复位过程中复位指标前后变化，并从解剖结构的角度分析其临床意义。
, 百拇医药
结果
在三种复位方式中，椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、L1上下椎间隙高度(h1+h2)均受作用力影响而变化。各组结果的均数见表1～3。
图4椎体复位力学模式图
注：(1)P<0.01，P<0.05，△P>0.05；(2)后一均数与前一均数比较；(3)以下同
表1过伸复位中不同载荷对三项
测试项目的作用结果(
±s)
缩短距离(cm)
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H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
0.5
2.12±0.08
331.00±9.34
2.24±0.09
1.0
2.13±0.06△
331.60±11.55△
2.41±0.08
1.5
, 百拇医药
2.16±0.10
337.00±9.58
2.54±0.08
2.0
2.23±0.12
347.00±8.64
2.56±0.06△
2.5
2.38±0.11
352.00±8.02
2.56±0.06△
3.0
, 百拇医药
2.52±0.10
367.00±7.98
2.58±0.06△
3.5
2.52±0.08△
368.00±8.81△
2.65±0.05
4.0
2.52±0.07△
370.00±8.72△
2.72±0.03
表2牵引复位中不同重量对三项
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测试项目的作用结果(±s)
重量(kg)
H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
4
2.11±0.20
292.00±37.02
2.36±0.35
8
2.24±0.14
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300.00±38.17
2.53±0.43
12
2.23±0.11△
321.00±31.42
2.61±0.42
16
2.30±0.09
322.00±32.32△
2.68±0.43
20
2.30±0.10△
, http://www.100md.com
324.00±32.84△
2.72±0.45△
24
2.36±0.11
324.00±32.69△
2.73±0.45△
28
2.40±0.13△
326.00±31.27△
2.74±0.46△
表3器械复位中加压至缩短不同距离对三项
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测试项目的作用结果(±s)
载荷(N)
H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
25
2.06±0.21
251.00±31.59
2.23±0.31
50
2.21±0.38
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290.00±30.17
2.23±0.32△
75
2.30±0.26
318.00±31.18
2.45±0.59△
100
2.38±0.25
337.00±30.63
2.26±0.30△
125
2.42±0.24
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349.00±27.81
2.31±0.30△
150
2.44±0.23△
351.40±28.78△
2.46±0.30
175
2.46±0.23△
352.20±26.99△
2.61±0.31
200
2.45±0.23△
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354.00±29.66△
2.63±0.32△
本试验数据中不同复位方式椎前高度值均比复位前有显著增加(初始加载与最大加载比较P<0.01)，但对每次加载前后的椎前高度进行方差分析后发现，不同复位方式特点不同。在过伸复位中150N载荷下的椎前高度无显著增加；牵引复位中随着重量的增加，椎前高度出现“增加→平台、再增加→再平台”的交替现象；在器械复位中当加压至缩短距离范围在0.5～2.0cm时，椎前高度变化差异无显著性意义，在2.0～3.0cm则出现显著性增加。
同样，在前纵韧带应变值和上下椎间隙高度方面，总体表现是加载后均呈增加趋势，但是“增加→平台”或“平台→增加”这种特征也均存在。
讨论
胸腰椎骨折治疗的主要目的是恢复伤椎高度并维持恢复后的高度。长期以来体位复位一直是临床治疗中重要的复位方式。随着脊柱后路经椎弓根内固定器械的不断改进和成熟，器械复位越来越被临床重视[2]。已有研究表明，椎体、韧带、椎间盘在复位中是一个多因素相互作用的动态组合系统，既有参与复位的力学基础，也有阻碍复位的解剖结构[3]。本研究采用的三种复位方式主要是模拟临床中常用的过伸复位、牵引复位和经椎弓根器械复位，观察前纵韧带和椎间盘组织，以了解在不同试验条件下骨折椎体复位过程中软组织结构的变化以及复位机制，为临床提供试验比较参数。
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在复位过程中可将脊柱比拟为横梁系统(图4)，不同复位力量(F、F1或F1’)对骨折椎体(V)形成张力(f或f)。这种张力实际是前纵韧带和椎间盘两种张力所组成的合力。本研究通过试验手段分解不同指标以便初步了解椎前高度(H)在恢复过程中与上述两种张力的相互关系。椎体主要由松质骨组成，松质骨中骨小梁间隙丰富，形成30%～90%的骨孔(boneporosity)，皮质骨占5%～30%。松质骨压缩骨折，主要表现为骨小梁间隙减少，骨组织体积缩小。由于此种骨折的复位不依赖游离骨折块回复和骨组织几何性充填，故加载在椎体的外部力量就显得非常重要。在附着椎体的韧带中，前纵韧带最为强大，通常比后纵韧带强两倍；特别是前纵韧带位于椎体前缘，包裹椎体前半周，其张力可直接形成符合解剖的力矩效应。另外，上下椎间盘与椎体终板为紧密连接，纤维环的Sharpey纤维直接止于椎体骨性部分，加之髓核的液压传导性能，椎间盘对椎体复位的张力为整体性质，使椎体具有均匀、稳定的特点。在本试验中，椎前高度(H)明显依赖前纵韧带应变值(ε)及上下椎间隙高度(h1+h2)的变化。
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本试验结果显示：在一定范围之内椎体高度随复位力量的增加而增加；但在一定范围之后椎体高度随复位力量增加而增幅缓慢，“椎前高度-复位力”关系中可形成典型的椎前高度恢复平台；三种不同复位方式的平台形成的椎前高度不同；这些差异说明脊柱的解剖特点制约着复位效果。在解剖概念中，脊椎由椎体和后柱结构组成，椎体的主要作用是支撑躯干和吸收震荡，后柱结构的主要作用是控制运动方向。因关节突和后柱韧带作用，使作用在棘突的过伸牵拉力与脊柱运动单位屈伸生理性运动方向一致。复位力量是椎前高度增加的动力，当椎前高度恢复至一定水平后，前纵韧带和椎间盘组织张力饱和，如继续加载，两者即对椎前高度形成反作用力，限制椎前高度继续增加，形成平台期。而在纵向牵引中，由于正常关节突结构及后柱韧带允许分离的移位很小，牵引作用较早受到反作用，椎前高度在恢复早期就受到限制，整个复位过程阻力很大，过度复位很难达到；这种关系并非前纵韧带和椎间盘的变化所导致，因而前纵韧带应变值及上下椎间隙高度变化较小。
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图5复位力量与不同指标的关系
另外，在过伸复位与器械加压复位之间，本试验各项结果存在明显差异。复位力量与椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、上下椎间隙高度(h1+h2)的分解关系如图5所示：(1)在过伸复位中，复位力量早期就对椎前高度产生作用，因此“ε-N”关系中前纵韧带的张力变化对过伸力量反应较早，这主要与脊柱解剖结构有关。在脊柱解剖力系中，当棘突垂直受压可在系统中形成后柱支点，前纵韧带将垂直压力转化为水平张力，同时这种张力对后柱支点构成力矩使复位作用有效(图6)。在“(h1+h2)-N”关系中，上下椎间隙高度增加较少且缓慢，这表明过伸复位对椎间盘的影响不占主导地位。(2)在器械复位中，复位力量在中晚期才使椎前高度大幅度恢复，从图5关系中可见复位力量早期首先恢复椎间隙高度，而椎前高度的恢复是在椎间盘等张状态后(h1+h2变化很小)才迅速获得。这种现象主要与器械复位特点有关：器械加压的动力是作用在脊椎整体(图6)。众所周知不同器械有不同加压方式，但传导复位力量均需依靠椎弓根螺钉完成；椎弓根螺钉贯穿伤椎上下脊椎前、中、后三柱，传导力量又依靠所在椎体。因此对伤椎而言，上下椎间盘是主要的力量传导中介；又由于椎间盘自身有较强吸收载荷的特点，器械复位对椎前高度的恢复就将滞后于椎间隙高度的增加，从而进一步说明进行器械复位的力量有相当部分为椎间盘所吸收，这不仅符合也解释了临床观察的结果[3]。
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总之，通过研究我们认为：(1)椎体骨折的三种复位方式均存在椎前高度平台，说明复位的最大值是由椎体本身决定，不受复位方式影响；(2)体位复位中纵向牵引方式受解剖结构影响，对椎前高度的恢复不如过伸复位；(3)过伸复位与器械复位比较，两者复位力量的主要中介不同，在椎前高度恢复前期过伸复位作用强，在后期器械复位作用强；(4)临床实践中，尤其在器械改良时，客观地了解体位复位与器械复位关系是非常有益的。
图6过伸复位与器械复位力学模式图
参 考 文 献
1，Gepstein R, Latta L, Shufflebarger HL. Cotrel-Dubousset instru mentation for lumbar brust fractures: a biomechanical study. Presented at the 21st annual meeting of the scoliosis research society, Bermude, 1986. 21- 25.
2，Kuner EH, Kuner A, Schlickewei W, et al. Ligamentotaxis with an internal spinal fixator for thoracolumbar fractures. J Bone Joint Surg (Br), 1994,76:107- 112.
3，徐又佳，郑祖根，董启榕，等.胸腰椎骨折体位复位与器械复位的比较研究.中华创伤杂志,1997,13：33-35.
(收稿日期：1999-11-11), http://www.100md.com
单位：医学院附属第二医院骨科 苏州215004
关键词：腰椎；脊柱骨折；骨折固定术，内；牵引术
中华骨科杂志001109
【摘要】目的 分析不同复位方式对恢复伤椎椎前高度的机制和差异。方法 采用15具湿润脊柱标本(T11～L3)，运用Gepstein等改良方法制造L1压缩骨折模型。标本分组，并分别在过伸牵拉、纵向牵引、器械加压三种方式下复位，观察椎前高度、前纵韧带应变值、伤椎上下椎间隙高度的变化。结果 在三种复位过程中都存在椎前高度恢复平台期；在试验载荷最大值时椎前高度前后比较，差异均无显著性意义(P>0.05)；过伸复位中椎前高度是先增加后停滞，器械复位中椎前高度是先停滞后增加。结论 L1骨折后在不同复位方式的复位过程中椎前高度不是无限制的增加，复位后期椎前高度都明显受到脊柱解剖结构的制约，因此在临床治疗或器械改进时，充分了解这些特点非常有益。
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Experimental study of different reduction methods on recovery of the prevertebral height following lumbar fracture
XU Youjia, ZHENG Zugen, DONG Qirong, et al.
(Department of Orthopaedics, Second Affiliated Hospital of Suzhou Medical College, Suzhou 215004, China)
【 Abstract】Objective To study the mechanism and difference of fractured vertebral body's prevertebral height recovery following different methods of reduction. Methods A L1 compressed fracture model was produced by modified Gepstein method with wet human spinal specimens(T11-L3); the model was reduced by hyperextension, longitudinal extension and device reduction respectively. The measured parameters including the changes of prevertebral height, the changes of anterior longitudinal ligament strain and the changes of vertebral disc's height; segments including upward and downward of the fractured vertebral bodies were observed. Results The prevertebral height recovery platform stage happened in all the three methods of reduction. There is no significant difference between the prevertebral heights in the maximum experimental load; the prevertebral height increased first and stayed stationary later in the hyperextension reduction procedure; in the device reduction process, the prevertebral height stayed stationary at first and dereased later. Conclusion The prevertebral heights increase is not unlimited between different reduction process of L1 fracture, and it is limited by spinal anatomy on the late phase of reduction. Knowing these features is useful for us to treat the patients and improve the devices.
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【Key words】 Lumbar vertebrae;Spinal fractures;Fracture fixation,internal;Traction
胸腰椎骨折发生率占全身骨折的6%左右，其治疗的主要目的是恢复骨折椎体的高度，纠正脊柱畸形即骨折复位。有关椎体骨折已有许多治疗方法及内固定器械，但在复位机制中器械复位所处的地位，体位复位的作用以及两者之间的关系，目前鲜有系统的研究报道。因此，我们将针对这些问题，进行实验研究。
材料与方法
一、标本制备
采用15具湿润脊柱标本，保留完整的T11～L3节段脊柱韧带及小关节，剔除附着的肌肉和肋骨，X线透视排除病理或先天性疾患。
二、分组方法
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采用过伸牵拉、纵向牵引、器械加压三种复位方式，设定载荷为生理载荷范围。标本编号后随机分为三组，每组5具。每具标本均用游标卡尺测量L1椎前高度的初始数据。
三、模型准备
将15具标本的L1椎体按Gepstein等[1]改良方法进行处理，即用2.0mm的钻头在L1椎体中部一侧平行钻两个孔对穿椎体，孔间距为10mm，人为造成L1椎体中部平面皮质有限制性损伤，加载后应力可集中在此平面；再将T11～L3节段脊柱固定在WE-10A型万能试验机基座上，中心加载应力至L1椎前高度减少1/2、椎体中部骨折线形成。所有标本均依次处理，模型制作成功后标本过夜。
图1过伸牵拉装置示意图
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图2器械复位装置示意图
图3应变传感器测量示意图
骨折模型制备的参数：T11～L3标本高度为20.50～23.00cm，平均22.30cm；L1椎前高度为1.90～2.90cm，平均2.50cm；上椎间隙前高度为1.00～1.20cm，平均1.16cm；下椎间隙前高度为1.20～1.80cm，平均1.54cm；骨折时载荷为2010～2750N，平均2338N。
四、过伸牵拉装置
定制金属夹具，分别可固定标本两端椎体(M,N)。夹具中心有牵引钩可供加载操作。定制金属环(E)可固定L1棘突，E可向脊椎腹侧牵拉(图1)。
五、器械复位装置
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定制四根金属杆，金属杆一端有内螺纹可连接Dick椎弓根螺钉；尾部有多个侧孔，可在不同范围安装加压杆；整体结构见图2。考虑每具标本椎弓根螺钉有角度及间隔距离偏差，在安装加压杆时，相对保证每具标本测试前距离(L)相等，减少加压时系统误差。金属杆尾端间距(D)为原始参考值。
六、电测装置
因韧带的伸缩变形范围较大，故在每具标本L1椎体前缘前纵韧带正中区用丝线固定一个桥式弓形应变传感器，传感器用优质磷青铜片制作，铜片正面粘贴高灵敏应变片(图3)。
七、试验过程
每具标本在测试时均将应变片与电阻应变仪连接，经标准均衡器校正初始值，预调范围2500%±2%，灵敏度<2με。在每具标本L1椎体前方上、下缘、T12椎体前方下缘、L2椎体前方上缘均用标记钉固定，用标准游标卡尺测量L1椎体上椎间隙距离(h1)、下椎间隙距离(h2)、L1椎前高度(H)，辅助应用KG-101光栅位移测量仪，以减少误差(图3)。
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1.棘突过伸牵拉方式：标本两端(M、N)夹具固定，牵拉环(E)固定在WE-10A型万能试验机上，以1.5mm/min的速度分级均匀加载牵拉。
2.脊椎纵向牵引方式：标本一端(N)固定，用分级重量载荷(大剂量标准砝码)经滑轮牵拉标本另一端(M)。
3.器械加压复位方式：标本T11和L2后路用Dick进钉方式钻入4枚Dick椎弓根螺钉，并安装Dick器械和金属复位装置，以减小金属杆尾端间距D值的1/16为不同加压载荷单位值；本组D值平均8.9cm，平均加压至缩短距离为0.5、1.0、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0cm。
在不同复位方式中各级载荷测试时先记录椎体前缘前纵韧带应变值ε；同时测量h1、h2、H值。
八、统计学方法
本研究不对三种复位方式相互数据作比较，仅对每一种方式在不同复位条件下椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、L1上下椎间隙高度(h1+h2)进行方差分析，以便了解每一种复位过程中复位指标前后变化，并从解剖结构的角度分析其临床意义。
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结果
在三种复位方式中，椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、L1上下椎间隙高度(h1+h2)均受作用力影响而变化。各组结果的均数见表1～3。
图4椎体复位力学模式图
注：(1)P<0.01，P<0.05，△P>0.05；(2)后一均数与前一均数比较；(3)以下同
表1过伸复位中不同载荷对三项
测试项目的作用结果(
±s)缩短距离(cm)
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H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
0.5
2.12±0.08
331.00±9.34
2.24±0.09
1.0
2.13±0.06△
331.60±11.55△
2.41±0.08
1.5
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2.16±0.10
337.00±9.58
2.54±0.08
2.0
2.23±0.12
347.00±8.64
2.56±0.06△
2.5
2.38±0.11
352.00±8.02
2.56±0.06△
3.0
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2.52±0.10
367.00±7.98
2.58±0.06△
3.5
2.52±0.08△
368.00±8.81△
2.65±0.05
4.0
2.52±0.07△
370.00±8.72△
2.72±0.03
表2牵引复位中不同重量对三项
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测试项目的作用结果(
±s)重量(kg)
H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
4
2.11±0.20
292.00±37.02
2.36±0.35
8
2.24±0.14
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300.00±38.17
2.53±0.43
12
2.23±0.11△
321.00±31.42
2.61±0.42
16
2.30±0.09
322.00±32.32△
2.68±0.43
20
2.30±0.10△
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324.00±32.84△
2.72±0.45△
24
2.36±0.11
324.00±32.69△
2.73±0.45△
28
2.40±0.13△
326.00±31.27△
2.74±0.46△
表3器械复位中加压至缩短不同距离对三项
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测试项目的作用结果(
±s)载荷(N)
H(cm)
ε(με)
h1+h2(cm)
25
2.06±0.21
251.00±31.59
2.23±0.31
50
2.21±0.38
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290.00±30.17
2.23±0.32△
75
2.30±0.26
318.00±31.18
2.45±0.59△
100
2.38±0.25
337.00±30.63
2.26±0.30△
125
2.42±0.24
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349.00±27.81
2.31±0.30△
150
2.44±0.23△
351.40±28.78△
2.46±0.30
175
2.46±0.23△
352.20±26.99△
2.61±0.31
200
2.45±0.23△
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354.00±29.66△
2.63±0.32△
本试验数据中不同复位方式椎前高度值均比复位前有显著增加(初始加载与最大加载比较P<0.01)，但对每次加载前后的椎前高度进行方差分析后发现，不同复位方式特点不同。在过伸复位中150N载荷下的椎前高度无显著增加；牵引复位中随着重量的增加，椎前高度出现“增加→平台、再增加→再平台”的交替现象；在器械复位中当加压至缩短距离范围在0.5～2.0cm时，椎前高度变化差异无显著性意义，在2.0～3.0cm则出现显著性增加。
同样，在前纵韧带应变值和上下椎间隙高度方面，总体表现是加载后均呈增加趋势，但是“增加→平台”或“平台→增加”这种特征也均存在。
讨论
胸腰椎骨折治疗的主要目的是恢复伤椎高度并维持恢复后的高度。长期以来体位复位一直是临床治疗中重要的复位方式。随着脊柱后路经椎弓根内固定器械的不断改进和成熟，器械复位越来越被临床重视[2]。已有研究表明，椎体、韧带、椎间盘在复位中是一个多因素相互作用的动态组合系统，既有参与复位的力学基础，也有阻碍复位的解剖结构[3]。本研究采用的三种复位方式主要是模拟临床中常用的过伸复位、牵引复位和经椎弓根器械复位，观察前纵韧带和椎间盘组织，以了解在不同试验条件下骨折椎体复位过程中软组织结构的变化以及复位机制，为临床提供试验比较参数。
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在复位过程中可将脊柱比拟为横梁系统(图4)，不同复位力量(F、F1或F1’)对骨折椎体(V)形成张力(f或f)。这种张力实际是前纵韧带和椎间盘两种张力所组成的合力。本研究通过试验手段分解不同指标以便初步了解椎前高度(H)在恢复过程中与上述两种张力的相互关系。椎体主要由松质骨组成，松质骨中骨小梁间隙丰富，形成30%～90%的骨孔(boneporosity)，皮质骨占5%～30%。松质骨压缩骨折，主要表现为骨小梁间隙减少，骨组织体积缩小。由于此种骨折的复位不依赖游离骨折块回复和骨组织几何性充填，故加载在椎体的外部力量就显得非常重要。在附着椎体的韧带中，前纵韧带最为强大，通常比后纵韧带强两倍；特别是前纵韧带位于椎体前缘，包裹椎体前半周，其张力可直接形成符合解剖的力矩效应。另外，上下椎间盘与椎体终板为紧密连接，纤维环的Sharpey纤维直接止于椎体骨性部分，加之髓核的液压传导性能，椎间盘对椎体复位的张力为整体性质，使椎体具有均匀、稳定的特点。在本试验中，椎前高度(H)明显依赖前纵韧带应变值(ε)及上下椎间隙高度(h1+h2)的变化。
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本试验结果显示：在一定范围之内椎体高度随复位力量的增加而增加；但在一定范围之后椎体高度随复位力量增加而增幅缓慢，“椎前高度-复位力”关系中可形成典型的椎前高度恢复平台；三种不同复位方式的平台形成的椎前高度不同；这些差异说明脊柱的解剖特点制约着复位效果。在解剖概念中，脊椎由椎体和后柱结构组成，椎体的主要作用是支撑躯干和吸收震荡，后柱结构的主要作用是控制运动方向。因关节突和后柱韧带作用，使作用在棘突的过伸牵拉力与脊柱运动单位屈伸生理性运动方向一致。复位力量是椎前高度增加的动力，当椎前高度恢复至一定水平后，前纵韧带和椎间盘组织张力饱和，如继续加载，两者即对椎前高度形成反作用力，限制椎前高度继续增加，形成平台期。而在纵向牵引中，由于正常关节突结构及后柱韧带允许分离的移位很小，牵引作用较早受到反作用，椎前高度在恢复早期就受到限制，整个复位过程阻力很大，过度复位很难达到；这种关系并非前纵韧带和椎间盘的变化所导致，因而前纵韧带应变值及上下椎间隙高度变化较小。
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图5复位力量与不同指标的关系
另外，在过伸复位与器械加压复位之间，本试验各项结果存在明显差异。复位力量与椎前高度(H)、前纵韧带应变值(ε)、上下椎间隙高度(h1+h2)的分解关系如图5所示：(1)在过伸复位中，复位力量早期就对椎前高度产生作用，因此“ε-N”关系中前纵韧带的张力变化对过伸力量反应较早，这主要与脊柱解剖结构有关。在脊柱解剖力系中，当棘突垂直受压可在系统中形成后柱支点，前纵韧带将垂直压力转化为水平张力，同时这种张力对后柱支点构成力矩使复位作用有效(图6)。在“(h1+h2)-N”关系中，上下椎间隙高度增加较少且缓慢，这表明过伸复位对椎间盘的影响不占主导地位。(2)在器械复位中，复位力量在中晚期才使椎前高度大幅度恢复，从图5关系中可见复位力量早期首先恢复椎间隙高度，而椎前高度的恢复是在椎间盘等张状态后(h1+h2变化很小)才迅速获得。这种现象主要与器械复位特点有关：器械加压的动力是作用在脊椎整体(图6)。众所周知不同器械有不同加压方式，但传导复位力量均需依靠椎弓根螺钉完成；椎弓根螺钉贯穿伤椎上下脊椎前、中、后三柱，传导力量又依靠所在椎体。因此对伤椎而言，上下椎间盘是主要的力量传导中介；又由于椎间盘自身有较强吸收载荷的特点，器械复位对椎前高度的恢复就将滞后于椎间隙高度的增加，从而进一步说明进行器械复位的力量有相当部分为椎间盘所吸收，这不仅符合也解释了临床观察的结果[3]。
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总之，通过研究我们认为：(1)椎体骨折的三种复位方式均存在椎前高度平台，说明复位的最大值是由椎体本身决定，不受复位方式影响；(2)体位复位中纵向牵引方式受解剖结构影响，对椎前高度的恢复不如过伸复位；(3)过伸复位与器械复位比较，两者复位力量的主要中介不同，在椎前高度恢复前期过伸复位作用强，在后期器械复位作用强；(4)临床实践中，尤其在器械改良时，客观地了解体位复位与器械复位关系是非常有益的。
图6过伸复位与器械复位力学模式图
参 考 文 献
1，Gepstein R, Latta L, Shufflebarger HL. Cotrel-Dubousset instru mentation for lumbar brust fractures: a biomechanical study. Presented at the 21st annual meeting of the scoliosis research society, Bermude, 1986. 21- 25.
2，Kuner EH, Kuner A, Schlickewei W, et al. Ligamentotaxis with an internal spinal fixator for thoracolumbar fractures. J Bone Joint Surg (Br), 1994,76:107- 112.
3，徐又佳，郑祖根，董启榕，等.胸腰椎骨折体位复位与器械复位的比较研究.中华创伤杂志,1997,13：33-35.
(收稿日期：1999-11-11), http://www.100md.com