基于生长诱导的新型低切迹矫形系统对幼猪脊柱生长影响的实验研究

This study base on our invention which is a new low-profile guiding growth internal fixation correction system, by constructing the spine growth model and using imaging test and morphometric histologic analysis, and divided into steps to study 1) vertebral body and intervertebral disc heights, the radiographic distance between the end screws and the ends of the rods; 2) the influence on spinal canal and pedicle growth and spinal fusion; 3) wearness of the system components and tissue effects from metal debris; 4)the influence on skin tension by the new low-profile; 5) morphometric histologic analysis examine the growth plate cartilage cell morphology difference and apoptosis information. We focus on the results of the effectiveness and safety on guiding immature porcine vertebra column growth friendly by a new low-profile growth internal fixation correction system, expositing histological basis for growth of the spine by examine the growth plate cartilage cell, confirming the influence on tissue from metal debris from wearing of the system components and the influence on spinal canal and pedicle growth and spinal fusion. This study purpose is providing theoretical basis for a new low-profile growth internal fixation correction system clinical application and promotion.

本课题基于自主研制生长诱导的新型低切迹脊柱生长矫形内固定系统，通过构建幼猪脊柱生长动物模型，结合影像学、组织学检测研究：1)椎体高度、椎间盘高度、端椎远端钛棒随脊柱生长滑动距离； 2）低切迹脊柱生长系统内固定对椎管、椎弓根发育影响，对椎板及椎间关节融合影响； 3)钉棒磨损及金属碎屑对软组织的影响；4）低切迹内固定对皮肤张力影响； 5）组织学观察椎体生长板软骨细胞层形态学差异及不同细胞层的高度及凋亡信息。以期确定该新型低切迹脊柱生长内固定系统能安全有效的诱导脊柱生长，通过对椎体生长板的软骨细胞层研究及凋亡信息的组织学检查比较，阐明其诱导脊柱生长的组织学基础；明确钉棒滑动的磨损及碎屑对软组织的影响，明确不同器械固定方式对脊柱椎管、椎弓根发育及脊柱融合的影响，并为后期结合侧凸动物模型深入研究，及临床运用和推广提供理论基础。

小于10岁的早发性脊柱侧凸治疗是目前是医学界难题，针对此类骨骼、心肺未发育成熟的患者，如何有效的兼顾脊柱畸形矫正或控制的同时，又能容许脊柱和心肺最大限度的自由生长是治疗挑战。本研究是基于自主研制新型低切迹脊柱生长诱导矫形内固定系统对早发性脊柱侧凸研究：1）利用新型低切迹脊柱生长诱导矫形内固定系统构建脊柱自由生长内固定幼猪动物模型。2）新型低切迹脊柱生长诱导矫形系统的鱼眼滑动螺钉允许螺钉与钛棒滑动，提供干预节段脊柱生长自由度，术后3月脊柱自由生长内固定幼猪鱼眼滑动螺钉在钛棒上滑动距离8.36cm，干预节段脊柱长度由19.80±0.59cm增长到28.02±0.63cm,可获得正常脊柱93.59%生长效能，为早发性脊柱侧凸临床矫治提供新器械和新手术方法，避免了传统生长棒系统需要多次撑开手术以获得脊柱生长，避免了长节段固定锁紧内固定系统对脊柱生长限制而诱发脊柱侧凸、后凸畸形发生。3）脊柱自由生长内固定幼猪术后3月可获得正常肺容积98.02%发育效能，胸廓、肺容积和肺组织与正常幼猪生长发育比较无差别，避免了脊柱固定后对胸廓、肺组织生长发育阻碍。4）术后3月脊柱自由生长内固定幼猪干预节段内未植钉节段椎体前后径与正常幼猪比较其生长有一定抑制，但其抑制小于锁紧固定组；对椎体高度、椎体宽度、椎管前后径、椎管横径、椎弓根长度、椎弓根宽度发育无影响。鱼眼滑动螺钉植入节段对椎体高度、椎体前后径、椎弓根宽度、椎弓根高度生长有一定的阻碍作用，但其阻碍抑制作用小于锁紧固定螺钉组。5）新型低切迹脊柱生长诱导系统可提供脊柱实时自由活动度，脊柱可随机体运动而活动，减少了脊柱自发性融合发生。6）在脊柱生长过程中鱼眼螺钉在钛棒滑动产生轻度磨损，产生金属碎屑，在滑动鱼眼螺钉周围椎旁肌肉组织中可见金属微离碎屑沉积和炎性改变，未见组织坏死。新型低切迹脊柱生长诱导内固定系统能安全有效的诱导脊柱、胸廓、肺生长发育，为脊柱活动提供自由度，避免了传统生长技术反复多次撑开手术，其为早发性脊柱侧凸治疗新器械和新手术方法。