枕颈融合角度与节段对下颈椎曲度变化的影响机制

The subaxial accelerated degeneration and malalignment even subluxation following occipitocervical fusion are of great clinical concern whereas the pathological mechanism has not been identified. We have found that the fusion angle is negatively relevant with subaxial alignment and accerlerated deneneration after long segment fusion by our clinical and radiological study. We presume that the stress between the interbody discs, ligaments, facet joints increase significantly, thus accelerating the degeneration by lowering the height of interbody and causing instability of the rear facet joints, leading to the subaxial malalignment. Our pre-experiment indicates that the stress between interbodies increase significantly and the greater the occipitocervical angle is the more significantly the stress increase.To confirm the assumption we will analyze the effect of different fusion angle and segment on subaxial interbody discs, ligaments and facet joints following occipitocervical fusion by biomechanical study and 3D finite elements analysis in order to identify the biomechanical mechanism of subaxial abnormal alignment and provide theoretical guidance on the best occipitocervical fixation angle and fusion segment for clinical treatment.

枕颈融合术后继发下颈椎退变加剧、曲度异常甚至脱位是目前临床关注的热点，但其病理机制尚未得到明确阐释。我们前期临床及影像学研究发现枕颈融合角度与下颈椎曲度存在负相关，多节段固定后下颈椎退变加速，而研究发现颈椎退变、生理前凸丢失与应力异常导致的椎间盘退变有关。据此提出假说：枕颈融合术后下颈椎椎间盘、韧带、关节突关节等结构的应力明显增大，从而加速了颈椎退变过程，致使颈椎椎间高度减低、后方关节突关节失稳，最终导致颈椎曲度异常。我们预实验初步显示枕颈融合术后下颈椎椎间盘的应力明显增大，而且枕颈融合角度愈大，下颈椎椎间盘应力增大愈明显。为了进一步证实这一假说，我们将通过离体生物力学研究及三维有限元分析两种方法，分析枕颈融合角度及融合节段变化对下颈椎椎间盘、韧带、关节突关节等结构应力的影响，揭示枕颈融合术后下颈椎曲度出现异常的生物力学机制，为临床确定最佳枕颈融合角度及融合节段提供重要的理论依据。

背景.枕颈融合手术是治疗枕颈部不稳的一种经典手术方式。目前枕颈融合术后继发下颈椎曲度异常、临椎退变加剧甚至脱位是临床关注的热点，而其病理机制尚未得以阐明。.研究内容.1、通过建立不同的枕颈融合角度及不同融合节段的含颅底的全颈椎三维有限元模型，对下颈椎各节段的活动度及应力进行测定，通过数据分析，从而探索理想的枕颈融合内固定角度与节段。.2、通过离体生物力学研究，分析枕颈固定角度的变化对融合以下的各运动节段的活动度及椎间压力的影响，以揭示下颈椎曲度出现异常的生物力学机制，为手术治疗提供重要的理论指导。.重要结果及其意义.1、通过三维有限元的研究分析发现：超出正常生理范围的枕颈融合角度以及过多的枕颈融合固定节段，都将引起下颈椎退变的加速以及继发的曲度异常。因此，在保证内固定可维持脊柱充分稳定的前提下，尽可能选择短节段的枕颈融合内固定。对于枕颈融合角度而言，应当在同时能够满足减压效果以及兼具维持平视能力的基础上，选择尽可能正常中立位固定，即后枕颈角（POCA）在110°左右。.2、通过离体生物力学混合测试模式研究发现：枕颈固定以后，融合以下的各运动节段均出现代偿性活动度增加，枕颈固定角度的改变对融合以下的各运动节段的活动度和椎间压力有特征性影响：1、活动度 过伸位固定将导致各运动节段前屈方向上的活动度极度增加，而过屈位固定则导致后伸方向上的活动度极度增加，而中立位固定时，各运动节段前屈、后伸的活动度虽较正常组明显增大，但均未出现极度增大的活动度；2、椎间压力 过伸位固定时，各运动节段前屈方向测试时的椎间压力显著增大，中立位固定时的椎间压力与正常组无统计学差异。.3、枕颈融合术后融合以下的各运动节段的活动度增加，椎间压力异常，导致椎间盘退变，可造成颈椎失稳，而颈椎失稳和椎间盘退变加剧最终可能导致下颈椎曲度异常。中立位固定可获得最佳的生物力学环境，可尽可能避免下颈椎曲度异常的发生。