暴力方向和头颈椎位置在外伤性寰枢椎脱位机制中的作用

Traumatic atlantoaxial dislocation is a kind of severe upper cervical spine injury commonly seen in clinical practice, which can result in spinal cord compression, and even fatal consequences with many patients died before arrival at the hospital. Although the biomechanical features of the atlantoaxial spine have been well defined through extensive in vivo and in vitro studies, most of the studies focused on the clinical treatment and internal fixation and few held discussions on the preventive factors. To reduce the incidence and consequences of atlantoaxial dislocation, and provide more patients with the chance of getting medical treatment, our study conducts a three dimensional finite element study combined within vitro biomechanical analysis with two controllable factors in the process of atlantoaxial dislocation (force direction and head position), to study the changes in stress and tension of the atlantoaxial complex (transverse ligment, alar ligament, joint capsule ligament and odontoid process) when the cervical spine in neutral position, flexion ,extension, lateral flexion and rotation is subjected to impact from various directions.This study explores the effect on the mechanism of force direction and head position in traumatic atlantoaxial dislocation and provides useful theoretical basis for the prevention and treatment of traumatic atlantoaxial dislocation.

外伤性寰枢椎脱位是常见的上颈椎严重损伤，可导致脊髓受压,危及生命，许多患者在到达医院之前就已经死亡。目前关于外伤性寰枢椎脱位的生物力学研究多侧重于寰枢椎的稳定性重建，而对其致病机制罕有生物力学方面的分析。我们先前研究发现暴力方向和头颈椎位置与横韧带损伤部位及程度存在联系，因此为有效降低寰枢椎脱位发生率，减轻损伤程度，为更多患者争取救治机会，本课题拟选取较为可控的受伤时头颈部位置和暴力方向两个因素，运用三维有限元分析及离体生物力学两种研究方法，通过分析颈椎在中立位、屈、伸、侧屈和旋转位等情况下遭受不同方向暴力时寰枢椎复合体（横韧带、翼状韧带、关节囊韧带及齿状突）的应力及张力变化情况，来验证暴力方向和头颈椎位置在外伤性寰枢椎脱位机制中起着重要作用，从而为预防和治疗外伤性寰枢椎脱位提供坚实的理论基础。

外伤性寰枢椎脱位是常见的上颈椎严重损伤，可导致脊髓受压,危及生命，许多患者在到达医院之前就已经死亡。目前关于外伤性寰枢椎脱位的生物力学研究多侧重于寰枢椎的稳定性重建，而对其致病机制罕有生物力学方面的分析。我们先前研究发现暴力方向与横韧带损伤部位及程度存在联系，因此为有效预防、减少寰枢椎脱位发生率，减轻损伤程度，为更多患者争取救治机会。本课题利用正常人上颈椎CT数据建立了上颈椎三维有限元模型，并验证有效，在此模型的基础上完成了模拟上颈椎模型处于中立位、屈、伸、侧屈和旋转位时受到不同暴力方向（前、后、向下、侧方）后寰椎横韧带、齿状突、翼状韧带及关节囊不同损伤部位的应力或张力分析，以及提取应力云图。得出向下方向是易导致寰枢椎脱位的暴力方向；当颈椎处于侧屈位时，易导致寰椎横韧带Ⅱ型损伤、齿状突Ⅰ型和Ⅱ型损伤以及翼状韧带断裂。旋转位时易导致寰椎横韧带Ⅰ型损伤；屈曲位时易导致齿状突Ⅲ型骨折。依据有限元分析结果：向下方向的暴力最易造成寰枢椎关节损伤，选用了落锤试验机对尸体标本处于中立位、屈、伸、侧屈和旋转位时的损伤试验，并对标本实验前后进行活动度测试和CT扫描。本课题建立了验证有效的上颈椎三维非线性有限元模型,可以用于上颈椎的生物力学研究。初步阐明头颈椎位置和暴力方向在不同类型外伤性寰枢椎脱位损伤机制中的影响。初步分析了不同类型横韧带损伤、齿突骨折及翼状韧带和关节囊韧带的损伤的损伤机制。为日常生活预防各种类型外伤性寰枢椎脱位（如汽车安全座椅的设计、安全帽的设计及运动员训练的保护体位等）提供重要的理论基础，同时对不同类型的外伤性寰枢椎脱位的临床治疗有一定的理论指导意义。