寰枢椎融合术后下颈椎曲度异常的生物力学机制

寰枢椎（C1-C2）融合术后继发性下颈椎曲度（C2-C7）异常是目前临床关注的热点,但其病理机制国内外尚未得到明确阐释。我们前期临床及影像学研究发现寰枢椎融合角度与下颈椎曲度存在负相关，据此提出假说：寰枢椎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寰枢椎融合后下颈椎椎间盘在屈伸位的应力明显增大，而且寰枢椎融合角度增大，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，分析寰枢椎融合角度变化对下颈椎椎间盘、韧带、关节突关节等结构应力的影响；同时根据临床颈椎标本测定结果，改变三维有限元模型相应结构的弹性模量、泊松比等参数，模拟颈椎曲度变化过程，揭示下颈椎曲度出现异常的生物力学机制，为临床诊治提供重要的理论指导。

背景.寰枢椎（C1-C2）融合术可用于寰枢椎不稳患者的治疗，然而一些术后并症却极大的降低了患者生活质量。近些年C1-C2融合术后下颈椎曲度异常，成为学者们关心的课题。.研究内容.1、通过离体生物力学研究，分析寰枢椎融合角度变化对下颈椎运动范围和椎间压力的影响，揭示下颈椎曲度出现异常的生物力学机制，为临床诊治提供重要的理论指导。.2、通过建立不同寰枢椎融合角度全颈椎三维有限元模型，通过对下颈椎各节段活动度、前纵韧带拉力、椎间盘应力、关节突关节囊应力数据的对比分析，探索理想的寰枢椎融合角度。 .3、通过建立C1-C2融合术后同时C2C3椎板融合的全颈椎三维有限元模型，分析C2C3椎板融合对下颈椎生物力学的影响，为C2-C3椎板融合导致下颈椎曲度异常提供理论依据。.4、通过模拟椎间盘不同程度退变，建立全颈椎正常、中度、严重退变三种全颈椎三维有限元模型，通过对下颈椎活动度、横韧带拉力、椎间盘应力、关节突关节囊应力进行计算，分析椎间盘退变对下颈椎生物力学的影响。.重要结果及其意义.1、在混合测试模式下，寰枢椎固定将导致下颈椎的代偿运动。当寰枢椎固定于相对前凸的位置时，下颈椎将有更多的代偿性前屈，相反的，寰枢椎固定于相对后凸的位置，下颈椎将有更多的代偿性后伸。而且，当寰枢椎固定于前凸的位置时，下颈椎椎间压力在前屈测试时会显著增大。.2、C1-C2融合角度为过伸10°与过屈10°模型在前屈、后伸、侧屈、旋转工况中，下颈椎各节段活动度、前纵韧带拉力、关节突关节囊应力大于过伸5°、过屈5°及正常角度模型；C1-C2融合角度为过伸10°与过屈10°模型在后伸工况中，下颈椎多数节段椎间盘应力大于过伸5°、过屈5°及正常角度模型，在前屈、侧屈、旋转工况中，各模型间差异不明显。.3、C2C3椎板融合模型对比C2C3椎板非融合模型在前屈、后伸、侧屈、旋转工况时下颈椎各节段活动度、前纵韧带拉力、椎间盘应力、关节突关节囊应力在C2C3节段明显大幅降低。但在C3C4、C4C5、C5C6、C6C7节段两模型下颈椎各节段活动度、应力差异不明显。.4、C1-C2融合术后颈椎椎间盘退变能导致下颈椎各节段活动度增加、椎间盘应力增大，有造成颈椎失稳和加剧椎间盘退变可能。而颈椎失稳和下颈椎椎间盘退变加剧最终可能导致下颈椎曲度变直、后凸畸形等，我们得出椎间盘退变是导致下颈椎曲度异常的重要原因。