枢椎支点螺钉在寰枢椎钉棒固定中复位能力的生物力学测试

doi:10.12307/2024.691

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (15): 3116-3120.doi: 10.12307/2024.691

• 骨与关节生物力学Bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

枢椎支点螺钉在寰枢椎钉棒固定中复位能力的生物力学测试

陈树金1，马向阳2，邹小宝2，廖英强1，漆海如1，刘宝1，曾宪明1

1中山火炬开发区人民医院脊柱外科，广东省中山市 528436；2中国人民解放军南部战区总医院脊柱外科，广东省广州市 510010

收稿日期:2023-08-14 接受日期:2023-09-22 出版日期:2025-05-28 发布日期:2024-11-02
通讯作者: 马向阳，博士，主任医师，中国人民解放军南部战区总医院脊柱外科，广东省广州市 510010
作者简介:陈树金，男，1989年生，广东省普宁市人，汉族，硕士，主治医师，主要从事脊柱外科方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(82272582)，项目负责人：马向阳

Biomechanical test of reduction ability of axis pivot screw in atlantoaxial screw-rod fixation

Chen Shujin1, Ma Xiangyang2, Zou Xiaobao2, Liao Yingqiang1, Qi Hairu1, Liu Bao1, Zeng Xianming1

1Department of Spine Surgery, Zhongshan Torch Development Zone People’s Hospital, Zhongshan 528436, Guangdong Province, China; 2Department of Spine Surgery, General Hospital of Southern Theater Command of Chinese PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China

Received:2023-08-14 Accepted:2023-09-22 Online:2025-05-28 Published:2024-11-02
Contact: Ma Xiangyang, MD, Chief physician, Department of Spine Surgery, General Hospital of Southern Theater Command of Chinese PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China
About author:Chen Shujin, Master, Attending physician, Department of Spine Surgery, Zhongshan Torch Development Zone People’s Hospital, Zhongshan 528436, Guangdong Province, China
Supported by:
National Natural Science Foundation (General Program), No. 82272582 (to MXY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

后路寰枢椎钉棒内固定：由寰椎螺钉、枢椎螺钉及连接棒组成，术中具有提拉复位的作用，是临床中寰枢椎脱位手术治疗最常用的内固定方式。
枢椎支点螺钉：由普通颈椎螺钉优化设计而来，即将普通螺钉的钉槽加高，增加寰椎与枢椎间的复位落差，以期提升后路寰枢椎钉棒系统的复位能力。

摘要
背景：目前，寰枢椎脱位的手术治疗主要采取后路寰枢椎钉棒内固定系统进行提拉复位，术中常通过增大连接棒的弯曲度进而增加寰椎和枢椎间的落差来提升复位效果，但增加了手术难度及风险。枢椎支点螺钉直接增加了寰椎和枢椎间的复位落差，但其增加复位能力的程度尚不清楚。
目的：测试枢椎支点螺钉的复位能力，并与普通螺钉进行对比。
方法：选取6具新鲜人体颅颈标本，切除双侧侧块关节囊、寰齿关节囊及横韧带制成寰枢椎失稳模型，每具标本枢椎双侧均依次进行3种内固定：植入单轴枢椎支点螺钉(A组)、多轴枢椎支点螺钉(B组)及普通螺钉(C组)，将柔性超薄式薄膜压力传感器置于寰齿前间隙，置入2根相同曲度连接棒，模拟提拉复位，获取寰齿前间隙压力，3组间进行对比分析。
结果与结论：①A-C组标本寰齿前间隙压力分别为(97.59±8.58)，(60.43±5.09)，(22.74±0.81) N，3组间寰齿前间隙压力比较差异有显著性意义(F=251.603，P=0.000)，3组间两两比较差异有显著性意义(P=0.000)；②结果显示相较于普通颈椎后路螺钉，枢椎支点螺钉应用于后路寰枢椎钉棒内固定系统可提升复位能力，且单轴枢椎支点螺钉相较于多轴枢椎支点螺钉提升后路寰枢椎钉棒内固定系统的复位能力更佳。

关键词: 枢椎支点螺钉, 寰枢椎钉棒内固定系统, 寰枢椎脱位, 复位能力, 生物力学

Abstract: BACKGROUND: At present, the surgical treatment of atlantoaxial dislocation mainly adopts the posterior atlantoaxial screw-rod internal fixation system for lifting and reduction. During the operation, the curvature of the connecting rod is often increased to increase the drop between the atlantoaxial vertebrae to improve the reduction effect, but it increases the difficulty and risk of surgery. The axis pivot screw directly increases the reduction drop between the atlantoaxial vertebrae, but the extent to which it increases the reduction capacity is unclear.
OBJECTIVE: To test the reduction ability of axis pivot screw and compare it with ordinary screw.
METHODS: Six fresh human craniocervical specimens were used in study. The joint capsules of two lateral mass joints and atlanto-odontoid joint and transverse ligament were removed to make an atlantoaxial instability model. Three kinds of internal fixation were performed successively on both sides of the axis of each specimen: uniaxial axis pivot screws (group A), multi-axial axis pivot screws (group B) and ordinary screws (group C). Flexible ultra-thin film pressure sensors were placed in the anterior atlanto-odontoid space. Two connecting rods with the same curvature were placed to simulate the lifting and reduction, and the pressure of the anterior atlanto-odontoid space was obtained. Comparative analysis was conducted among the three groups.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The anterior atlanto-odontoid space pressure of groups A-C was (97.59±8.58), (60.43±5.09), and (22.74±0.81) N, respectively. There were significant differences among the three groups (F=251.603, P=0.000). The pairwise comparison among the three groups showed significant differences (P=0.000). (2) The axis pivot screw applied to the posterior atlantoaxial screw-rod internal fixation system can improve the reduction capacity compared with the common cervical posterior screw, and the uniaxial axis pivot screw has more reduction capacity than the multi-axis uniaxial axis pivot screw to improve the posterior atlantoaxial screw-rod internal fixation system.

Key words: axis pivot screw, atlantoaxial screw-rod internal fixation system, atlantoaxial dislocation, reduction ability, biomechanics

中图分类号:

陈树金, 马向阳, 邹小宝, 廖英强, 漆海如, 刘宝, 曾宪明. 枢椎支点螺钉在寰枢椎钉棒固定中复位能力的生物力学测试[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(15): 3116-3120.

Chen Shujin, Ma Xiangyang, Zou Xiaobao, Liao Yingqiang, Qi Hairu, Liu Bao, Zeng Xianming. Biomechanical test of reduction ability of axis pivot screw in atlantoaxial screw-rod fixation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(15): 3116-3120.

图/表（结果） 1

参考文献

[1] YIN QS, WANG JH. Current Trends in Management of Atlantoaxial Dislocation. Orthop Surg. 2015;7(3):189-199.
[2] 谭明生.寰枢椎脱位的中西医治疗[J].中国矫形外科杂志,2022, 30(21):1921-1924.
[3] 中国中西医结合学会脊柱医学专业委员会,谭明生,Atul Goel,等. 寰枢椎脱位中西医结合诊治指南(2019)[J].中国骨伤,2020,33(1): 27-38.
[4] XU J, YIN Q, XIA H, et al. New clinical classification system for atlantoaxial dislocation. Orthopedics. 2013;36:e95-e100.
[5] 江伟,张仕涛,方园,等.后路寰枢椎钉棒固定融合术治疗类风湿性寰枢椎脱位的临床效果[J].临床医学研究与实践,2021,6(17): 90-92.
[6] BHOWMICK DA, BENZEL EC. Posterior atlantoaxial fixation with screw-rod constructs: safety, advantages, and shortcomings. World Neurosurg. 2014;81(2):288-289.
[7] 邹小宝,马向阳,陈育岳,等.一期后路手术治疗可复性寰枢椎脱位合并下颈椎椎管狭窄[J].中国脊柱脊髓杂志,2021,31(1):1-7.
[8] QI L, LI M, ZHANG S, et al. C1-c2 pedicle screw fixation for treatment of old odontoid fractures. Orthopedics. 2015;38(2):94-100.
[9] 李文浩,张刘波,何昆,等.寰椎椎弓根螺钉技术治疗寰枢椎脱位的Meta分析[J].中日友好医院学报,2021,35(1):35-37.
[10] PENG X, CHEN L, WAN Y, et al. Treatment of primary basilar invagination by cervical traction and posterior instrumented reduction together with occipitocervical fusion. Spine (Phila Pa 1976). 2011;36:1528-1531.
[11] WANG C, YAN M, ZHOU HT, et al. Open reduction of irreducible atlantoaxial dislocation by transoral anterior atlantoaxial release and posterior internal fixation. Spine (Phila Pa 1976). 2006;31:E306-313.
[12] SRIVASTAVA SK, AGGARWAL RA, NEMADE PS, et al. Single-stage anterior release and posterior instrumented fusion for irreducible atlantoaxial dislocation with basilar invagination. Spine J. 2016;16:1-9.
[13] WEI G, WANG Z, AI F, et al. Treatment of Basilar Invagination With Klippel-Feil Syndrome: Atlantoaxial Joint Distraction and Fixation With Transoral Atlantoaxial Reduction Plate. Neurosurgery. 201678: 492-498.
[14] WEI G, SHI C, WANG Z, et al. Surgical Outcome and Prognostic Analysis of Transoral Atlantoaxial Reduction Plate System for Basilar Invagination: A Voxel-Based Morphometry Study. J Bone Joint Surg Am. 2016;98:1729-1734.
[15] TU Q, CHEN H, MA XY, et al. Usefulness of a Three-Dimensional-Printed Model in the Treatment of Irreducible Atlantoaxial Dislocation with Transoral Atlantoaxial Reduction Plate. Orthop Surg. 2021;13:799-811.
[16] 马向阳,杨进城,邱锋,等.不可复性寰枢椎脱位的临床分型及术式选择[J].中华骨科杂志,2015,35(5):474-480.
[17] 常恒瑞,李祥宇,赵若宇,等.后路寰枢椎固定技术的生物力学研究进展[J].中国脊柱脊髓杂志,2022,32(4):369-373.
[18] GUAN J, CHEN Z, WU H, et al. Effectiveness of posterior reduction and fixation in atlantoaxial dislocation: a retrospective cohort study of 135 patients with a treatment algorithm proposal. Eur Spine J. 2019; 28(5):1053-1063.
[19] 欧阳北平,马向阳,罗春山,等.新型钉尾横连在后路寰枢椎固定中的生物力学分析[J].中国组织工程研究,2023,28(12):1837-1841.
[20] 欧阳北平,马向阳,罗春山,等.不同横连模式后路寰枢椎椎弓根钉棒固定术治疗寰枢椎脱位的临床疗效[J].中国脊柱脊髓杂志, 2022,32(12):1112-1119.
[21] 常恒瑞,李祥宇,赵若宇,等.后路寰枢椎固定技术的生物力学研究进展[J].中国脊柱脊髓杂志,2022,32(4):369-373.
[22] 张颉鸿,卢一生.改良Brooks技术和寰枢椎椎弓根螺钉内固定系统生物力学特点[J].脊柱外科杂志,2022,20(1):39-44.
[23] 马向阳,杨进城,邹小宝,等.寰枢椎后路专用钉棒固定器械的研制与初步临床应用[J].中国骨科临床与基础研究杂志,2016,8(5): 261-268.
[24] 葛苏,邹小宝,马向阳,等.枢椎支点螺钉设计与其在寰枢椎脱位修复中的应用[J].中国组织工程研究,2020,24(9):1348-1352.
[25] MA XY, YIN QS, WU ZH, et al. Anatomic considerations for the pedicle screw placement in the first cervical vertebra. Spine (Phila Pa 1976). 2005;30(13):1519-1523.
[26] DAVIDSON CT, BERGIN PF, VARNEY ET, et al. Planning C2 pedicle screw placement with multiplanar reformatted cervical spine computed tomography. J Craniovertebr Junction Spine. 2019;10(1):46-50.
[27] 宁凡友,王冲,孔丽.寰枢椎脱位行寰枢椎后路融合手术后的下颈椎曲度变化情况及其预测因素[J].颈腰痛杂志,2021,42(6):763-767.
[28] ZHOU S, YUAN B, LIU W, et al. Three-dimensional reduction method with a modified C2 isthmus screw in irreducible atlantoaxial dislocation: a technical note. BMC Surg. 2021;21:324.
[29] LI C, TIAN Y, REN Q, et al. Treatment of Atlantoaxial Dislocation in Children with Down Syndrome Using Posterior Atlantoaxial Screw Fixation. Front Surg. 2022;9:877929.
[30] LIU HT, LIANG ZH, SONG J, et al. Posterior Atlantoaxial Fusion With C1-2 Pedicle Screw Fixation for Atlantoaxial Dislocation in Pediatric Patients With Mucopolysaccharidosis IVA (Morquio a Syndrome): A Case Series. World Neurosurg. 2023;175:e574-e581.
[31] 吴学元,郝崔培,凌鸣,等.颈后路内固定植骨融合术治疗寰枢椎脱位的疗效分析[J].实用骨科杂志,2022,28(9):821-826.
[32] WANG J, XU T, PU L, et al. Release, reduction, and fixation of one-stage posterior approach for basilar invagination with irreducible atlantoaxial dislocation. Br J Neurosurg. 2020:1-14. doi: 10.1080/02688697.2020.1861217.
[33] 左强,周全,胡靖,等.寰枢椎椎弓根螺钉固定融合疗法与后路寰枢椎经关节螺钉结合寰椎椎板钩固定融合疗法治疗寰枢椎脱位的临床疗效比较[J].临床和实验医学杂志,2022,21(6):618-621.
[34] LIU HT, LIANG ZH, SONG J, et al. Posterior Atlantoaxial Fusion With C1-2 Pedicle Screw Fixation for Atlantoaxial Dislocation in Pediatric Patients With Mucopolysaccharidosis IVA (Morquio a Syndrome): A Case Series. World Neurosurg. 2023;175:e574-e581.
[35] ZHAN J, XU W, LIN J, et al. Accuracy and Safety of Robot-Assisted versus Fluoroscopy-Guided Posterior C1 Lateral Mass and C2 Pedicle Screw Internal Fixation for Atlantoaxial Dislocation: A Preliminary Study. Biomed Res Int. 2022;2022:8508113.
[36] GUO Q, ZHOU X, GUO X, et al. C2 partial transpedicular screw technique for atlantoaxial dislocation with high-riding vertebral artery: A technique note with case series. Clin Neurol Neurosurg. 2021;200: 106403.
[37] SHEN Q, XIA Y, XU T. Clinical Outcomes of Atlantoaxial Dislocation Combined with Osteoporosis Using Posterior Atlantoaxial Rod, Screw Fixation, and Posterior Interfacet Fusion: A Retrospective Study of 21 Cases. Med Sci Monit. 2020;26:e925187.
[38] ZHOU X, LI S, LIU H, et al. Comparison of Two Bone Grafting Techniques Applied During Posterior C1-C2 Screw-Rod Fixation and Fusion for Treating Reducible Atlantoaxial Dislocation. World Neurosurg. 2020; 143:e253-e260.
[39] CHEN ZD, WU J, LU CW, et al. C1-C2 Pedicle Screw Fixation for Pediatric Atlantoaxial Dislocation: Initial Results and Long-term Follow-up. J Pediatr Orthop. 2020;40:65-70.
[40] SHAO J, GAO Y, GAO K, et al. Comparison of imaging parameters pre- and post- reductive procedure for atlantoaxial dislocation via posterior fixation using pedicle screw and rod: a cross-sectional study. BMC Musculoskelet Disord. 2019;20:451.
[41] WANG HW, YIN YH, LI T, et al. Effects of transverse connector on reduction and fixation of atlantoaxial dislocation and basilar invagination using posterior C1-C2 screw-rod technique. Spine J. 2019; 19:1995-2002.
[42] 刘昆,王洪业.平膜片式薄膜压力传感器的线性度与灵敏度分析[J].传感技术学报,1996(3):1-7.

引言

寰枢椎脱位可由创伤、先天畸形、退变、肿瘤、炎症或手术等因素造成，常导致颈痛、颈部运动障碍、肢体麻木乏力等临床症状。寰枢椎脱位可通过保守及手术方法进行治疗。对于创伤、炎症等原因导致的大部分寰枢椎脱位可通过牵引、支具固定等保守方法治愈，但是对于无法通过保守治疗治愈或出现高位脊髓压迫损伤症状等的寰枢椎脱位，往往需要手术治疗，而手术的目的是复位寰枢椎，继而解除脊髓压迫、恢复神经功能[1-3]。
寰枢椎脱位根据复位难易程度分为可复性、难复性及不可复性脱位，同时也指导了临床手术治疗方式的选择[4]。对于可复性寰枢椎脱位，常采用单纯后路寰枢椎钉棒/板内固定系统进行复位固定[5-9]；对于难复性脱位，可采用经口咽前路松解联合后路寰枢椎钉棒/板内固定系统或经口咽前路松解前路寰枢椎复位钢板系统进行复位固定[10-15]；对于不可复性脱位，根据术前寰枢椎间骨性融合范围分为点状融合型和广泛融合型，点状融合型采用融合点松解后行前路口咽前路松解前路寰枢椎复位钢板或后路寰枢椎钉棒/板内固定系统进行复位固定，而广泛融合型则直接切除造成压迫的骨性结构[16]。
目前，寰枢椎脱位最常采用后路寰枢椎钉棒系统进行提拉复位[17-22]，为了获得更好的复位效果，术中常通过加大连接棒的弯曲度来增加寰椎和枢椎间的落差，但大弯曲度的连接棒置入螺钉凹槽内的难度增加且易旋转、难以把持方向，导致复位能力丢失，需反复调整，最终将增加手术时间及脊髓误损伤风险[23]。WANG等[11]采用后路寰枢椎钉板系统进行复位固定，连接板虽然解决了易旋转的问题，但术中为获得最佳的复位效果仍需不断加大连接板的弯曲度，增加连接难度及操作时间。
基于上述不足，作者所在研究团队设计研制了枢椎支点螺钉，该螺钉直接增加了寰椎和枢椎间的落差，无需术中大幅度弯曲连接棒，简化了手术操作。虽枢椎支点螺钉应用于后路寰枢椎钉棒内固定系统治疗寰枢椎脱位的初步临床效果满意[24]，但其增加复位能力的程度尚不清楚。此次研究拟通过生物力学测试方法探究枢椎支点螺钉的复位能力，为进一步的临床应用提供理论依据。

材料方法

1.1 设计 颅颈标本生物力学实验，重复测量方差分析。
1.2 时间及地点 实验于2019年5月在南方医科大学解剖教研室完成。
1.3 材料
1.3.1 标本由南方医科大学解剖教研室获取6具新鲜颅颈尸体标本(供者家属知情同意，实验流程符合医学伦理要求)，性别、死因及年龄均不详，截取其C7以上水平部位。所有标本经大体外观观察均未见明显组织缺损，行颈部及头颅CT及X射线片检查均提示骨骼解剖结构完整、发育良好，未见明显骨质疏松。采用锯条横行锯除枕骨隆凸以上水平颅骨，取出颅脑组织，在距离颈椎前方3 cm处纵行切除颅骨前方组织，剔除皮肤、皮下组织、肌肉组织，保留关节囊及韧带组织，制成具有完整状态的颅颈标本模型。6具颅颈标本模型按照1-6编号并各自放置至双层塑料袋中，放入-20 ℃深低温冰箱中保存，使用前在室温下逐级解冻。6具标本模型均在获取后1个月内进行相关生物力学实验。

1.3.2 内固定材料单轴枢椎支点螺钉(钉槽加高2 mm)、多轴枢椎支点螺钉(钉槽增高2 mm)、普通颈椎螺钉(图1)、钛棒及配套螺母，以上均由山东威高骨科材料股份有限公司提供。枢椎支点螺钉与普通螺钉介绍见表1。

1.3.3 实验设备柔性超薄式薄膜压力传感器，由南方医科大学解剖教研室提供(表2)。

1.4 方法 实验前每件标本均在室温下自然解冻，在室温25 ℃、湿度60%-80%状态下进行实验，测试过程通过喷洒生理盐水以保持标本模型处于湿润松软状态，防止标本模型干燥毁坏，保持标本模型新鲜，切除双侧侧块关节囊、寰齿关节囊及横韧带制成寰枢椎失稳模型。

取经枢椎下关节突中点的纵垂线经过处的寰椎后弓距上缘下3.0 mm作为寰椎椎弓根螺钉进钉点，角度为内倾10°、上倾5°[25]，双侧植入2枚直径为 3.5 mm、长度合适的椎弓根螺钉。枢椎椎弓根螺钉的进钉点位于枢椎下关节突的内上象限，在其中心点内、上各2 mm处，角度为内倾30°、上倾30°[26]，螺钉置入角度可根据标本的实际解剖变异情况进行调整，每一具标本均进行3种内固定，枢椎双侧依次植入不同的椎弓根螺钉：单轴枢椎支点螺钉(A组)、多轴枢椎支点螺钉(B组)、普通螺钉(C组)(图2A)，且枢椎螺钉拧入深度均为钉尾贴骨面，摄正侧位X射线片及CT扫描评估钉道正确性(图3)，若发现螺钉误置，需进行钉道调整，再行X射线片及CT扫描进行确认。将柔性超薄式薄膜压力传感器置于寰齿前间隙(图2B)，在两侧寰枢椎螺钉钉槽置入两根相同曲度连接棒，拧入螺钉螺母，模拟提拉复位，采用万能电表测量不同内固定状态下柔性超薄式薄膜压力传感器将压力转化电阻值(图2C)，测量过程需注意等万能电表数值稳定后再读值，将所得电阻值通过压力转化公式F=3×106 R-2.156(F单位kg，R单位为kΩ)计算出所对应得到的压力值。

1.5 主要观察指标 不同内固定状态下各组标本寰齿前间隙压力。
1.6 统计学分析 计算出所有标本模型在寰齿前间隙的压力值，所有数据采用SPSS 21.0软件进行统计分析，多组间比较采用重复测量方差分析，两两比较采用S-N-K法，显著性水平设置为P < 0.05。该文统计学方法已经中国人民解放军南部战区总医院生物统计学专家审核。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

讨论

后路寰枢椎钉棒内固定系统治疗寰枢椎脱位在置入内固定之前不要求寰枢椎完全复位，术中可利用钉棒的提拉作用进行复位[27-41]。通过大量的寰枢椎后路手术病例发现，结合连接棒的适当弯曲使寰椎和枢椎间形成一定的落差，再利用钉棒进行提拉复位，但对于一些脱位较为严重或者复位较为困难的病例，为了完成更好的复位，术中常通过进一步弯曲连接棒增加其曲度来加大复位能力，但是为了获得较大的复位能力，连接棒通常需弯曲至较大的曲度，但会导致连接棒置入钉槽困难且易旋转、方向难以把控，出现复位力量的丢失，同时操作难度的增加也延长了手术时间、增加了损伤脊髓风险[23]。后路寰枢椎钉棒内固定系统的复位原理是杠杆原理，寰椎和枢椎置入螺钉后螺钉与椎体成为一个整体，因寰枢椎脱位，寰椎向前方滑脱，寰椎和枢椎螺钉钉槽冠状面并不在同一平面上，形成落差，术中作者以枢椎螺钉为支点，通过连接棒，利用螺母旋入下压力量将寰椎向后方撬起，进而完成寰枢椎复位。在复位过程中，连接棒曲度是影响后路寰枢椎钉棒内固定系统复位能力的其中一种因素，连接棒曲度越大复位能力越强，但术中操作难度及风险增加；另外，枢椎螺钉为复位支点，枢椎螺钉与寰椎螺钉的落差是影响复位能力的另一个重要因素，落差越大其复位能力越强。因此，该研究在普通颈椎后路螺钉的基础上设计出了枢椎支点螺钉，增高了螺钉钉槽高度，增加复位落差，进而增加后路寰枢椎钉棒内固定系统的复位能力。枢椎支点螺钉应用于后路寰枢椎钉棒内固定系统治疗寰枢椎脱位的初步临床效果满意[24]，但其增加复位能力的程度尚不清楚。
对于后路寰枢椎钉棒内固定系统复位能力的研究，现并未见相关文献报道，那么其复位能力大小该如何进行量化？寰枢椎脱位在影像学上具体表现为寰齿前间隙增宽，术中利用后路寰枢椎钉棒内固定系统对寰枢椎脱位进行提拉复位时寰齿关节关节面之间将产生一定的压力，此压力虽不能完全等同于复位能力，但可作为复位能力的一个具体参考数值指标。那么，如何测量寰齿前间隙在复位时产生的压力呢？电阻压力传感器是工业实践中常用的一种传感器，被广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，其主要原理为将应变片通过特殊的黏和剂紧密黏合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，可动态或者静态测量2个接触表面之间的压力，直接测得为电阻值，通过公式换算得出压力值，所测得电阻值越小压力越大，电阻值越大压力越小。寰齿前间隙的空间狭小，一般的压力传感器无法放置，而电阻压力传感器可做成各种不同的形状[42]。此次实验应用的柔性超薄式薄膜压力传感器具有较高的灵敏度及稳定性，主要应用于狭窄空间内2个接触面间的压力测量，可将其置于寰齿前间隙中，非常符合测量条件要求。
从此次实验结果可以看到，无论是单轴枢椎支点螺钉还是多轴枢椎支点螺钉，相比于普通颈椎后路螺钉的寰齿前间隙压力均明显增加，这说明枢椎支点螺钉应用于后路寰枢椎钉棒内固定系统能够明显提升复位能力。实验同时对单轴和多轴枢椎支点螺钉进行比较，通过结果可以看到单轴枢椎支点螺钉所能提供复位能力明显比多轴枢椎支点螺钉强，这主要是因为多轴螺钉可以进行各个方向旋转活动，连接棒置入过程中多轴螺钉钉槽会向头侧倾斜，导致复位落差的减小，丢失一部分的复位能力。
该研究的局限性：①研究样本量较小，需要更大样本量的研究结果来进一步验证；②尸体标本去除了肌肉组织，忽略了正常人体肌肉组织对结果的影响；③实验中多次进行提拉复位操作，忽略了螺钉多次受力对结果的影响；④寰齿间隙压力无法完全等同于复位能力，未来需探索更加客观的指标。
结论：相较于普通颈椎后路螺钉，枢椎支点螺钉应用于后路寰枢椎钉棒内固定系统可提升复位能力，且单轴枢椎支点螺钉相较于多轴枢椎支点螺钉提升后路寰枢椎钉棒内固定系统的复位能力更佳。枢椎支点螺钉的应用更加充分利用了枢椎螺钉的支点作用，提升了复位能力，避免了过大幅度的连接棒弯曲而导致的操作困难，简化了术中复位操作。

枢椎支点螺钉在寰枢椎钉棒固定中复位能力的生物力学测试

Biomechanical test of reduction ability of axis pivot screw in atlantoaxial screw-rod fixation

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[1]	李良奎, 黄永灿, 王鹏, 于滨生. 颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对后纵韧带骨化物和内植物影响的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1761-1767.
[2]	徐彪, 路坦, 姜亚琼, 阴玉娇. 有限元分析不同程度冈上肌断裂对肩关节应力的影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1768-1774.
[3]	周金海, 李江伟, 王序全, 庄颖, 赵瑛, 杨渝勇, 王嘉嘉, 杨阳, 周仕炼. 不同骨强度下全膝置换过程中发生股骨前皮质切迹的三维有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1775-1782.
[4]	付恩洪, 杨行, 梁成, 张小刚, 张亚丽, 靳忠民. 基于OpenSim预测青少年跖屈肌无力的下肢生物力学行为[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1789-1795.
[5]	孙晓君, 王华明, 张德宏, 宋学文, 黄晋, 张辰, 裴生太. 有限元法在儿童发育性髋关节发育不良及治疗中的作用[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1897-1904.
[6]	芦劼明, 李亚静, 杜培洁, 徐冬青. 人工和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现的影响 [J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(6): 1101-1107.
[7]	张帅, 李子春, 徐亦豪, 谢晓峰, 郭忠圣, 赵清扬. 经颅磁声电刺激强度对小鼠前额叶皮质网络可塑性的影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(6): 1108-1117.
[8]	杨祎铖, 郑智臻, 梁霜雪, 吴成亮, 杜芸芸. 篮球鞋功能参数对人体运动生物力学的影响与启示[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(35): 7620-7628.
[9]	宋旭彬, 吴斗, 赵恩哲, 张兴宇, 张晓仑, 王楚恒. 新型股骨颈螺旋刀片系统治疗股骨转子间骨折的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7041-7047.
[10]	王磊, 李铖嵩, 张申申, 王清. 三种内固定方式治疗髌骨下极骨折生物力学特征的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7048-7054.
[11]	徐鑫, 乌日开西·艾依提, 吕刚, 买买艾力·玉山, 马志强, 马超. 复杂髋臼双柱骨折4种不同内固定方式的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7063-7071.
[12]	叶小龙, 张语暄, 富荣昌, 刘云, 玉散江·吾休尔, 艾斯卡尔·艾麦尔, 马原. 青少年特发性脊柱侧弯的三维有限元模态分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7072-7079.
[13]	梁成, 卓川川, 张小刚, 王冠, 段可, 李忠, 鲁晓波, 卓乃强, 靳忠民. 新型骶髂拉力钉的生物力学特征[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7080-7086.
[14]	马双双, 高德东, 单中书, 徐温旭, 卢陟睿. 改道重新置入椎弓根螺钉的有限元分析与生物力学验证[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7087-7095.
[15]	杨煜, 李英豪, 多壮志, 周定容. 整体功能性体育锻炼对腰椎间盘突出症术后患者腰椎生物力学的影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7096-7101.