一、研究目的临床上对于患有椎间盘突出症的患者,如果椎间盘退变较轻或急性突出,目前仍推荐使用包括椎间盘镜在内的单纯腰椎间盘切除术。但该手术并不能直接修复受损的椎间盘,部分切除突出的髓核及纤维环组织后,由于失去了纤维环的保护,剩余的髓核组织在压力作用下很可能发生再突出,许多患者不得不接受再次手术。随着组织工程领域技术的进步,近年来一些研究者希望通过髓核置换或髓核再生的办法来修复椎间盘,但是由于无法很好地处理受损的纤维环,限制了其在临床的应用和推广。因此,椎间盘纤维环的修复和重建是一个亟待解决的热门问题。本课题拟通过生物力学的方法,研究小牛腰椎间盘纤维环缝合后,脊柱在前屈、后伸、侧弯以及旋转等状态下的活动度和椎间盘内压力的变化情况。然后利用疲劳测试以及椎间盘内的定量压力测试,比较不同方法修复纤维环切口后的力学效果。二、研究方法(1)采集1月内出生新鲜的小牛腰椎脊柱标本20具,去除标本的肌肉等软组织,完整保留韧带及关节囊,且不损伤其骨性结构。将标本分为纤维环完整、切开及缝合3组,均采用自身前后对照。随机选取10个标本进行三维运动测试,包括前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左轴向旋转、右轴向旋转6种运动工况。测试装置包括MTS机、双相机的运动测量系统以及扭转测试机。另外10个标本进行纤维环抗静水压强度测试,选用自制的定量椎间盘内压力测量仪。(2)另选取小牛腰椎标本17具(T12~L5),以椎间盘和2个相邻椎体作为1个脊柱功能节段(FSU),共制成50个FSU,按不同修复方法随机分为5组,从组1到组5分别为:粘合剂组、简单缝合组、MPSS缝合组、粘合剂+简单缝合组以及粘合剂+MPSS缝合组。每组随机抽取5个标本,使用自制的定量椎间盘内压力测量仪进行测试。剩余标本进行循环加载测试,实验在MTS-Bionix疲劳测试机上进行。三、研究结果(1)纤维环切开组在前屈、左侧弯和右侧弯时的ROM和NZ值大于完整组,差异有统计学意义;纤维环缝合组在前屈、左侧弯和右侧弯时的ROM和NZ值小于切开组,差异有统计学意义;纤维环缝合组和完整组各向ROM和NZ值差异无显著性。纤维环切开组的平均泄露压力为0.5MPa,缝合组为1.7MPa,均小于完整组的5MPa,差异有统计学意义;泄露压力在纤维环切开组要明显小于缝合组,差异有统计学意义。(2)在纤维环的抗静水压强度测试中,组1到5的泄露压力依次是(0.76±0.11)MPa、(1.66±0.11)MPa、(1.84±0.15)MPa、(1.88±0.13)MPa、(2.16±0.24)MPa。结果显示组2、3和4之间差异无显著性,而其他的各组之间差异有统计学意义。在疲劳测试中,最后的极限转数从组1到5各组依次是(4.42±0.59)万次、(8.06±0.75)万次、(8.44±1.01)万次、(9.76±0.23)万次、(9.88±0.21)万次。其中除了组2和3之间、组4和5之间差异无显著性,其他各组之间的差异都有统计学意义。四、结论脊柱的运动节段稳定性一部分可以通过缝合来恢复,并且缝合能维持椎间盘内压力并且部分恢复纤维环的完整性,继而减缓椎间盘的退变。改良的荷包缝合法配合粘合剂来修复纤维环切口,其修复的近期及远期效果都较好。