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第一部分新型经椎弓根螺钉动力内固定系统的研制及对失稳腰椎的稳定性效果测试和对相邻节段的作用目的：设计出一种新型经椎弓根螺钉动力内固定系统,并测试其对失稳腰椎的稳定性效果及对相邻节段的作用。方法：1、采用6具人新鲜尸体腰椎标本,测试各个节段的活动度,为新型动力内固定系统的设计提供参数支持。2、以钛合金棒、钛缆和钛合金碟片弹簧为主要结构,根据正常腰椎各节段的活动度,参照文献报道的相关测试结果,设定动态连接棒屈曲范围0-10度,旋转范围0-5度,并对其进行了相关力学测试。3、采用6具人新鲜尸体腰椎标本,制作腰椎失稳模型。测试新型动力内固定系统固定后失稳腰椎固定节段及相邻节段的运动范围(ROM)和中性区(NZ),并与坚强固定对比,同时测定其上邻节段软骨终板下压力,探讨其稳定性及对相邻节段的作用。结果：新型动力内固定系统可操作性强,具有良好的抗疲劳、抗拉、抗压及抗扭转性能,坚固耐用,可以提供足够的后路支撑及一定范围内的动态活动范围。新型动力内固定系统和坚强内固定系统固定以后,固定节段三个主方向的ROM和NZ均明显小于失稳模型,差异有显著性意义(P<0.01)。与完整脊柱相比,新型动力内固定系统固定后屈伸和侧屈方向的ROM和NZ较完整脊柱减小(P<0.05),但旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异(P>0.05)。与坚强固定组相比,新型动力内固定组三个主方向的ROM和NZ均显著增加,差异有显著性意义(P<0.01)。对于相邻节段,新型动力内固定和坚强内固定的ROM均稍大于完整脊柱,但各组之间并无显著性差异(P＞0.05)。对于L2下软骨终板下压力,各组之间并无显著性差异(P>0.05)。疲劳试验后的结果表明,固定节段在三个主方向上的ROM和NZ均较疲劳前显著增加(P<0.05),但与失稳脊柱相比,差异仍具有显著性意义,与完整脊柱相比,动力内固定屈伸方向的ROM和NZ仍较小,两组相比差异显著(P<0.05),侧屈与旋转方向的ROM和NZ与完整脊柱无显著性差异(P>0.05)。结论：新型动力内固定系统可控性强、可靠性好、能够提供足够的活动度。新型动力内固定系统能对失稳腰椎提供各方向上的稳定性,尤其对前屈后伸的稳定效果最好,疲劳试验后也能提供足够的稳定性。相邻节段的ROM和上邻节段终板下压力与固定方式无显著相关。第二部分新型动力内固定系统联合经伤椎椎弓根椎体内植骨治疗胸腰推爆裂骨折的生物力学及相关临床研究目的：观察经伤椎椎弓根椎体内植骨结合椎弓根螺钉坚强内固定术后损伤椎间盘的最终转归情况。测试新型动力内固定系统联合经伤椎椎弓根椎体内植骨的稳定性效果。方法：1、随机选取了25例胸腰椎爆裂骨折病例,所有患者均接受了经伤椎椎弓根椎体内植骨结合短节段椎弓根螺钉内固定手术。观察指标包括X线平片、CT扫描及MRI检查、椎间盘的退变程度、椎体楔变角、脊柱后凸角。2、选取人新鲜尸体胸腰椎标本制作了L2椎体爆裂骨折的模型,测试新型动力内固定系统联合经伤椎椎弓根椎体内植骨的稳定性效果。结果：1、21例患者得到随访,其中男性15例,女性6例。合并椎间盘损伤14例。平均随访时间50.8月(25-91个月)。两组患者椎体楔变角的差异无显著性意义。在脊柱后凸角的改变方面,两组的差异有显著性意义(P<0.05)。两组患者椎间盘退变的比率差异有显著性意义(P<0.01)。2、动力内固定联合经伤椎椎弓根椎体内植骨与骨折状态相比,屈伸及侧屈方向的ROM均显著减小,差异有显著性意义(P<0.01),旋转方向的ROM虽也显著减小(P<0.01),但明显大于完整状态,差异有显著性意义(P<0.01)。结论：1、损伤的椎间盘更容易发生退变,胸腰椎爆裂骨折合并椎间盘损伤在治疗时需注意对损伤椎间盘的处理,临床治疗迫切需要一种既能促进骨折愈合,又能保留运动节段,最大限度恢复脊柱运动功能的新方法。2、新型动力内固定系统联合经伤椎椎弓根椎体内植骨能够维持胸腰椎爆裂骨折在屈伸及侧屈方向的稳定性,但在旋转方向上不足以提供足够的稳定性。需要进一步改进,并增加其旋转稳定性。