Ⅰ、Ⅱ代TARP系统尽管获得了良好的生物力学效应，但临床上依然存在螺钉松动、移位的现象，尤其是枢椎螺钉的松脱，术后枢椎螺钉松脱率约为10%。为降低松脱率、防止再脱位的发生，就必须提高枢椎固定螺钉的生物力学强度。为此，我们将枢椎螺钉由椎体螺钉改良为椎弓根螺钉或关节突螺钉固定，将Ⅱ代TARP系统改良为Ⅲ代TARP系统，并对枢椎固定螺钉进行拔出力实验研究。
（一）材料与方法
1.实验材料 6具意外死亡的男性新鲜冷冻尸体，年龄21 -55岁（平均38岁），排除颈椎外伤、变性疾病、肿瘤和骨质增生等。截取其枕骨至第3颈椎，去除椎旁的肌肉、脂肪和结缔组织等软组织，保留骨、所有韧带和关节囊完整，密封保存于-20℃冰箱中，实验前将标本放于室温下自然解冻12～18 h。将标本分解为单个椎体，取枢椎并去除所有的韧带和关节囊，仅保留骨性结构，用聚甲基丙烯酸甲酯（自凝型，上海齿科材料厂）将枢椎椎体包埋后备用。
2.固定材料和方法 固定螺钉采用直径为3.5 mm骨皮质螺钉。实验中不使用钢板，仅使用螺钉固定来测定拔出力。枢椎前路椎弓根螺钉的进钉点位于枢椎上关节突下5 mm处，距枢椎前中线约7 mm，向外侧倾斜25°，向下方倾斜20°，于前路行逆行椎弓根固定（图2-17和图2-18）。枢椎关节突螺钉进钉点位于枢椎上关节突下5 mm处，距枢椎前中线约7 mm，向外侧倾斜25°，平行关节突置钉（图2-19和图2-20）；枢椎椎体的进钉点位于椎体前面中部两侧旁开3～4 mm，进钉方向垂直于椎体表面，向后内侧倾斜5°～10°（图2-21和图2-22）。枢椎椎体以螺钉刚好不穿透椎体后方皮质为限。螺钉置入后在螺钉螺纹上标记，待拔出后用电子游标卡尺测量实际进钉长度，即钉道长度。
图2-17 枢椎椎弓根螺钉侧面观
图2-18 枢椎椎弓根螺钉上面观
图2-19 枢椎关节突螺钉侧面观
图2-20 枢椎关节突螺钉上面观
3.实验分组 实验分3组：①枢椎前路椎弓根组；②枢椎关节突组；③枢椎椎体组。每一椎骨的每一侧作为一个测试个体，枢椎椎弓根螺钉固定于一侧，关节突螺钉固定于另一侧，按随机化结果确定，枢椎椎体螺钉随机固定于一侧。每组螺钉固定方式有6次。
4.加载及测试 实验使用MTS858 Mini Bionix
生物力学实验机，传感器型号为662.20D-03，传感器直接连接于计算机。依预实验结果设置试验机速度1 mm/min，最大拉力1 000 N，最大位移5 mm。为确保将螺钉垂直拔出，仅产生轴向拔出力，不产生其他方向的分力，使用专门的夹具夹住螺钉头部。测试前通过软件调整夹具和螺钉之间的力，将拔出力的初始数据归零，以免产生正向及负向的初始力。开始加载后，螺钉大部拔出即中止测试。加载后通过软件可以直接得出拔出过程中的拔出力变化，从而得出最大拔出力。
图2-21 枢椎椎体螺钉侧面观
图2-22 枢椎椎体螺钉上面观
5.统计学处理 所得数据利用SPSS 13.0软件进行统计和分析。采用完全随机设计资料的方差分析（One-way ANOVA）和两两比较的SNK检验法进行统计学处理。统计检验水准均设定在& = 0.05。
（二）实验结果
实验结果，见表2-3。可以看出，枢椎前路椎弓根螺钉和枢椎关节突螺钉及枢椎椎体螺钉的最大拔出力之间均有显著性差异（P < 0.05），枢椎关节突螺钉与枢椎椎体螺钉的拔出力同样有显著性差异（P < 0.05）。
表2-3 C2不同固定方式的最大拔出力和钉道长度（
±s，n = 6）
①与②比较，P < 0.05；②与③比较，P < 0.05；①与③比较，P < 0.05
（三）Ⅲ代TARP的生物力学性能
1.Ⅲ代TARP枢椎前路椎弓根及关节突螺钉固定的可靠性颈椎椎弓根螺钉内固定系统具有其他颈椎内固定系统所无法比拟的三维稳定性。连接枢椎前后柱的椎弓虽然是一个解剖薄弱部位，但其对螺钉具有良好的紧握作用，枢椎前路椎弓根螺钉钉道长度远远超过椎体螺钉长度，从前柱穿到后柱，具有三柱固定作用，固定强度较好。实验结果显示：枢椎椎弓根螺钉的拔出力最大，明显强于枢椎椎体螺钉及关节突螺钉；枢椎关节突螺钉拔出力明显强于枢椎椎体螺钉。故枢椎行前路椎弓根及关节突螺钉内固定的生物力学性能优于枢椎椎体螺钉，能满足临床需要。
2.螺钉固定方式的选择 枢椎前路椎弓根螺钉钉道较枢椎椎体螺钉长，且钉道部位骨密度较好，抗拔出力较大。寰椎侧块螺钉已证实具有良好的抗拔除性能，故应用Ⅲ代TARP行枢椎前路椎弓根螺钉结合寰椎侧块螺钉固定，固定可靠牢固。但临床上发现颅脊交界部畸形的患者枢椎的解剖形态存在很大差异，在螺钉置入过程中，椎动脉在枢椎内的走行及位置是影响安全置入螺钉的关键。Naderi等提出，在个体发育过程中，椎动脉与椎弓根的发育是同步进行的，椎动脉的扭曲、挤压等可能对椎弓根的发育造成影响，使得椎弓根因变窄而不适于置钉。王建华等观察枢椎椎动脉走行后发现，约18.75%的枢椎因椎动脉全程挤压椎弓根而不适于行枢椎椎弓根螺钉固定。对于上述临床上不适宜行枢椎前路椎弓根螺钉固定的情况，尤其是部分颅底凹陷患者因C2陷入过深而使门齿影响枢椎前路椎弓根螺钉置入的可采用枢椎关节突螺钉固定，能够有效地避免椎动脉损伤。生物力学研究亦表明，关节突螺钉具有良好的抗拔出性能，且无损伤脊髓风险，宜作为枢椎前路椎弓根螺钉固定的理想补充方法。
3.影响螺钉抗拔出力的因素 有研究认为，增大螺钉外径、加大螺钉深度、改变螺纹的切迹及间距等因素可显著增加螺钉的轴向拔出力，其中影响最大的是螺钉外径和螺钉深度，其他重要的因素还包括BMD、螺钉外形等。在螺钉一致的情况下，钉道长度，即进钉深度就成为影响拔出力的重要因素。枢椎前路椎弓根螺钉及关节突螺钉钉道长，为双皮质固定，拔出力均显著强于枢椎椎体螺钉，固定更为安全可靠。
总之，采用Ⅲ代TARP系统枢椎螺钉进行前路椎弓根或关节突螺钉固定属于双皮质固定，钉道长度大于枢椎椎体螺钉，且固定于高BMD区，其拔出力显著强于枢椎椎体螺钉，具有良好的固定性能，可明显降低临床上枢椎螺钉松脱的概率，满足寰枢椎复位后坚强内固定的要求。
（艾福志 吴 峰 杨进城 李 超 张 余）
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