1、寰樞關(guān)節(jié)的生物力學(xué)研究與臨床應(yīng)用作者：時(shí)雨，李軍，游路寬，朱星紅【關(guān)鍵詞】寰樞關(guān)節(jié)；生物力學(xué)；臨床應(yīng)用寰樞關(guān)節(jié)作為枕頸部的移行部位和組成頭顱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的重要結(jié) 構(gòu)，其形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作用關(guān)鍵，因其臨近頸髓、椎動(dòng)脈和頸神經(jīng)等 重要結(jié)構(gòu)，故該關(guān)節(jié)損傷后不僅可致使寰樞椎不穩(wěn)、，而且可造成高位 頸脊髓急性或慢性的壓迫并顯現(xiàn)相應(yīng)的臨床病癥。寰樞關(guān)節(jié)由寰推、 樞椎及維持其關(guān)節(jié)穩(wěn)固的橫韌帶、翼狀韌帶等結(jié)構(gòu)組成。了解寰樞關(guān) 節(jié)的生物力學(xué)特點(diǎn)，可進(jìn)一步揭露寰樞關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和損傷機(jī)理，并為 寰樞椎失穩(wěn)的臨床診斷和醫(yī)治提供靠得住的理論依據(jù)。木文就寰樞推 的生物力學(xué)研究及常見(jiàn)臨床應(yīng)用作一綜述。1寰樞關(guān)節(jié)的生物力學(xué)研究寰椎寰

2、椎呈環(huán)狀，前弓長(zhǎng)度為土 mm,齒突高度為土 mm,最大橫徑為 ± mm,最大矢狀徑為土 mm。桂斌捷等1采納有限元方式構(gòu)建寰椎 三維骨性結(jié)構(gòu)，分析寰椎在中立、屈曲、后伸三種位置下應(yīng)力散布狀 況，寰椎前弓和前結(jié)節(jié)交壤處、前弓和側(cè)塊交壤處、后弓和側(cè)塊交壤 處、后弓和后結(jié)節(jié)交壤處是應(yīng)力較為集中的部位，也是寰椎骨折容易 發(fā)生的部位，支持了 Ted等2人關(guān)于寰椎在不同位置下受傷時(shí)骨折 的機(jī)制不盡相同的觀點(diǎn)。因此，寰椎應(yīng)力散布要緊依托外力作用的方 向、損傷時(shí)頭顱的位置、寰椎的幾何形狀和寰椎力學(xué)特點(diǎn)；這些因素 一起決定寰椎骨折的部位、骨折類(lèi)型。樞椎樞椎椎弓根長(zhǎng)度為土 mm,寬度為土 mm,高長(zhǎng)度為

3、土 mm,推弓 根由后外下向前內(nèi)上走向，平均內(nèi)傾角為。±° ,上傾角為。±° , 上述參數(shù)關(guān)于后入路經(jīng)寰樞關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定術(shù)具有重要意義3。由 于椎動(dòng)脈在通過(guò)樞椎側(cè)塊下方時(shí)，20%的人形成一動(dòng)脈壓跡溝，致使側(cè) 塊和椎弓根變薄至2 mm以下，而不適宜于經(jīng)推弓根螺釘固定，需引發(fā) 專(zhuān)門(mén)注意。關(guān)于齒突因素造成的寰樞關(guān)節(jié)障礙，張美超等4的研究 結(jié)果顯示關(guān)于齒突前部斜向后下方載荷，應(yīng)力集中區(qū)從齒突前上部斜 貫穿至后下部；關(guān)于齒突前部斜向后上方載荷，應(yīng)力集中區(qū)從齒突前 下部斜貫穿至后上部；在齒突后部載荷下，其應(yīng)力集中情形與前部載 荷相似，只是應(yīng)力集中區(qū)位置有所偏下。橫韌

4、帶橫韌帶是維持寰樞椎穩(wěn)固的最要緊韌帶，長(zhǎng)mm,厚mm（中央 部），高mm（中央部）、mm（雙側(cè)附著部）。有人在生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)中別 離對(duì)寰椎關(guān)節(jié)施加過(guò)屈、過(guò)伸及水平剪切等載荷，結(jié)果均未能造成齒 突骨折。因此以為前后水平方向的外力要緊引發(fā)韌帶結(jié)構(gòu)的破壞2。 還有人在實(shí)驗(yàn)中分離牽拉側(cè)塊，造成橫韌帶的純牽拉負(fù)荷，發(fā)覺(jué)使橫 韌帶損傷的平均負(fù)荷量為581 N,在明顯的阻抗顯現(xiàn)前，韌帶平均僅 可拉長(zhǎng)mm,而1 557 N的抗拉伸強(qiáng)度足以抗擊生理負(fù)荷lo上述 生物力學(xué)測(cè)量說(shuō)明橫韌帶相當(dāng)堅(jiān)韌且彈性小，在限制寰樞關(guān)節(jié)的前屈 運(yùn)動(dòng)和寰椎向前過(guò)度滑移方而發(fā)揮重要作用。翼狀韌帶翼狀韌帶要緊作用在于限制寰樞關(guān)節(jié)的軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)

5、動(dòng)。翼狀韌帶 長(zhǎng) mm,齒突起點(diǎn)處寬mm、厚mm,枕骨牌止點(diǎn)處寬mm,截面為橢 圓形，面積約mm2,兩韌帶水平投影成150°180°角。有研究發(fā)覺(jué) 左側(cè)韌帶斷裂使寰樞關(guān)節(jié)左右軸向旋轉(zhuǎn)別離增加了、%,說(shuō)明一側(cè)翼 狀韌帶斷裂后寰樞關(guān)節(jié)雙側(cè)運(yùn)動(dòng)范圍均增加，且雙側(cè)間無(wú)顯著性不同, 翼狀韌帶作用需要雙側(cè)一起和諧4L另外翼狀韌帶損傷部位與載速 度有關(guān)，速度低時(shí)損傷多在韌帶的骨附著處（齒突或枕踝），而速度高 時(shí)損傷發(fā)生在韌帶本身。這關(guān)于翼狀韌帶損傷的醫(yī)治有必然指導(dǎo)意義。2寰樞關(guān)節(jié)臨床應(yīng)用寰樞關(guān)節(jié)的損傷緣故寰樞關(guān)節(jié)損傷要緊有以下幾種緣故：意外突發(fā)暴力損傷，如高 空墜落、車(chē)禍和體育運(yùn)動(dòng)傷等。

6、脊柱力學(xué)分析說(shuō)明5,若是外力作 用方向與脊柱的夾角越小，脊柱受到垂直方向的壓力就越大，頸椎發(fā) 生緊縮性骨折的概率就越大；反之亦然。先本性胚胎發(fā)生和發(fā)育異 樣，如齒狀突游離小骨畸形。咽部炎癥是造成上頸椎不穩(wěn)的最重要 緣故。咽部炎癥侵至咽后壁可造成寰樞關(guān)節(jié)周?chē)能浗M織的水腫、松 弛。另外，結(jié)核、腫瘤及部份骨質(zhì)脫鈣，會(huì)致使韌帶的松動(dòng)、撕脫， 進(jìn)而致使寰樞椎關(guān)節(jié)不穩(wěn)、。寰樞關(guān)節(jié)損傷的手術(shù)醫(yī)治手術(shù)醫(yī)治適用于有較大位移的骨折、難復(fù)性損傷和經(jīng)保守醫(yī)治后 仍存在不穩(wěn)的損傷。手術(shù)方式的選擇應(yīng)依照寰樞椎不穩(wěn)的類(lèi)型、部位、 嚴(yán)峻程度和復(fù)位情形、有無(wú)脊髓損傷等來(lái)決定。關(guān)于單純性寰樞關(guān)節(jié) 不穩(wěn)者尤其是年幼病人多采納Br

7、ook法寰樞椎后路融合術(shù)，關(guān)于寰樞 椎脫位明顯者多采納Gallie法寰樞推后路融合術(shù)6o由于該方式操 作簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，專(zhuān)門(mén)是兒童患者大多不適合用椎板夾或經(jīng)關(guān) 節(jié)突螺釘固定等方式，因此目前后路融合固定技術(shù)在寰樞椎融合術(shù)中 占有重腹地位7o為克服Brook法和Gallie法對(duì)寰樞椎旋轉(zhuǎn)位移的 操縱強(qiáng)度不足及穿鋼絲可能造成脊髓損傷和術(shù)后腦脊液漏等缺點(diǎn)，可利用Apofix系統(tǒng)固定法和Magerl法。Apofix法固定牢固，能操縱寰 樞關(guān)節(jié)的屈伸側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，且操作較為簡(jiǎn)便，能夠取得較為中 意的療效。但因椎板鉤體積較大，為幸免脊髓受壓，術(shù)前對(duì)脫位后的 復(fù)位要求較高8o Mager 1法那么是別

8、離將兩枚螺釘導(dǎo)入寰樞椎側(cè)塊 使寰樞椎的側(cè)塊固定在一路。部份學(xué)者910以為Mager 1法是兩點(diǎn)間固定，抗扭轉(zhuǎn)能力仍有不足，假設(shè)聯(lián)合應(yīng)用后路植骨融合術(shù)增強(qiáng) 寰樞椎的穩(wěn)固，成效應(yīng)更佳。齒突的H型和IH型骨折常選用前路齒突螺釘內(nèi)固定術(shù)。此法較好 的保護(hù)了寰樞椎的解剖結(jié)構(gòu)，對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙較小。也可采納經(jīng)皮頸前 路螺釘內(nèi)固定，與開(kāi)放性齒狀突前路螺釘內(nèi)固定技術(shù)相較，經(jīng)皮技術(shù) 不僅操作簡(jiǎn)單，創(chuàng)傷小，恢復(fù)快，而且可保留寰樞關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)功能。 對(duì)解決寰椎橫韌帶斷裂或松弛后應(yīng)用寰樞椎融合術(shù)所造成的寰樞關(guān)節(jié) 的運(yùn)動(dòng)功能喪失并加速相鄰椎骨的退變和失穩(wěn)的缺點(diǎn)，譚明生等11 設(shè)計(jì)出人工寰齒“半關(guān)節(jié)”替代術(shù)。用此法重建“寰齒后

9、關(guān)節(jié)”，既能 避免寰椎向前脫位又能保留寰樞椎的伸屈活動(dòng)，減少鋼板之間和鋼板 和骨界面之間的應(yīng)力，降低假體松動(dòng)和斷裂的發(fā)生率。為解決傳統(tǒng)經(jīng) 口咽入路手術(shù)中存在的手術(shù)野較深、視角及暴露范圍有限、操作難度 大的問(wèn)題，并發(fā)揮內(nèi)鏡技術(shù)手術(shù)創(chuàng)傷小、抵達(dá)部位深、放大后結(jié)構(gòu)顯 露清楚等優(yōu)勢(shì)，張朝躍等12設(shè)計(jì)了內(nèi)鏡下經(jīng)口咽入路的寰樞椎手 術(shù)，患者無(wú)需長(zhǎng)時(shí)刻維持最大開(kāi)口位，在良好的顯露條件下可幸免操 作時(shí)損傷臨近結(jié)構(gòu)，尤其是磨削齒突時(shí)，可直接觀看到殘余骨質(zhì)的厚度，保證操作的精準(zhǔn)性。目前寰樞關(guān)節(jié)損傷的手術(shù)醫(yī)治還存在很多缺點(diǎn)，如單純的減壓術(shù) 和復(fù)位術(shù)有時(shí)非但不能糾正，而且會(huì)加重寰樞關(guān)節(jié)不穩(wěn)、；而內(nèi)固定術(shù) 和融合術(shù)那么

10、會(huì)致使術(shù)后患者頭頸活動(dòng)專(zhuān)門(mén)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)明顯受限 5。因此，要達(dá)到既恢復(fù)寰樞關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性，又保留其運(yùn)動(dòng)功能的 目的，除齒狀突螺釘內(nèi)固定術(shù)僅適用于沒(méi)有移位或能復(fù)位的新鮮齒狀 突骨折引發(fā)的寰樞關(guān)節(jié)不穩(wěn)外，尚缺乏適當(dāng)?shù)姆绞健５S著顯微外科、 微創(chuàng)外科、生物材料技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)展與成熟，寰樞關(guān)節(jié)損傷的醫(yī)治 會(huì)加倍平安，加倍令人中意。【參考文獻(xiàn)】1桂斌捷，葉曉健，申才良，等.寰椎骨折的生物力學(xué)分析 J.醫(yī)用生物力學(xué),2005, 20(1):37-41.2 Teo EC, Ng Hw. First cervical vertebra (atlas) fracture mechanism studies usin

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