0 引言 Introduction

对具有巨大生长潜能的早发性脊柱侧凸患者的治疗给外科医生带来了多重挑战及思考，临床医师在对早发性脊柱侧凸患者进行治疗时必须考虑在维持脊柱平衡或校正曲线的同时允许脊柱的纵向生长。通常，治疗早发性脊柱侧凸的目的是努力维持脊柱曲线的稳定直到患者骨骼完全发育成熟。有文献报道，早发型脊柱侧凸患儿可采取支具治疗，然而，支具治疗对于儿童特别是患有先天型或神经肌肉型脊柱侧凸患儿的效果不佳并且与脊柱侧弯的曲线类型有关[1-4]。与此同时，石膏外固定技术被提倡用于治疗早发性脊柱侧凸[5-6]，尽管这种方法是非侵入性的，但是在操作过程中仍需要麻醉来辅助进行，并且每3-6个月需要更换其石膏模型。

对于早发性脊柱侧凸患者，当侧凸快速进展、严重脊柱侧凸以及非手术治疗失败时则常常需要外科手术干预。脊柱融合手术并不适合于此类患儿，因其会对胸部、肺及脊柱的发育造成严重不良影响；而在8岁之前使用传统的椎弓根螺钉内固定系统行坚强的脊柱融合手术不仅可以导致生长发育异常并且还会造成严重的肺部问题，包括肺活量减少，这是限制早发性脊柱侧凸患儿预期寿命的常见因素[7]。传统生长棒被认为是治疗具有长曲线畸形早发性脊柱侧凸最常用的技术[8]，但其并发症发生率高，包括植入物移位、手术部位感染、杆断裂、神经系统疾病障碍等[9-11]；另外使用传统的椎弓根螺钉行非融合手术，例如具有双侧生长棒的传统生长棒系统、Shilla引导生长棒系统及磁控制生长棒系统等[12-14]，虽然避免了脊柱融合手术带来的相关并发症，同时还允许脊柱的生理性生长，但其需要进行重复的外科手术干预，相应的也会增加患者家庭的经济负担[15]，且同样也有高感染、自发融合及内固定失败等相关并发症的发生[16]。

因此，对具有显著生长潜力的早发性脊柱侧凸患者来说，非融合手术不仅可以终止侧凸的进展，而且还可以延迟脊柱融合过程直到脊柱发育完全[17-19]。此次研究评估了一种新型“套筒型导向生长棒”系统的应用，该系统理论上提供了一种改进的技术，通过前期动物实验研究作者发现，该系统在幼猪体内置入后，通过影像学等检查发现套筒型导向生长棒可随幼猪脊柱生长的驱动力而自动滑移延长，对幼猪脊柱正常生长无明显影响[20]，但未进行相关生物力学研究，于是此次研究将套筒型导向生长棒系统与传统椎弓根螺钉内固定系统进行对比，在六自由度关节机器人的测试下观察两种内植物置入幼猪脊柱标本后在屈伸位、侧弯位及轴向旋转位的生物力学性能。

1 材料和方法 Materials and methods

1.1 设计 生物力学实验。

1.2 时间及地点 于2019-05-01/30在南华大学附属第一医院生物力学实验室完成。

1.3 材料

1.3.1 幼猪脊柱标本 实验使用的8具新鲜冰冻胸椎标本来自于英国大白猪[由南华大学实验动物学部统一采购，实验动物许可证号：SYXK(湘) 2020-0002]，18-26周龄，体质量110-120 kg，标本获得后将其冻存在-20 ℃条件下直到进行实验。进行实验前，将标本放置在4 ℃条件下充分解冻24 h，然后室温下进行解剖，清除椎旁肌肉组织，同时保留肋骨后5 cm、横突、所有关节及韧带[21]；充分准备后，在进行实验前将标本放置在4 ℃环境下12 h以维持解冻状态而不会造成标本的干燥，测试当天将幼猪脊柱标本固定在六自由度关节机器人上，见图1。

1.3.2 实验仪器 六自由度关节机器人(南华大学附属第一医院脊柱外科生物力学实验室)；机器人测试系统(Staubli RX90；Staubli，Duncan，South Carolina)；机载六轴称重传感器(JR3 Inc，Woodland，California)；传统椎弓根内固定系统(山东威高骨科材料股份有限公司，中国)；套筒型导向生长棒(亨杰骨科材料有限公司，中国)，见图2。

图 1｜剥除椎旁肌肉组织，保留肋骨后5 cm、横突、所有关节及韧带的幼猪脊柱标本Figure 1 ｜A specimen of the immature pig spine with the paravertebral muscle tissue removed and the 5 cm posterior ribs, transverse process, all joints and ligaments preserved

图 2｜套筒型导向生长棒及其滑动结构示意图Figure 2 ｜Illustration of sleeve-type guide growth rod and its sliding mechanism图注：图A为套筒型导向生长棒图示，其中a为头杆，b为锥形套筒，c为锁定螺栓，d为尾杆，e为组装完成的伸缩式生长棒，f为用椎弓根螺钉固定并组装完成的套筒型导向生长棒；图B为套筒型导向生长棒的滑动结构示意图，其中a为锥形套筒组装在头杆(左)和尾杆与空心核心面对头杆，b为头杆滑入尾杆空心芯内，c为头杆进一步滑入空心芯，直到滑套啮合为止，d为头杆在滑套上和尾杆上的锁定机制，e为器械伸长后的术后时间