新型Y型椎弓根螺钉在骨质疏松人工骨模块下的生物力学研究

目的 评价新型设计的 Y 型椎弓根螺钉（Y type pedicle screw，YPS）在骨质疏松人工骨模块（简称“模块”）中的生物力学稳定性。 方法 将模块随机分成 3 组（n=20），用手钻垂直钻入模块中，制备直径 3.0 mm、深 30.0 mm 的钉道。分别将 YPS、膨胀式椎弓根螺钉（expansive pedicle screw，EPS）、中空骨水泥椎弓根螺钉（bone cement-injectable cannulated pedicle screw，CICPS）打入已制备好钉道的各组模块中。12 h 后行 X 线检查，并在 E10000 万能材料试验机上分别对 YPS 组、EPS 组、CICPS 组进行生物力学稳定测试，记录最大轴向拔出力、最大旋出力和周期抗屈最大载荷。 结果 X 线片观察示，YPS 组主钉和中芯钉均被周围的聚氨酯材料包绕，中芯钉从主螺钉的中下 1/3 穿出后，与主钉形成 15° 夹角，插入的中芯钉最低点与主螺钉位于同水平线上；EPS 组螺钉尖端明显膨胀，形成爪型结构；CICPS 组骨水泥主要分布于螺钉前部，在骨小梁中弥散，形成稳固的“螺钉-骨水泥-骨小梁”复合体。生物力学检测示，YPS、EPS、CICPS 组的最大轴向拔出力分别为（98.43±8.26）、（77.41±11.41）、（186.43±23.23）N，最大旋出力矩分别为（1.42±0.33）、（0.96±0.37）、（2.27±0.39）N/m，周期抗屈试验的最大载荷分别为（67.49±3.02）、（66.03±2.88）、（143.48±4.73）N。CICPS 组各指标均明显高于 YPS 组和 EPS 组，差异有统计学意义（P<0.05）；YPS 组最大轴向拔出力和最大旋出力矩显著高于 EPS 组，差异有统计学意义（P<0.05），但 YPS 组和 EPS 组间比较最大载荷差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 相比于 EPS，YPS 能有效提升其在模块中的最大轴向拔出力和最大旋出力，为骨质疏松条件下的螺钉设计和不同固定方式选择提供了新思路