Uma variedade de factores (patologia discal, espondilolistese lombar, tuberculose, tumores, trauma, etc.) pode levar à instabilidade lombar, e a fusão vertebral é uma ferramenta importante para reconstruir a estabilidade lombar. A ascensão da biomecânica espinal nos anos 80 elucidou ainda mais a importância da estrutura lombar posterior para a estabilidade lombar e forneceu a base teórica para a fusão lombar [1]. Nos últimos anos, o desenvolvimento de várias técnicas de fusão levou a um aumento da taxa de fusão vertebral. O objectivo deste estudo foi aprofundar a compreensão das características biomecânicas dos diferentes métodos de fusão na região lombar inferior através de um estudo biomecânico imediato e de estabilidade de fadiga dos métodos clínicos de fusão lombar inferior actualmente mais utilizados. I. Materiais e métodos 1. Materiais (1) Materiais experimentais: 9 amostras frescas de vértebras lombares 1-sacrais adultas foram utilizadas para esta experiência, o exame radiográfico foi realizado antes da experiência para excluir lesões ósseas orgânicas; os blocos de enxerto ósseo intervertebral foram retirados da crista ilíaca de cadáveres saudáveis com córtex ósseo em três lados, cada bloco tinha cerca de 2,5 cm (comprimento) × 1,2 cm (largura) × 1,1 cm (altura) de tamanho; o dispositivo de fusão intervertebral (gaiola) foi feito de titânio TFC, com um diâmetro de 1,5 cm. O TFC de titânio, com diâmetros de 16 mm e 14 mm respectivamente, foi seleccionado de acordo com as medidas de raio X pré-experimental; o dispositivo de fixação interna transpedicular posterior era um sistema de fixação interna de CD de segmento curto distribuído pela mesma empresa. (2) Preparação dos espécimes: Após a obtenção dos espécimes, os tecidos moles, tais como gordura e músculos fixados, foram removidos, deixando intactos os ligamentos, a cápsula articular, o disco intervertebral e as estruturas ósseas. As extremidades dos espécimes foram incorporadas em polimetacrilato e armazenadas num saco de plástico duplo selado num congelador de -20°C para armazenamento. Métodos 1. teste de movimento tridimensional da coluna vertebral: A máquina de teste de movimento tridimensional (Figura 1) utilizada nesta experiência pode simular a coluna vertebral em características de movimento humano, ou seja, o dispositivo de teste pode aplicar um momento dipolo de força pura ao espécime sem afectar o movimento livre do espécime após o rolamento. O sacro da amostra é fixado à base e o disco de carga é fixado ao extremo de encaixe L1. Um par de forças de igual magnitude, de direcção oposta e paralelas entre si são aplicadas à amostra através do disco de carga para formar um par de forças puro que actua sobre a amostra. Ao controlar a magnitude da força aplicada, ajustando a orientação do disco de carregamento e a direcção do disco de carregamento, são aplicados à amostra momentos de flexão/extensão frontal, flexão esquerda/direita e rotação axial esquerda/direita, simulando a actividade fisiológica da região lombossacral e fazendo com que a coluna lombar se mova em conformidade. Imagens do movimento tridimensional da coluna vertebral a zero e carga máxima (8,0 N.m) são captadas por duas câmaras num ângulo uma à outra, e as marcas ligadas à escala são identificadas e posicionadas por um sistema informatizado de processamento de imagem. De acordo com a teoria da cinemática do corpo rígido, o movimento de quaisquer três pontos do corpo rígido que não são co-lineares pode caracterizar o movimento de todo o corpo rígido, pelo que as duas câmaras num ângulo uma com a outra podem ser utilizadas para calcular a mudança de ângulo entre os segmentos, ou seja, o intervalo de movimento (ROM). 2, teste de fadiga: as amostras do grupo de fadiga serão colocadas na máquina experimental multi-eixo 868Mini-MTS (Figura 2), a uma velocidade de 400N / S, carregadas a 200N de carga (frequência de carga de 1Hz); esquerda e direita 10° cada rotação, o número de fadiga durante 1500 vezes. Após completar a operação, a amostra é removida e depois colocada na máquina de movimento 3D espinhal para teste. 3. procedimento experimental: O teste de movimento tridimensional segmentar L4-5 foi realizado na mesma peça para os oito estados seguintes: (i) estrutura lombar inferior intacta; (ii) coluna lombar instável (isto é, laminectomia total L4 e sinovectomia inferior com remoção simultânea do núcleo pulposus L4-5)[2]; (iii) fixação interna de segmento curto de CD (CD); (iv) fixação interna de segmento curto de CD com enxerto ósseo intervertebral (CD- bloco ósseo, Figura 3); ⑤ fixação interna de segmento curto em CD com fixação intervertebral de TFC (CD-TFC, Figura 4); ⑥CD fadiga; ⑦CD-fadiga de bloco ósseo; ⑧CD-TFC fadiga de TFC. Após cada estado de fadiga, o dispositivo de fixação interna foi reinstalado e os parafusos do pedículo foram verificados quanto a afrouxamento para evitar afectar os resultados do ensaio do estado seguinte; para evitar o enviesamento (erro sistemático) nos resultados do ensaio devido a diferentes sequências de ensaio, as sequências de ensaio de diferentes estados foram alteradas aleatoriamente. Ao mesmo tempo, a amostra foi constantemente pulverizada com soro fisiológico para assegurar que era humedecida durante toda a experiência para minimizar a degeneração tecidual causada pela experiência. foram necessários raios-X após a instalação da fixação interna do CD, bloco de osso CD e CD-TFC (Figura 5) para assegurar que a posição endóssea era satisfatória. 4. processamento estatístico: Os dados recolhidos para esta experiência foram principalmente de gama de movimento (expressos como deslocamento angular), dos quais os erros experimentais e diferenças brutas foram corrigidos e processados, e todos os dados foram submetidos a uma ANOVA categórica bidireccional (método Student-Newman-Keuls). Foi realizado um teste t (α = 0,05) para a média dos dados de desenho pareado aleatório em cada grupo de tratamento, utilizando o movimento segmentar da sua própria estrutura intacta como grupo de controlo para observar o significado estatístico das alterações da ROM em cada grupo de tratamento relativamente ao grupo de estrutura intacta; também, o grupo de bloco de osso de CD foi comparado com o grupo CD-TFC e o CD -grupo de fadiga do bloco ósseo com o grupo de fadiga CD-TFC e o grupo de fadiga CD-TFC, respectivamente, para investigar melhor o efeito dos dois métodos de fusão na estabilidade espinhal. III. RESULTADOS Foi utilizado um aumento significativo da ROM de deslocamento angular como indicador de instabilidade segmentar. A ROM em L4-5 durante a flexão/extensão anterior, flexão esquerda/direita e rotação esquerda/direita medida em oito estados da coluna lombar após a aplicação de uma carga de 8,0 N,m é mostrada na tabela anexa e na Figura 6. Os resultados mostram que o modelo de instabilidade lombar foi construído de forma satisfatória e que a ROM durante todas as actividades foi significativamente aumentada no grupo de instabilidade em comparação com o grupo de estrutura intacta. Os grupos CD-block e CD-TFC tinham todos uma estabilidade significativamente maior do que a coluna lombar normal em todas as seis direcções de movimento. -A coluna lombar era instável no estado de fadiga do CD, e era significativamente instável na flexão e extensão para a frente e rotação para a esquerda e direita, mas não era significativamente diferente da coluna lombar normal na flexão lateral esquerda e direita. A estabilidade do bloco CD-bone foi ainda melhor do que a da coluna lombar normal na direcção da flexão e extensão para a frente, enquanto não foi significativamente diferente da coluna lombar normal na direcção da flexão e rotação lateral esquerda e direita; a estabilidade do CD-TFC foi significativamente superior à da coluna lombar normal na direcção da extensão e rotação esquerda e direita no estado de fadiga, enquanto não foi significativamente diferente da coluna lombar normal na direcção da flexão e rotação lateral esquerda e direita na direcção da flexão e rotação lateral esquerda e direita. Não houve diferença significativa na estabilidade do grupo de fadiga CD-bone block e do grupo de fadiga CD-TFC em todas as direcções, como mostrado na Figura 8, onde não houve diferença significativa na estabilidade dos dois grupos na direcção de flexão e extensão para a frente e flexão lateral esquerda e direita, mas a estabilidade do CD-TFC foi significativamente melhor do que a do grupo CD-bone block na direcção de rotação esquerda e direita. IV. Discussão 1. comparação biomecânica dos procedimentos PLF e PLIF na região lombar O procedimento PLF (fusão lateral posterior) foi o método de fusão mais comum na ortopedia até aos anos 90, mas estudos clínicos e biomecânicos encontraram uma elevada incidência de pseudartrose, o que levou a uma diminuição da taxa de execução do procedimento [3]. A técnica PLIF (transforaminal lombar interbody fusion) foi proposta pela primeira vez em 1944-1945 e desde então tem sido aperfeiçoada através dos esforços de muitos estudiosos. De um ponto de vista biomecânico, quanto mais próximo o enxerto ósseo estiver do centro de movimento da coluna ou da linha de transmissão da gravidade, melhor será a fusão[4]. Uma unidade funcional da coluna vertebral (FSU) consiste em duas vértebras adjacentes e o disco intervertebral entre elas, com o centro de movimento localizado no interior do disco. Por conseguinte, o enxerto ósseo intervertebral é mais propício à cicatrização óssea do que outros métodos de enxertia óssea. O simples sistema de fixação interna transforaminal de segmento curto de CD concebido nesta experiência simulou o procedimento de fusão PLF, enquanto que o bloco ósseo de CD ou CD-TFC simulou o procedimento PLIF. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa na estabilidade imediata da coluna lombar inferior reconstruída entre os grupos CD-bloco e CD-TFC e o grupo apenas CD, enquanto que a estabilidade do grupo CD não diferiu significativamente da da coluna lombar normal durante a flexão esquerda/direita e a rotação axial esquerda/direita. Contudo, após fadiga, a estabilidade da coluna lombar no grupo CD diminuiu significativamente e tendeu a tornar-se instável, enquanto que os outros dois grupos não mostraram danos significativos à estabilidade da coluna vertebral após fadiga. O reposicionamento e fixação do deslizamento lombar e a instabilidade e fusão dos implantes podem alcançar os requisitos da biomecânica e estabilidade da coluna vertebral, e a aplicação do sistema de fixação da haste de parafuso do pedículo melhora a fusão vertebral; contudo, a falta de apoio forte da coluna anterior para fixação interna de segmento curto puramente posterior pode facilmente levar a complicações tais como perda do efeito de reposicionamento e falha da fixação interna. Na prática clínica, recomenda-se que os pacientes que optaram pela PLF devem limitar a sua mobilidade lombar durante o exercício funcional pós-operatório precoce sob a protecção de uma cinta e esperar 3 meses para confirmar a cicatrização óssea inicial antes de aumentar a mobilidade lombar. Em casos de deslizamento significativo e instabilidade espinal grave em segmentos individuais de L4-5 e L5S1, o procedimento PLIF deve ser escolhido sempre que possível, uma vez que isto ajudará a manter o efeito de reposicionamento e reduzir a perda correctiva, ao mesmo tempo que evita a formação de pseudartroses. Recentemente, foi proposto um procedimento PLIF e PLF combinado para estados de má estabilidade [5]. O PLIF fornece suporte espinal anterior e o PLF melhora a estabilidade da coluna posterior, permitindo uma única incisão posterior para obter uma fusão circunferencial das colunas lombares anterior e posterior, permitindo o suporte necessário da coluna anterior enquanto a fixação interna posterior é mais do que fracturada ou afrouxada. Para além de proporcionar um amplo leito de implantes anteriores, a PLIF pode também melhorar a taxa de sucesso da fusão da PLF, reduzindo o movimento intervertebral e mantendo a altura intervertebral. 2. comparação biomecânica entre a aplicação de blocos ósseos corticais e a fusão intervertebral (gaiola) na PLIF A base teórica do procedimento PLIF é que a fusão do enxerto ósseo intervertebral é mais biomecânica, ajuda a manter a altura vertebral e evita a estenose neural secundária. Muitos estudos clínicos encontraram um alívio significativo da dor lombar crónica em pacientes após a PLIF. Devido à complexidade do procedimento, a PLIF ainda não é amplamente utilizada na China. Além disso, ainda existem certas complicações como a formação de pseudartrose após a PLIF [6]. A fim de resolver o problema da fusão intervertebral, vários dispositivos de fusão intervertebral (aço inoxidável, biocerâmica, liga de titânio, fibra de carbono, materiais poliméricos) foram desenvolvidos para transportar materiais de enxertia óssea [7]. Embora ainda estejam a surgir estudos clínicos de dispositivos de fusão intervertebral, foram realizados relativamente poucos ensaios biomecânicos, e as conclusões são mistas, com a maioria a concentrar-se em estudos com animais. concluiu que os resultados da aplicação de Cage não foram significativamente diferentes de testes pós-operatórios anteriores de PLIF com a aplicação de blocos ósseos corticais [9]. Uma vez que o processo de fusão intervertebral depende fortemente dos ossos da placa superior e inferior para proporcionar um amplo espaço de fusão, e a placa final não está totalmente desenvolvida em modelos animais, existem diferenças nos resultados das experiências em animais e humanos. Os estudos biomecânicos anteriores do Cage on human spine specimens são relativamente poucos e concentraram-se na estabilidade imediata da coluna vertebral após o PLIF, sem qualquer teste biomecânico nos períodos imediato e pós-fadiga. Os testes biomecânicos não mostraram nenhuma alteração significativa na estabilidade lombar após PLIF com diferentes tipos de fusão intervertebral [10], pelo que se pode assumir que a utilização de TFC é representativa. Nesta experiência, não houve diferença significativa entre a estabilidade espinal imediata do grupo bloco CD-bone e do grupo CD-TFC, ambos melhores que a estabilidade lombar normal da coluna vertebral, e este resultado foi diferente de alguns relatórios da literatura[11]. (2) a qualidade do enxerto ósseo intervertebral O enxerto ósseo cortical de três lados do terço anterior da crista ilíaca deve ser suficientemente forte para preencher todo o espaço vertebral. Nas experiências, observámos dois casos de flexão do TDT no grupo de fadiga do bloco CD, o que confirma indirectamente o papel do TDT na fixação tridimensional da coluna vertebral. O objectivo do Cage é proporcionar um suporte anterior da coluna lombar mais forte, pressionando na placa terminal através do seu bordo roscado, reduzindo eficazmente as forças de corte que actuam sobre a articulação lombossacral e os parafusos pediculares, e permitindo também a colocação de osso e biomaterial esponjoso autógeno na Cage para promover a cicatrização óssea [12]. Teoricamente, a utilização destas novas gaiolas é mais conducente à manutenção da altura vertebral, padronizando e simplificando os procedimentos cirúrgicos, e reduzindo a incidência de complicações. Uma vez que a estabilidade imediata da coluna lombar não foi significativamente diferente entre o grupo de bloqueio CD-bone e o grupo CD-TFC neste estudo, e que a estabilidade pós-fadiga foi melhor do que a do grupo de coluna intacta, e que a eficácia a longo prazo do Cage precisa de ser mais observada, o autor acredita que a escolha dos implantes intervertebrais deve variar de pessoa para pessoa, e que a aplicação de novos tipos de fixação interna não deve ser prosseguida de forma inflexível, e que a prática clínica deve O estado do próprio paciente, as expectativas do resultado cirúrgico, o estatuto económico e a proficiência do operador nas técnicas PLIF devem ser tidos em conta. As primeiras alterações biomecânicas após a fusão lombar inferior são modeladas nesta experiência, enquanto o processo clínico de fusão vertebral é dinâmico, com a estabilidade intervertebral a aumentar gradualmente à medida que a cura óssea é completada. Por enquanto, continua a ser um desafio para uma avaliação biomecânica mais precisa a modelação adequada de toda a coluna vertebral, instrumentação e condições de carga in vivo.