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在脊柱手术中，椎弓根螺钉松动是个大问题，尤其在非骨质疏松患者中。研究人员开展 “通过测量非骨质疏松患者的插入扭矩预测螺钉松动” 的研究，发现插入扭矩与螺钉松动所需的牵张力线性相关。这有助于改进手术技术，提升患者安全。
在脊柱外科领域，椎弓根螺钉是脊柱固定的 “黄金标准”，就像建筑中的坚固铆钉，牢牢地将脊柱与各种固定器械相连。然而，即使在非骨质疏松患者中，螺钉松动这一 “顽疾” 也时常出现，就像松动的铆钉会影响建筑安全一样，它严重威胁着手术效果和患者的健康。年轻患者，比如因创伤受伤的人群，或是患有青少年特发性脊柱侧凸的孩子，他们往往需要接受多次手术干预，而螺钉松动的风险让手术变得更加复杂。此前，虽然有不少研究聚焦于通过插入扭矩来预测椎弓根螺钉的稳定性，但结果却充满争议，而且大多数研究都集中在骨质疏松的椎体上，对于非骨质疏松情况的研究少之又少。为了解开这些谜团，德国乌尔姆大学医学中心骨科研究与生物力学研究所（Institute of Orthopaedic Research and Biomechanics, Centre for Trauma Research Ulm, Ulm University Medical Centre）等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》上，为脊柱外科领域带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先，获取了 14 名年龄在 50 岁以下捐赠者的 50 个 T9 - L4 单椎体（标本来自尸体捐赠项目，并获得伦理批准和相关同意），通过定量计算机断层扫描（qCT）测定每个椎体的骨密度（BMD） 。接着，使用配备应变片的螺丝刀，在植入 5 种不同类型椎弓根螺钉时测量插入扭矩，每种螺钉的几何参数都经过精确测定。最后，利用万能测试机模拟临床情况，对螺钉头施加 “牵张力”，测量使螺钉头在头尾方向位移 1mm 所需的力。
下面来看具体的研究结果：
- 手术侧别（左右）的影响：研究发现，除 BMD 外，手术侧别对插入扭矩有显著影响（p<0.05） ，左右侧插入扭矩绝对差异为 0.35±0.42 Nm，牵张力差异为 58.5±45.5 N 。这表明在后续的研究和临床应用中，手术侧别这一因素不可忽视。
- 对插入扭矩的影响：椎弓根螺钉插入时，平均插入扭矩为 2.3±0.9 Nm，平均螺丝刀旋转次数为 12.2±1.8 次。插入扭矩受多种因素影响，其中椎体水平的影响尤为显著（p<0.01） ，从胸椎到腰椎，插入扭矩逐渐增加。不同类型的螺钉，其表面、体积、长度和直径等属性也与插入扭矩密切相关（p<0.01） ，插入扭矩会随着这些参数的增加而增加。此外，螺丝刀旋转次数在一定范围内增加时，插入扭矩也会上升（p<0.01） ，而 BMD 对插入扭矩没有影响（p=0.93） 。
- 对牵张力的影响：所有螺钉的牵张力平均值为 324.8±84.4 N 。手术侧别对牵张力没有影响，但椎体水平对其影响显著（p<0.01） ，从胸椎到腰椎，牵张力呈上升趋势。与插入扭矩类似，所有螺钉参数对牵张力都有显著影响（p<0.01） ，牵张力会随着螺钉长度和直径的增加而增加，插入旋转次数与牵张力也呈正相关（p<0.01） ，BMD 对牵张力同样没有影响（p=0.25） 。通过多元混合线性回归模型还发现，插入扭矩与牵张力之间存在显著的线性回归关系（p<0.01） 。
在研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。研究首次在大量非骨质疏松椎体样本中，发现插入扭矩与使椎弓根螺钉头位移 1mm 所需的牵张力呈线性相关，这意味着插入扭矩有望成为预测螺钉松动的有效指标。虽然骨密度降低通常是螺钉松动的风险因素，但在本研究中，当 BMD≥120 mg (Ca - HA)/cm3 时，BMD 对插入扭矩和螺钉稳定性没有影响，这提示在一定骨密度阈值以上，BMD 不再是影响螺钉稳定性的关键因素。不过，研究也存在局限性，比如使用的冷冻人体尸体标本不能完全代表体内真实情况，且实验未涉及螺钉松动的长期影响因素。尽管如此，研究结果仍为改善手术技术、开发新植入物和数值方法提供了有价值的参考。同时，基于插入扭矩评估螺钉稳定性的方法，还有望减少脊柱手术中荧光透视的使用，降低患者和医护人员的辐射风险。未来，还需要进一步的研究来探索该方法在更广泛临床场景中的应用，不断完善这一技术，为脊柱外科手术带来更多的安全保障和技术提升。
