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目的：通过生物力学测试,比较胸腰椎骨折经伤椎固定(5钉、6钉)与非经伤椎椎弓根内固定技术三种不同内固定方法下螺钉的抗拔出力以及轴向刚度、拔出能量的区别,探讨胸腰段椎体骨折经伤椎椎弓根内固定的安全性和有效性,以及伤椎固定对脊柱稳定性的影响。结合临床病例分析,进一步为临床合理选择内固定方式提供理论基础和生物力学依据。方法：采集8具成人新鲜的胸腰椎标本(T11-L3),排除胸腰椎外伤、肿瘤、严重退变与其它病理的标本,随机取样,随后按照标本逐个仔细剔除胸腰椎所附肌肉,保留并避免损伤胸腰椎主要韧带以及后关节突的完整性。而后将胸腰椎置于标准自然位,防止过伸和过屈位,尤其避免旋转,用双层塑料袋密封保存,事先并测量标本解剖结构尺寸。所有实验力学模型要求在标本损伤制作固定、胸腰椎的生物力学材料力学性质、加载方法、模拟载荷等要求均一致。将标本分为三大组：①L1骨折、T12、L2双侧椎弓根内固定组(4钉、A组)；②Ll骨折、T12、L1单侧、L2双侧椎弓根内固定组(5钉、B组)；③L1骨折、T12、L1、L2双侧椎弓根内固定组(6钉、C组)等三组试验力学模型(表3)。分别用上述三种不同方法内固定,行生物力学实验应力分析。结果：胸腰椎伤椎固定后在生理载荷500N作用下,椎体会发生应变。应变越小,说明椎弓根对伤椎内固定越牢,脊柱越稳定。A组的平均应变为449±43με,B组的平均应变为397±38u￡,而C组的平均应变为340±33με。三者相比AB之间相差12%,BC之间相差14%,而AC之间相差24%,统计显示组间均呈显著性差异(q=3.74,P<0.05)。说明C组应变比其余A、B两组来得小,固定来得牢靠,而B组比C组应变略低但仍优于A组;在生理载荷500N作用下,椎体发生纵向压缩性位移变化,位移越大,椎体越不稳定。A组平均位移为3.43±0.31mm,B组平均位移为3.06±0.28mm,而C组平均位移为2.62±0.24mm,三者相比,A、B之间相差11%,B、C之间相差14%,A、C之间相差24%,统计显示组间均呈显著性差异(q=3.86,P<0.05)。说明C组位移比其余两组位移来得小伤椎6钉固定来得牢固,而B组略低于C组,但仍优于A组；胸腰椎的强度是指胸腰椎在载荷作用下抵抗破坏能力的大小。强度越大,越能抵抗破坏力,它表明不同椎弓根螺钉内固定牢固程度的一个力学指标。B组和C组平均强度分别为5.64±0.52Mpa和6.53±0.62Mpa,而A组平均强度为4.63±0.42Mpa,三组相比,A、B之间相差18%,B、C之间相差14%,而A、C之间相差29%,统计显示组间均呈显著性差异(q=3.77,P<0.05)。说明采用C组固定的强度优势明显,其次才是B组和A组。C组的优势特别明显。胸腰椎的轴向刚度表示胸腰椎在载荷作用下,抵抗轴向变形能力的大小,它是胸腰椎内固定的稳定性力学指标之一。轴向刚度越大,胸腰椎内固定越稳定。胸腰椎伤椎椎弓根螺钉固定三种不同固定方式的平均轴向刚度分别为A组：148±12N/mm,B组：165±13N/mm,C组：193±17N/mm,三组组间比较分别相差11%、14%和24%,统计显示组问均呈显著性差异(q=3.82,P<0.05)。结果表明C组轴向刚度优于B组,而后者又优于A组轴向刚度。证明在抵抗轴向变形能力方面采用C组有比较大的优势。胸腰椎扭转力学性能中最具有代表性的力学指标是它的扭转强度(常以扭矩表示)大小以及扭转刚度的性能。A组的最大扭转强度为1.35±0.12N.M,此时的扭转刚度为20.53±0.38N.CM/Deg;B组的最大扭转强度为1.50±0.14N.M,对应的扭转刚度为22.80±1.64N.CM/Deg;C组的最大扭转强度为1.68±0.16N.M,对应的扭转刚度为26.62±1.86N.CM/Deg。三组相比最大扭矩A、B组相差11%,B、C组相应10%,A、C组相差20%,组间统计显示呈显著性差异(q=3.72,P<0.05)。相对应扭转刚度分别依次相差10%、14%和23%,同样显示有明显差异(q=3.82,P<0.05)。结果表明C组在抗扭能力方面最强,其次是B组,常规4钉组相对比较弱。椎弓根螺钉三种不同固定方式所有标本上的螺钉全部进行拔出力试验。A组螺钉的拔出力为480±46N,B组螺钉为474±40N,C组螺钉为487±54N,三者相差1-3%,统计无明显差异,无统计学意义。相应拔出时损耗的能量(功耗)A组为7.86±0.68J,B组为7.64±0.44J,C组为7.88±0.52J,三者相差1-3%,无统计学意义。说明采用伤椎椎弓根螺钉同一人固定,同样型号螺钉、相同钉道其抗拔力基本上是一致的,差异只是个体差别而已。结论：胸腰段椎体骨折经伤椎椎弓根内固定后,其胸腰椎的强度、刚度和稳定性都得到了提高,显示对伤椎固定与否,生物力学性能呈显著性差异(P<0.05)；伤椎固定后扭转强度和刚度同样优于未固定术式,统计均呈显著性差异(P<0.05),同时结果显示,组间伤椎六钉固定优于五钉和四钉固定术式,也呈显著性差异(P<0.05)。生物力学实验结果显示胸腰段椎体骨折经伤椎椎弓根内固定比未固定生物力学性能更加优越,六钉固定比五钉或四钉固定更有利于脊柱的稳定性,且手术简单、安全和有效。