Pedicle Screws Provide Superior Fatigue Resistance compared with lateral mass Screws in the subaxial cervical spine: A Paired Cadaveric Study
在一项利用渐进式循环颅尾向摆动疲劳测试进行的配对尸体研究中，与侧块螺钉相比，颈椎椎弓根螺钉在下颈椎段表现出显著更优的抗疲劳性、最大载荷能力和刚度。
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人类的脊柱是工程学上的奇迹，是一个既能支撑头部重量，又能让我们转头、点头和倾斜的灵活柱状结构。当疾病或损伤破坏了颈部下段时，外科医生通常需要使用金属螺钉和连杆来稳定该区域。为了将这些螺钉固定在原位，它们必须紧紧抓牢骨骼，以承受日常生活中持续且细微的运动。几十年来，标准的方法是将螺钉锚定在椎骨侧面的骨块中，即被称为侧块（lateral mass）的部分。然而，这些螺钉仅接触到骨骼的外壳。另一种方法则是将螺钉穿过狭窄的椎弓根（pedicle）骨桥，深入到椎体的主体部分。这条路径提供了更长的抓取长度以及与更坚硬内骨骼的接触，但其操作技术难度更高。对于外科医生而言，关键问题不仅在于螺钉是否能装入，而是在于随着患者的活动，它能否经受住时间的考验，还是会在生活中的重复压力下逐渐松动并失效。
位于哥廷根大学医学中心的科研团队通过对这两种方法进行并排测试，旨在回答这个问题。他们没有依赖计算机模型或简单的拉力测试（即测量将螺钉直接拔出的力度），而是希望观察螺钉在面对人体内那种重复的、摇摆式的运动时表现如何。他们取用了十块来自人类捐赠者的椎骨，范围涵盖颈部的第三至第七节，并对其进行了测试准备。通过一种巧妙的设计，每块椎骨都作为自身的对照组：在其中一侧插入侧块螺钉，而在另一侧则置入椎弓根螺钉。这确保了结果的差异是由螺钉类型而非不同个体间的骨骼质量差异造成的。
随后，研究人员将这些椎骨安装在一台可以对每个螺钉头部施加有节奏的、上下摇摆力的机器上。他们从极轻的载荷开始，并在每一次循环中略微增加力量，以模拟导致松动的压力逐渐积累的过程。测试一直持续到螺钉从原始位置移动了五毫米，研究人员将此定义为失效点。这种方法使他们能够精确测量螺钉能承受多大的力量，以及在失效前经历了多少次运动循环。
结果清晰且一致。在每一个案例中，椎弓根螺钉的表现都明显优于侧块螺钉。平均而言，椎弓根螺钉在失效前能承受的最大力为 252.4 牛顿，而侧块螺钉在 166.4 牛顿时便已失效。在耐用性方面，椎弓根螺钉平均在经历 2,573 次摇摆循环后达到失效点，而侧块螺钉仅能维持 1,636 次循环。这意味着椎弓根螺钉在松动前承受的运动量多出了约 57%。此外，椎弓根螺钉在整个测试过程中表现得更加坚硬，比其对应的螺钉能更好地抵抗晃动。在测试的所有椎骨对中，椎弓根螺钉的表现均优于侧块螺钉。
研究还探讨了骨密度如何影响结果。虽然研究人员发现，在低密度骨骼中，椎弓根螺钉的优势最为显著，但他们也指出，这一观察结果是基于较少的样本量，仍需进一步调查。核心结论仍然是，在这些特定的测试条件下，椎弓根螺钉具有机械上的优越性。作者指出，虽然这种方法提供了明显的机械优势，但也并非没有风险。经过椎弓根的路径狭窄，且靠近重要的神经和血管，需要精湛的外科技术和周密的计划。因此，研究结果表明，当外科医生能够安全地通过椎弓根放置螺钉时，这样做可以为颈椎不稳定的患者提供更持久的固定，为对抗人体不断的运动提供一个更强有力的锚点。
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