ねじの長さと骨の質が周期的疲労荷重下における椎弓根ねじの固定に及ぼす影響

研究デザイン：遺体生体力学分析。目的：椎弓根ねじ固定に最も重要な特定の椎骨領域については議論が続いている。本研究では、周期的疲労荷重下におけるねじの固定状況を評価し、骨質が椎弓根および椎体の安定性への相対的寄与にどのように影響するかを検討した。方法：72歳（±14.2歳）のドナーから得た12個の成人腰椎（L1–L4）を選択し、正常骨密度（>120 mg/cm3）6例と骨粗鬆症（<80 mg/cm3）6例を含む。各椎骨は内側皮質径に合致する最大のセルフタッピング多軸ねじで両側に固定した。一方の椎弓根には長さ35mmのねじを挿入し、反対側には皮質を破らずに入る最長のねじを使用した。ねじの側と検体の順序はランダム化した。0.5Hzの正弦波による頭尾方向荷重を100Nから開始し、1サイクルごとに1N増加させ、ねじ頭部の変位が5.4mm（約20°）に達するまで荷重を繰り返した。結果：健康な椎骨では、短いねじ（315.6 ± 148.7 N）と長いねじ（309.0 ± 138.3 N）の平均疲労荷重に差はみられなかった。骨粗鬆症椎骨では、長いねじ（230.9 ± 55.0 N）が短いねじ（175.1 ± 45.5 N；P = .045）より有意に高い疲労抵抗性を示した。骨粗鬆症椎骨の短いねじは、骨粗鬆症椎骨の長いねじ（P = .047）および健康な椎骨の短いねじ（P = .049）に比べて耐用サイクル数が少なかった。結論：健康な椎骨ではねじの固定は主に椎弓根によって達成され、椎体までのねじ長延長は利点を示さない。一方、骨粗鬆症の場合、全体的な固定強度は低下するが、椎体の寄与が増加するため、長いねじのほうが有意に安定性を高め、一方で短いねじは健康な椎骨では十分である。