引用本文： 莊彥, 曹曉建. 椎弓根外側壁破壞對脊柱椎弓根釘內固定生物力學強度的影響. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(2): 189-193. doi: 10.7507/1002-1892.20150041 復制
脊柱椎弓根螺釘內固定是一系列脊柱疾病，如脊柱退行性變、脊柱畸形、創傷、先天性疾病和惡性腫瘤等的標準術式[1]。部分醫生采用徒手植釘，部分醫生借助輔助技術包括透視、影像學導航或超聲來提高椎弓根螺釘植入的準確率，盡管在技術上不斷進步和提高，但仍有植釘偏離椎弓根中心導致椎弓根穿破[2-13]。文獻報道大部分椎弓根穿破發生在外側壁，尤其是徒手植釘穿破率較高[2-5]。術中椎弓根外側壁穿破后最常用的糾正方法是向內側重新定向后打入矯正螺釘（redirectionally correctly placed pedicle screw，RS）。然而，打入RS后對脊柱內固定的生物力學影響國內尚罕見報道。本研究中，我們采用新鮮豬腰椎標本，對打入RS后的腰椎生物力學改變進行研究，并與植釘于最佳位置的椎弓根螺釘（optimum placed pedicle screw，OS）進行比較，探討椎弓根外側壁破壞對植入螺釘強度的影響。
1 材料與方法
1.1 標本制備
6只市售家豬，體重95～105 kg，雌雄不限。取其新鮮冰凍腰椎30個（L1～5椎體各6個），去除肌肉、韌帶和肌腱組織，僅保留正常骨性組織。攝X線片排除惡性腫瘤、代謝性骨病和骨折。標本于-20℃保存，實驗前于室溫下解凍24 h備用。
1.2 實驗方法
每個椎體標本一側擰入OS，對側在椎弓根和椎體連接處破壞椎弓根的外側壁，然后擰入RS螺釘。操作由同一名醫生完成。
操作方法：擰入OS螺釘時，直視下沿椎弓根植入導針，C臂X線機輔助下確保導針位置正確（圖 1 a）。然后攻絲，椎弓根探針確認椎弓根壁完整后用TSQ4數顯扭力起子（深圳特力德精密工具有限公司）擰入長35 mm、直徑5 mm的椎弓根螺釘。于對側椎弓根建立RS螺釘通道，用導針建立外側壁破壞通道（圖 1 b）。導針進針點同對側OS螺釘，方向直接向外側瞄準椎弓根和椎體連接處，最后從椎弓根和椎體連接處退出，其通道方向和路線在直視和C臂X線機透視輔助下確認（圖 2）。然后用絲攻和椎弓根探針建立偏外側的釘道，并穿破椎弓根外側壁。椎弓根外側壁穿破通道建立后，采用上述OS螺釘技術將重新定向后的椎弓根螺釘擰入正確位置（圖 3）。實驗標本左右交替擰入OS螺釘和RS螺釘。
圖1
螺釘釘道示意圖 ? 擰入OS螺釘時導針位置 ? 對側擰入RS螺釘時故意制造外側椎弓根破壞的導針位置? ?圖 2 RS螺釘通道（左側實線箭頭）和OS螺釘通道（右側虛線箭頭）? ?圖 3 左側擰入RS螺釘，右側擰入OS螺釘? ?圖 4 椎弓根螺釘進行軸向拔出力測試
Figure1.
Pedicle path developing ? Guide wire developing pedicle path for OS ? Guide wire developing a lateral pedicle wall violation for RS? ? Fig. 2 RS channel (the solid arrow in the left) and the OS channel (the dotted arrow in the right)? ? Fig. 3 The image of placed pedicle screws,RS was placed in the left pedicle while OS was placed in the right pedicle? ? Fig. 4 The image of axial pullout force test
1.3 檢測指標
1.3.1 骨密度及椎弓根高度、寬度測定
將椎體標本送江陰美兆體檢中心，采用雙能X線骨密度吸收儀（Hologic Discovery公司，美國）測量骨密度，并使用數顯卡尺（精度0.01 mm；上海量刃具廠）于椎弓根長軸中點測量其高度和寬度。
1.3.2 最大擰入扭矩和鎖緊扭矩測定
當擰入椎弓根螺釘時采用數顯扭力起子連續監測擰入扭矩，出現最高的數值作為最大擰入扭矩，擰入最后一圈時監測到的最大扭矩作為鎖緊扭矩。
1.3.3 螺釘松動力和軸向拔出力測試
將擰入椎弓根螺釘的椎體標本置于MTS試驗機（Mini-Bionics公司，美國），用1根直徑5 mm的金屬棒置于椎弓根螺釘釘尾，并用尾帽固定，將棒穿過固定于MTS試驗機直角頭的圓環。通過棒先向上再向下作用于螺釘，模擬脊柱屈曲和伸展時身體作用于椎弓根螺釘的作用力。初始作用力設定為向上10 N保持5 s，然后向下10 N保持5 s。3名獨立觀察者通過觸摸椎弓根螺釘來確認螺釘是否松動。若未松動，則每次增加10 N作用力重復測試，直到增加至50 N；達50 N以上后，作用力按每次5 N增加，直至3名觀察員均得出螺釘松動的結論，松動測試結束。最后1 次非松動的作用力記錄為螺釘松動力[14-15]。完成螺釘松動力測試后，將椎體置于MTS試驗機上測試軸向拔出力，將螺釘拔出椎弓根時的最大力記為軸向拔出力（圖 4）。
1.4 統計學方法
采用Stata12.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗，采用Pearson相關分析生物力學檢測指標和骨密度間的相關性；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 骨密度及椎弓根高度、寬度
本組椎體標本骨密度為0.53～1.02 g/cm2，平均0.81 g/cm2。擰入OS螺釘的椎弓根外部寬度為10.30～12.66 mm，平均11.39 mm；擰入RS螺釘的椎弓根外部寬度為10.68～12.82 mm，平均11.59 mm；差異無統計學意義（t=0.194，P=0.822）。擰入OS螺釘的椎弓根高度為18.90～22.75 mm，平均20.46 mm；擰入RS螺釘的椎弓根高度為18.19～23.05 mm，平均20.51 mm；差異無統計學意義（t=0.289，P=0.771）。所有標本椎弓根軸向長度均 ＞40 mm，因此實驗方法中使用的長35 mm椎弓根螺釘均為單皮質固定而不會穿透椎體前緣。
2.2 最大擰入扭矩和鎖緊扭矩
OS螺釘和RS螺釘的最大擰入扭矩分別為（111.4±8.2）N·cm和（78.9±6.4）N·cm，差異有統計學意義（Z=3.038，P=0.002）；OS螺釘和RS螺釘的鎖緊扭矩分別為（86.3±7.7）N·cm和（59.7±5.3）N·cm，差異有統計學意義（Z=2.802，P=0.005）。
2.3 螺釘松動力和軸向拔出力
OS螺釘和RS螺釘的螺釘松動力分別為（76.3±6.2）N和（53.0±5.8）N，差異有統計學意義（Z=2.861，P=0.004）；OS螺釘和RS螺釘的軸向拔出力分別為（343.0±12.6）N和（287.0±10.5）N，差異有統計學意義（Z=2.964，P=0.003）。
2.4 生物力學檢測指標和骨密度間的相關性
OS螺釘最大擰入扭矩和軸向拔出力與標本骨密度成高度相關（r=0.732，P=0.004；r=0.736，P=0.003）；OS螺釘和RS螺釘鎖緊扭矩與標本骨密度成中度相關（r=0.581，P=0.005；r=0.493，P=0.005）；OS螺釘松動力與標本骨密度成中度相關（r=0.532，P=0.006）；RS螺釘最大擰入扭矩、螺釘松動力和軸向拔出力與標本骨密度相關性很低（r=0.214，P=0.029；r=0.165，P=0.037；r=0.023，P=0.046）。
3 討論
椎弓根螺釘內固定是脊柱內固定系統的重要組成部分，參與了大部分后路脊柱內固定術式。盡管隨著手術醫師的技巧提高和各種影像學設備的輔助，首次植釘成功率明顯提高，但首次植釘失敗仍經常發生，大部分情況下導致椎弓根外側壁穿破[4-6]。
制備RS釘道模型時考慮到椎體和椎弓根連接處位置固定容易瞄準，導針方向容易把握，進針點與椎體和椎弓根連接處的連線有部分位于椎弓根之外可確保穿破椎弓根外側壁，而且可在每個椎體標本上復制相同模型；此外，以椎體和椎弓根連接處為目標的進針方向與矢狀線仍有內傾角，較符合臨床實際操作，而椎弓根其余位置或內傾角更小甚至外傾，或無明確的瞄準目標，因此我們采用椎體和椎弓根連接處作為進針目標方向。研究結果顯示，椎弓根外側壁破壞后經重新定向的釘道生物力學改變如下：最大擰入扭矩平均下降29.2%，鎖緊扭矩平均下降30.8%，螺釘松動力平均下降30.5%，軸向拔出力平均下降16.3%。由此可見，RS螺釘與OS螺釘相比更易擰入，但同時也更容易松動或拔出。當RS螺釘出現在整個固定系統的中間部分時，由于兩端均有可靠固定，其整體生物力學特性在臨床表現上不會有明顯下降。然而，當RS螺釘位于頭端或尾端時，會有一側缺乏可靠固定，而出現RS螺釘兩側受力不均衡，會對整個固定系統強度產生重要影響，甚至導致內固定失敗。在這種情況下，采用強化椎弓根螺釘不失為一種有效的補救方法。王宇等[16]采用可注射硫酸鈣強化椎弓根螺釘的活體動物實驗結果表明，可注射硫酸鈣可有效強化椎弓根螺釘內固定物強度，而且其強化作用不隨時間推移而降低，12周內可完全被自體骨替代。
目前尚罕見椎弓根外側壁破壞后RS螺釘生物力學的研究報道，僅有2項生物力學試驗研究了尸體胸椎標本的椎弓根壁破壞。Brasiliense等[17]對尸體標本胸椎植釘偏離的椎弓根螺釘軸向拔出力進行了研究，但這些椎弓根螺釘并未經重新定向。在該模型中，向外側偏離的椎弓根螺釘其軸向拔出力較位置良好的椎弓根螺釘下降了21%。而我們的研究中，經重新定向的RS螺釘軸向拔出力較位置良好的OS平均下降了16.3%。這兩項研究的軸向拔出力并不具有可比性，因為在我們研究中，軸向拔出力是在螺釘松動后且RS經過重新定向后測量的。另一項生物力學試驗中，Lehman等[18]對采用不同徒手技術于內側椎弓根壁穿破后重新植入螺釘的最大擰入扭矩進行了檢測，其僅為無內側椎弓根壁穿破螺釘的62%。而我們的研究結果顯示，經重新定向的RS平均最大擰入扭矩只有位置良好OS的70.8%。
盡管既往已有大量有關腰椎椎弓根釘生物力學的研究報道[19-27]，但多數研究僅關注了影響內固定物強度的因素。Okuyama等[23]和Ozawa 等[24]研究發現，在行后路腰椎椎間融合椎弓根釘固定的患者，最大擰入扭矩或最大鎖緊扭矩對于預測椎弓根螺釘松動或失敗較弱，但也不能完全忽視。而尸體標本研究的優勢在于可更好地重復體內椎弓根釘受到的作用力，如純粹的軸向拔出力[19-21]，或類似于機體內發生的屈曲和拔出力的合力[22, 25-27]。本研究中，我們采用螺釘松動模型來測試椎弓根釘，可模擬機體內最大可能失敗的情形。實驗中，螺釘松動后才開始實施軸向拔出力測試，這樣可減少擰入扭矩和鎖緊扭矩對實驗結果的影響，能更準確比較OS螺釘和RS螺釘的軸向拔出力。
骨密度與胸腰椎椎弓根螺釘的固定效果成正比[22-23, 28]。Paxinos等[28]報道由雙能 X 線吸收測量法測定的骨密度與軸向拔出力成正相關。Okuyama等[23]報道在體內實驗中鎖緊扭矩和骨密度之間有相關性。我們的研究中，OS螺釘最大擰入扭矩和軸向拔出力與骨密度成高度相關，而鎖緊扭矩和螺釘松動力與骨密度成中度相關。我們觀察到RS螺釘的4個生物力學檢測指標與骨密度的相關性較OS螺釘顯著下降，究其原因很可能是由于椎弓根外側壁的破壞對獨立于骨密度外的椎弓根釘-骨界面有較明顯負作用。這種相關性的降低在最大擰入扭矩和軸向拔出力方面具有更深遠意義，較高的骨密度并不能彌補椎弓根外側壁破壞造成的固定強度下降。因此，首次植釘的成功對于固定強度至關重要。
綜上述，與OS螺釘相比，椎弓根外側壁破壞后RS在最大擰入扭矩、鎖緊扭矩、螺釘松動力和軸向拔出力方面均顯著降低，一旦植釘時破壞了椎弓根外側壁，那么強化RS可能是較好的補救方法。但本研究僅為動物尸體標本研究，不能顯示采用RS后的中遠期生物力學結果，有待進一步深入研究。
脊柱椎弓根螺釘內固定是一系列脊柱疾病，如脊柱退行性變、脊柱畸形、創傷、先天性疾病和惡性腫瘤等的標準術式[1]。部分醫生采用徒手植釘，部分醫生借助輔助技術包括透視、影像學導航或超聲來提高椎弓根螺釘植入的準確率，盡管在技術上不斷進步和提高，但仍有植釘偏離椎弓根中心導致椎弓根穿破[2-13]。文獻報道大部分椎弓根穿破發生在外側壁，尤其是徒手植釘穿破率較高[2-5]。術中椎弓根外側壁穿破后最常用的糾正方法是向內側重新定向后打入矯正螺釘（redirectionally correctly placed pedicle screw，RS）。然而，打入RS后對脊柱內固定的生物力學影響國內尚罕見報道。本研究中，我們采用新鮮豬腰椎標本，對打入RS后的腰椎生物力學改變進行研究，并與植釘于最佳位置的椎弓根螺釘（optimum placed pedicle screw，OS）進行比較，探討椎弓根外側壁破壞對植入螺釘強度的影響。
1 材料與方法
1.1 標本制備
6只市售家豬，體重95～105 kg，雌雄不限。取其新鮮冰凍腰椎30個（L1～5椎體各6個），去除肌肉、韌帶和肌腱組織，僅保留正常骨性組織。攝X線片排除惡性腫瘤、代謝性骨病和骨折。標本于-20℃保存，實驗前于室溫下解凍24 h備用。
1.2 實驗方法
每個椎體標本一側擰入OS，對側在椎弓根和椎體連接處破壞椎弓根的外側壁，然后擰入RS螺釘。操作由同一名醫生完成。
操作方法：擰入OS螺釘時，直視下沿椎弓根植入導針，C臂X線機輔助下確保導針位置正確（圖 1 a）。然后攻絲，椎弓根探針確認椎弓根壁完整后用TSQ4數顯扭力起子（深圳特力德精密工具有限公司）擰入長35 mm、直徑5 mm的椎弓根螺釘。于對側椎弓根建立RS螺釘通道，用導針建立外側壁破壞通道（圖 1 b）。導針進針點同對側OS螺釘，方向直接向外側瞄準椎弓根和椎體連接處，最后從椎弓根和椎體連接處退出，其通道方向和路線在直視和C臂X線機透視輔助下確認（圖 2）。然后用絲攻和椎弓根探針建立偏外側的釘道，并穿破椎弓根外側壁。椎弓根外側壁穿破通道建立后，采用上述OS螺釘技術將重新定向后的椎弓根螺釘擰入正確位置（圖 3）。實驗標本左右交替擰入OS螺釘和RS螺釘。
圖1
螺釘釘道示意圖 ? 擰入OS螺釘時導針位置 ? 對側擰入RS螺釘時故意制造外側椎弓根破壞的導針位置? ?圖 2 RS螺釘通道（左側實線箭頭）和OS螺釘通道（右側虛線箭頭）? ?圖 3 左側擰入RS螺釘，右側擰入OS螺釘? ?圖 4 椎弓根螺釘進行軸向拔出力測試
Figure1.
Pedicle path developing ? Guide wire developing pedicle path for OS ? Guide wire developing a lateral pedicle wall violation for RS? ? Fig. 2 RS channel (the solid arrow in the left) and the OS channel (the dotted arrow in the right)? ? Fig. 3 The image of placed pedicle screws,RS was placed in the left pedicle while OS was placed in the right pedicle? ? Fig. 4 The image of axial pullout force test
1.3 檢測指標
1.3.1 骨密度及椎弓根高度、寬度測定
將椎體標本送江陰美兆體檢中心，采用雙能X線骨密度吸收儀（Hologic Discovery公司，美國）測量骨密度，并使用數顯卡尺（精度0.01 mm；上海量刃具廠）于椎弓根長軸中點測量其高度和寬度。
1.3.2 最大擰入扭矩和鎖緊扭矩測定
當擰入椎弓根螺釘時采用數顯扭力起子連續監測擰入扭矩，出現最高的數值作為最大擰入扭矩，擰入最后一圈時監測到的最大扭矩作為鎖緊扭矩。
1.3.3 螺釘松動力和軸向拔出力測試
將擰入椎弓根螺釘的椎體標本置于MTS試驗機（Mini-Bionics公司，美國），用1根直徑5 mm的金屬棒置于椎弓根螺釘釘尾，并用尾帽固定，將棒穿過固定于MTS試驗機直角頭的圓環。通過棒先向上再向下作用于螺釘，模擬脊柱屈曲和伸展時身體作用于椎弓根螺釘的作用力。初始作用力設定為向上10 N保持5 s，然后向下10 N保持5 s。3名獨立觀察者通過觸摸椎弓根螺釘來確認螺釘是否松動。若未松動，則每次增加10 N作用力重復測試，直到增加至50 N；達50 N以上后，作用力按每次5 N增加，直至3名觀察員均得出螺釘松動的結論，松動測試結束。最后1 次非松動的作用力記錄為螺釘松動力[14-15]。完成螺釘松動力測試后，將椎體置于MTS試驗機上測試軸向拔出力，將螺釘拔出椎弓根時的最大力記為軸向拔出力（圖 4）。
1.4 統計學方法
采用Stata12.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗，采用Pearson相關分析生物力學檢測指標和骨密度間的相關性；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 骨密度及椎弓根高度、寬度
本組椎體標本骨密度為0.53～1.02 g/cm2，平均0.81 g/cm2。擰入OS螺釘的椎弓根外部寬度為10.30～12.66 mm，平均11.39 mm；擰入RS螺釘的椎弓根外部寬度為10.68～12.82 mm，平均11.59 mm；差異無統計學意義（t=0.194，P=0.822）。擰入OS螺釘的椎弓根高度為18.90～22.75 mm，平均20.46 mm；擰入RS螺釘的椎弓根高度為18.19～23.05 mm，平均20.51 mm；差異無統計學意義（t=0.289，P=0.771）。所有標本椎弓根軸向長度均 ＞40 mm，因此實驗方法中使用的長35 mm椎弓根螺釘均為單皮質固定而不會穿透椎體前緣。
2.2 最大擰入扭矩和鎖緊扭矩
OS螺釘和RS螺釘的最大擰入扭矩分別為（111.4±8.2）N·cm和（78.9±6.4）N·cm，差異有統計學意義（Z=3.038，P=0.002）；OS螺釘和RS螺釘的鎖緊扭矩分別為（86.3±7.7）N·cm和（59.7±5.3）N·cm，差異有統計學意義（Z=2.802，P=0.005）。
2.3 螺釘松動力和軸向拔出力
OS螺釘和RS螺釘的螺釘松動力分別為（76.3±6.2）N和（53.0±5.8）N，差異有統計學意義（Z=2.861，P=0.004）；OS螺釘和RS螺釘的軸向拔出力分別為（343.0±12.6）N和（287.0±10.5）N，差異有統計學意義（Z=2.964，P=0.003）。
2.4 生物力學檢測指標和骨密度間的相關性
OS螺釘最大擰入扭矩和軸向拔出力與標本骨密度成高度相關（r=0.732，P=0.004；r=0.736，P=0.003）；OS螺釘和RS螺釘鎖緊扭矩與標本骨密度成中度相關（r=0.581，P=0.005；r=0.493，P=0.005）；OS螺釘松動力與標本骨密度成中度相關（r=0.532，P=0.006）；RS螺釘最大擰入扭矩、螺釘松動力和軸向拔出力與標本骨密度相關性很低（r=0.214，P=0.029；r=0.165，P=0.037；r=0.023，P=0.046）。
3 討論
椎弓根螺釘內固定是脊柱內固定系統的重要組成部分，參與了大部分后路脊柱內固定術式。盡管隨著手術醫師的技巧提高和各種影像學設備的輔助，首次植釘成功率明顯提高，但首次植釘失敗仍經常發生，大部分情況下導致椎弓根外側壁穿破[4-6]。
制備RS釘道模型時考慮到椎體和椎弓根連接處位置固定容易瞄準，導針方向容易把握，進針點與椎體和椎弓根連接處的連線有部分位于椎弓根之外可確保穿破椎弓根外側壁，而且可在每個椎體標本上復制相同模型；此外，以椎體和椎弓根連接處為目標的進針方向與矢狀線仍有內傾角，較符合臨床實際操作，而椎弓根其余位置或內傾角更小甚至外傾，或無明確的瞄準目標，因此我們采用椎體和椎弓根連接處作為進針目標方向。研究結果顯示，椎弓根外側壁破壞后經重新定向的釘道生物力學改變如下：最大擰入扭矩平均下降29.2%，鎖緊扭矩平均下降30.8%，螺釘松動力平均下降30.5%，軸向拔出力平均下降16.3%。由此可見，RS螺釘與OS螺釘相比更易擰入，但同時也更容易松動或拔出。當RS螺釘出現在整個固定系統的中間部分時，由于兩端均有可靠固定，其整體生物力學特性在臨床表現上不會有明顯下降。然而，當RS螺釘位于頭端或尾端時，會有一側缺乏可靠固定，而出現RS螺釘兩側受力不均衡，會對整個固定系統強度產生重要影響，甚至導致內固定失敗。在這種情況下，采用強化椎弓根螺釘不失為一種有效的補救方法。王宇等[16]采用可注射硫酸鈣強化椎弓根螺釘的活體動物實驗結果表明，可注射硫酸鈣可有效強化椎弓根螺釘內固定物強度，而且其強化作用不隨時間推移而降低，12周內可完全被自體骨替代。
目前尚罕見椎弓根外側壁破壞后RS螺釘生物力學的研究報道，僅有2項生物力學試驗研究了尸體胸椎標本的椎弓根壁破壞。Brasiliense等[17]對尸體標本胸椎植釘偏離的椎弓根螺釘軸向拔出力進行了研究，但這些椎弓根螺釘并未經重新定向。在該模型中，向外側偏離的椎弓根螺釘其軸向拔出力較位置良好的椎弓根螺釘下降了21%。而我們的研究中，經重新定向的RS螺釘軸向拔出力較位置良好的OS平均下降了16.3%。這兩項研究的軸向拔出力并不具有可比性，因為在我們研究中，軸向拔出力是在螺釘松動后且RS經過重新定向后測量的。另一項生物力學試驗中，Lehman等[18]對采用不同徒手技術于內側椎弓根壁穿破后重新植入螺釘的最大擰入扭矩進行了檢測，其僅為無內側椎弓根壁穿破螺釘的62%。而我們的研究結果顯示，經重新定向的RS平均最大擰入扭矩只有位置良好OS的70.8%。
盡管既往已有大量有關腰椎椎弓根釘生物力學的研究報道[19-27]，但多數研究僅關注了影響內固定物強度的因素。Okuyama等[23]和Ozawa 等[24]研究發現，在行后路腰椎椎間融合椎弓根釘固定的患者，最大擰入扭矩或最大鎖緊扭矩對于預測椎弓根螺釘松動或失敗較弱，但也不能完全忽視。而尸體標本研究的優勢在于可更好地重復體內椎弓根釘受到的作用力，如純粹的軸向拔出力[19-21]，或類似于機體內發生的屈曲和拔出力的合力[22, 25-27]。本研究中，我們采用螺釘松動模型來測試椎弓根釘，可模擬機體內最大可能失敗的情形。實驗中，螺釘松動后才開始實施軸向拔出力測試，這樣可減少擰入扭矩和鎖緊扭矩對實驗結果的影響，能更準確比較OS螺釘和RS螺釘的軸向拔出力。
骨密度與胸腰椎椎弓根螺釘的固定效果成正比[22-23, 28]。Paxinos等[28]報道由雙能 X 線吸收測量法測定的骨密度與軸向拔出力成正相關。Okuyama等[23]報道在體內實驗中鎖緊扭矩和骨密度之間有相關性。我們的研究中，OS螺釘最大擰入扭矩和軸向拔出力與骨密度成高度相關，而鎖緊扭矩和螺釘松動力與骨密度成中度相關。我們觀察到RS螺釘的4個生物力學檢測指標與骨密度的相關性較OS螺釘顯著下降，究其原因很可能是由于椎弓根外側壁的破壞對獨立于骨密度外的椎弓根釘-骨界面有較明顯負作用。這種相關性的降低在最大擰入扭矩和軸向拔出力方面具有更深遠意義，較高的骨密度并不能彌補椎弓根外側壁破壞造成的固定強度下降。因此，首次植釘的成功對于固定強度至關重要。
綜上述，與OS螺釘相比，椎弓根外側壁破壞后RS在最大擰入扭矩、鎖緊扭矩、螺釘松動力和軸向拔出力方面均顯著降低，一旦植釘時破壞了椎弓根外側壁，那么強化RS可能是較好的補救方法。但本研究僅為動物尸體標本研究，不能顯示采用RS后的中遠期生物力學結果，有待進一步深入研究。
