實驗流程

本研究將使用的混合式測試法是 Panjabi 學者^116,117所提出，其測試方式為先 以轉矩控制於試樣上進行測試，施以定量的扭矩來觀測試樣的最大活動度變化及 各椎節間的活動度等生物力學參數變化，接著對試樣進行不同的處置介入，如創 造不穩定椎節或裝入植入物，然後再以健康狀況下所得的最大活動度為操作條件 對試樣施以角度控制，並記錄各椎節間的活動度變化等生物力學參數。其臨床意 義為，假設病患於術後欲完成與術前相同的彎腰綁鞋帶等日常活動，其術後脊椎 總活動應與術前一致，但是由於其植入節活動度受到限制，故其鄰近節必須代償 性的改變其活動度。其測試方式可觀測正常椎節的活動度於各種操作介入後重新 分布的現象，尤其能有效的反應鄰近節的代償現象，目前已廣泛應用於新型植入 物對於鄰近節代償效應的測試上。

本實驗研究步驟可分為以下四個步驟(圖 4.8)：

步驟一：健康組(intact group)，本實驗首先在健康狀態下做測試，在試樣上端施以 8Nm 的轉矩讓試樣做出前彎及後仰的動作，並記錄總活動度及各節活動度、

椎間核壓力及椎間孔面積。

步驟二：受傷組(injury group)，接著將試樣手術節的脊間韌帶、脊上韌帶以及小面 關節的韌帶等軟組織去除，提升手術節的活動度以模擬臨床上椎節間受傷 不穩定的狀態³³，並施以與健康狀態下同樣的總活動度做前彎後仰運動，此 時記錄各椎節的活動度等生物力學指標。

步驟三：固定組(fusion group)，在模擬完受傷狀態之後於手術節植入自製的活動限 制裝置，藉由調整活動限制裝置模擬傳統融合的狀態，再同樣施以與健康狀

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態下同樣的總活動度做前彎後仰運動，此時記錄各椎節的活動度等生物力 學指標。

步驟四：角度限制組(constrain-20%、40%、60%、80%)，本研究為了觀測植入節活 動度變化對於鄰近節的生物力學影響，將融合組的植入節活動度定義為 0%，

將受傷組的活動度定義為 100%，將其植入節的活動度平均分為四份為 20%、

40%、60%及 80%，數字越高代表植入節的活動度越大，然後一樣施以與健 康狀態下同樣的總活動度做前彎後仰運動，此時記錄各椎節的活動度等生 物力學指標。例如：假設在模擬受傷狀態時量測到的角度為 7°且在模擬傳 統脊椎融合手術所量測到的角度為 2°，則角度控制 20%為 3°，角度控制 40%

為 4°，角度控制 60%為 5°，角度控制 80%為 6°(圖 4.9)。

圖 4.8 測試流程示意圖

`

`

Intact Injury Fusion / ROM constrain

moment control (8Nm) Total ROM

angular control

62

圖 4.9 植入節角度控制示意圖

4.2.6 統計分析

本實驗採用重複性量測(Repeated measurement)將各個狀態時的活動度與健康 組做比較，事後檢定為 LSD。所有統計檢驗在 P 值小於 0.05 時，視為有顯著性差

ROM constrain 20%

ROM constrain 40%

ROM constrain 60%

ROM constrain 80%

5°

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顯著代償性上升。於活動度限制階段，顯示當植入節的活動度逐漸上升時，其鄰近 節的活動度及椎間核壓力代償現象逐漸降低，詳細數據如下所述。

4.3.1 活動度測試 植入節活動角度 前彎動作

健康組於前彎動作時植入節的活動度為 4.14(0.56)°。而破壞脊間、脊上韌帶和 小面關節囊的模擬受傷組其植入節活動度顯著上升至 5.73(0.72)°。於固定組其植入 節活動度相較於健康組與受傷組顯著的下降至 1.49(0.53)°。我們將受傷組與健康組 的活動度均分為四等份以觀測不同植入節活動度對於鄰近節的影響，其計算出的 活動範圍為 20%組：2.32(0.46)°、40%組：3.19(0.46)°、60%組：4.04(0.53)°與 80%

組：4.74(0.53)°。研究結果也顯示 20%組與 40%組其活動度顯著的低於健康組，而 80%組活動度則顯著的大於健康組，只有 60%與健康組的植入節活動度無顯著差 異(圖 4.10 及圖 4.11)。

後仰動作

健康組於後仰動作時植入節的活動度為 2.20(0.49)°。而模擬受傷組其植入節活 動度顯著上升至 3.93(0.76)°。於固定組其植入節活動度相較於健康組與受傷組顯著 的下降至 1.32(0.34)°。我們將受傷組與健康組的活動度均分為四等份以觀測不同植 入節活動度對於鄰近節的影響，其計算出的活動範圍為 20%組：1.90(0.43)°、40%

組：2.41(0.43)°、60%組：2.94(0.52)°與 80%組：3.42(0.59)°。研究結果也顯示 60%

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組與 80%組其活動度顯著的高於健康組，而 20%及 40%組與健康組的植入節活動 度無顯著差異(圖 4.10 及圖 4.11)。

上鄰近節活動角度 前彎動作

健康組於前彎動作時上鄰近節的活動度為 4.52(0.89)°。而模擬受傷組其上鄰近 節活動度顯著下降至 3.92(0.75)°。於固定組其上鄰近節活動度相較於健康組與受傷 組顯著的上升至 5.74(0.83)°。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組 及 40%組時，其相對上鄰近節活動度相較於健康組顯著上升至 5.38(0.98)°及 5.01(1.05)°，而於 60%組及 80%組其活動度為 4.69(0.96)°及 4.43(1.00)°與健康組的 上鄰近節活動度無顯著差異(圖 4.10 及圖 4.11)。

後仰動作

健康組於後仰動作時上鄰近節的活動度為 2.63(0.34)°。而模擬受傷組其上鄰近 節活動度顯著下降至 1.87(0.37)°。於固定組其上鄰近節活動度相較於健康組與受傷 組顯著的上升至 3.19(0.76)°。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組 時，其相對上鄰近節活動度相較於健康組顯著上升至 3.05(0.62)°，而於 40%組及 60%組其活動度為 2.69(0.50)°及 2.50(0.39)°與健康組的上鄰近節活動度無顯著差異，

於 80%組時其活動度顯著的下降至 2.28(0.40)°(圖 4.10 及圖 4.11)。

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下鄰近節活動角度 前彎動作

健康組於前彎動作時下鄰近節的活動度為 4.90(0.88)°。而模擬受傷組其下鄰近 節活動度顯著下降至 4.11(0.86)°。於固定組其下鄰近節活動度相較於健康組與受傷 組顯著的上升至 6.40(1.19)°。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組 及 40%組時，其相對下鄰近節活動度相較於健康組顯著上升至 5.87(1.16)°及 5.44(1.16)°，而於 60%組其活動度為 5.05(0.94)°與健康組無顯著差異，而於 80%組 其活動度顯著的下降至 4.52(0.99)°(圖 4.10 及圖 4.11)。

後仰動作

健康組於後仰動作時下鄰近節的活動度為 2.52(0.55)°。而模擬受傷組其下鄰近 節活動度顯著下降至 1.54(0.31)°。於固定組其下鄰近節活動度相較於健康組與受傷 組顯著的上升至 2.79(0.65)°。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%

組、40%組及 60%組時，其相對下鄰近節活動度為 2.29(0.50)°、2.21(0.44)°及 2.00(0.45)°與健康組無顯著差異，而 80%組其活動度顯著的下降為及 1.78(0.42)°(圖 4.10 及圖 4.11)。

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cranial level middle level caudal level

intact 0%

cranial level middle level caudal level

intact 0%

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4.3.2 椎間核壓力變化 植入節椎間核壓力變化 前彎動作

健康組於前彎動作時植入節的椎間核壓力變化為 0.77(0.13)MPa。而破壞脊間、

脊 上 韌 帶 和 小 面 關 節 囊 的 模 擬 受 傷 組 其 植 入 節 椎 間 核 壓 力 變 化 上 升 至 0.85(0.11)MPa。於固定組其植入節椎間核壓力變化相較於健康組與受傷組顯著的 下降至 0.22(0.14)MPa。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組、40%

組、60%組及 80%組，其植入節椎間核壓力變化分別為 0.27(0.13)、0.31(0.15)、

0.39(0.13)及 0.50(0.20)MPa，與健康組的植入節椎間核壓力變化相比皆顯著的下降 (圖 4.12 及圖 4.13)。

後仰動作

健康組於後仰活動時植入節的椎間核壓力變化為 0.14(0.07)MPa。而破壞脊間、

脊 上 韌 帶 和 小 面 關 節 囊 的 模 擬 受 傷 組 其 植 入 節 椎 間 核 壓 力 變 化 上 升 至 0.54(0.13)MPa。於固定組其植入節椎間核壓力變化相較於健康組與受傷組顯著的 下降至 0.06(0.05)MPa。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組、40%

組、60%組及 80%組，其植入節椎間核壓力變化分別為 0.13(0.10)、0.19(0.11)、

0.17(0.11)及 0.21(0.16)MPa，與健康組的植入節椎間核壓力變化皆無顯著的變化(圖 4.12 及圖 4.13)。

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上鄰近節椎間核壓力變化 前彎動作

健康組於前彎動作時上鄰近節椎間核壓力變化為 0.88(0.10)MPa。而受傷組其 上鄰近節椎間核壓力變化顯著下降至 0.58(0.09)MPa。於固定組其上鄰近節椎間核 壓力變化相較於健康組與受傷組顯著的上升至 1.15(0.30)MPa。活動度限制組研究 結果顯示，植入節活動限制 20%組及 40%組其椎間核壓力變化為 1.05(0.22)及 0.84(0.20) MPa 與健康組的椎間核壓力變化相比無顯著的變化，植入節活動限制 60%組及 80%組其椎間核壓力變化為 0.71(0.20)及 0.63(0.12)MPa 與健康組的上鄰 近節椎間核壓力變化相比顯著的下降(圖 4.12 及圖 4.13)。

後仰動作

健康組於後仰動作時上鄰近節椎間核壓力變化為 0.16(0.09)MPa。而受傷組其 上鄰近節椎間核壓力變化顯著下降至 0.10(0.10)MPa。於固定組其上鄰近節椎間核 壓力變化上升至 0.17(0.14)MPa。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%

組、40%組、60%組及 80%組，其上鄰近節椎間核壓力變化分別為 0.15(0.08)、

0.12(0.03)、0.09(0.04)及 0.10(0.05)MPa，與健康組的上鄰近節椎間核壓力變化皆無 顯著的變化(圖 4.12 及圖 4.13)。

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下鄰近節椎間核壓力變化 前彎動作

健康組於前彎動作時下鄰近節椎間核壓力變化為 0.81(0.20)MPa。而受傷組其 下鄰近節椎間核壓力變化顯著下降至 0.53(0.20)MPa。於固定組其下鄰近節椎間核 壓力變化上升至 1.16(0.39)MPa。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%

組及 40%組其椎間核壓力變化為 0.97(0.24)及 0.69(0.26) MPa 與健康組的椎間核壓 力變化相比無顯著的變化，植入節活動限制 60%組及 80%組其椎間核壓力變化為 0.62(0.25)及 0.54(0.17)MPa，與健康組的下鄰近節椎間核壓力變化相比顯著的下降 (圖 4.12 及圖 4.13)。

後仰動作

健康組於後仰動作時下鄰近節椎間核壓力變化為 0.11(0.10)MPa。而受傷組其 下鄰近節椎間核壓力變化下降至 0.09(0.12)MPa。於固定組其下鄰近節椎間核壓力 變化上升至 0.14(0.16)MPa。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組、

40%組、60%組及 80%組，其下鄰近節椎間核壓力變化分別為 0.12(0.05)、0.10(0.03)、

0.08(0.04)及 0.08(0.06)MPa，與健康組的下鄰近節椎間核壓力變化皆無顯著的變化 (圖 4.12 及圖 4.13)。

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cranial level middle level caudal level

intact 0%

cranial level middle level caudal level

intact 0%

71

4.3.3 椎間孔面積變化 操作節椎間孔面積變化 前彎動作

健康組於前彎動作時植入節的椎間孔面積變化為 100%。而模擬受傷組其植入 節的椎間孔面積變化上升至 100.4(6.7)%。於固定組其植入節椎間孔面積變化為 101.2(11.5)%。活動度限制組研究結果顯示，植入節活動限制 20%組、40%組、60%

組及 80%組，其植入節椎間孔面積變化分別為 100.8(8.8)%、98.5(7.6)%、100.7(8.2)%

及 106.9(15.9)%，與健康組的植入節椎間孔面積變化相比皆無顯著的變化(圖 4.14 及圖 4.15)。

後仰動作

健康組於後仰動作時植入節的椎間孔面積變化為 100%。而模擬受傷組其植入 節的椎間孔面積變化顯著下降至 91.9(8.2)%。於固定組其植入節椎間孔面積變化為

健康組於後仰動作時植入節的椎間孔面積變化為 100%。而模擬受傷組其植入 節的椎間孔面積變化顯著下降至 91.9(8.2)%。於固定組其植入節椎間孔面積變化為