3-1 實驗材料
試樣準備：本實驗使用一副人的腰椎(L1-L4，男性、86 歲、55 kg、BMD=0.656 g/cm^2、T-score=-3.1)，清除椎體周邊的肌肉、韌帶等週邊組織，將 L1 及 L4 節包 埋於補土，補土與 L2-3 的椎間盤位置相互平行，L2-3 的椎間盤處於水平位置時定
義為椎骨的「中立姿勢」。最後將試樣覆蓋上沾溼生理食鹽水的紗布，放入雙層密
封袋裡，保存於恆溫攝氏零下 20 度 C 的冷凍冰箱中。在實驗前，試樣由冷凍冰箱 中取出放置於攝氏 25 度 C 的室溫下退冰至少 6 小時。等試樣完全退冰之後，將試 樣架設於測試系統中。固定試樣的上、下補土於機台夾具上，並且觀察上下補土 與 L2-3 的椎間盤是否皆維持水平位置。實驗過程中，定時對試樣噴灑食鹽水，避 免水分的流失造成試樣的材料性質改變，影響實驗結果。
3-2 實驗設計
實驗設計分成兩階段，第一階段為前導實驗，藉著量測正常腰椎於固定彎矩 下的活動度，與文獻上的資料做比較，以驗證量測系統的正確性。接著將試樣中 的一個椎間盤進行人為破壞後，並分別植入現有的 Dynesys 穩定系統以及尚在研 發階段的 PDS 系統，驗證 PDS 系統的效能是否提供椎骨足夠的穩定度，以及是否 與 Dynesys 在效能上有所差異。第二階段進一步討論，PDS 系統的桿件剛性
（stiffness）與桿件長度對手術當節與鄰近節穩定度的影響（圖 3-1）。
圖 3- 1PDS 結構參數
3-3 實驗流程
正常椎骨曲性測試(flexibility test)：在矢狀面(sagittal plane)上對試樣施予純彎 矩負載，量測正常腰椎的中性區(NZ, neutral zone)、總活動度(total range of motion,
intact
tROM )及各節椎骨活動度(iROMintact)。中性區的定義為在負載開始與終止時，
試樣的角度位移量，總活動度的定義為在試樣受到最大負載時所相對應的最大角 度位移量。上補土在水平位置時為負載的起始與結束位置。馬達以每秒 4.2 度的速 率運轉，負載邊界值為±8Nm。負載方向為：中立Æ前彎Æ後仰Æ前彎Æ中立。實 驗開始之前，先對試樣進行兩次的預負載（precondition load）。從第三次負載開始，
並重複進行六次，以計算平均值及標準差。實驗過程中每隔五分鐘對試樣噴灑生 理食鹽水，保持試樣溼度。
手術模擬及穩定度測試：首先以手術刀劃傷腰椎 L2-3 間的椎間環，以模擬退 化後的椎間盤，接著對試樣進行純彎矩負載，負載邊界值為上述由曲性測試獲得 的正常腰椎總活動度(tROMintact)，並於負載過程中紀錄各節椎骨的活動度
(iROMinjury)。接著先後在 L2、L3 椎骨植入 Dynesys 穩定系統以及 PDS 系統。之
後，再對試樣作一次穩定度測試，穩定系統的植入由有經驗的外科醫師操作。
接著使用不同材質、不同長度的桿件來替換 PDS 系統原有的桿件。各替換桿 件的材質與剛性如表 3-1 所示，當測量桿件剛性對腰椎穩定度的影響時，使用的桿 件大小與原始桿件一致(直徑 5.5 公釐，長度 3.5 公分的圓棒)。當替換不同桿件長 度時，桿件長度由脊椎外科醫師決定，以讓試樣維持在中立姿勢的間距為基準(左 側長度 22 公釐，右側長度 18 公釐)，增加 4 公釐定義為長桿件，減少 4 公釐為短 桿件。每替換一種桿件後，即對試樣進行一次穩定測試，測試方式如前所述。
表 3- 1 各材料結構剛性
數據分析與統計：各節椎骨於椎間盤破壞以及各穩定系統植入後的活動度變 化(ALE,adjacent level effect)依下列公式計算。活動度變化的顯著性則使用重覆量數 分析法(repeated measures analyze)來評估。
ALE(%) = 100*(iROMconstruct –iROMintact)/ iROMintact 材料 結構剛性 (N/mm)
鐵氟龍 368 塑鋼 2118 鋁 45160 鈦金屬 83154