骨骼最基本的功能就是传递力学载荷，发挥运动功能。因此，骨科的发展与力学和工程学息息相关。脊柱是人体的中轴骨，具有多个复杂的关节连接系统，其功能依赖于完整的骨性结构和正常的负重力线。任何创伤、退变、炎症、肿瘤及畸形等疾病所引起的脊柱骨质结构破坏或力线异常，都可能会导致其正常生理功能丧失，产生相应的临床症状。而脊柱外科手术最重要的目的则是消除病变，重建脊柱序列和力线，恢复脊柱的稳定。因此，脊柱外科与工程学的结合尤为紧密。随着脊柱外科手术理念的更新及内固定器械的一直在改进，慢慢的变多的工程学原理和技术被应用于脊柱外科，解决脊柱结构破坏或力学异常等问题。
脊柱外科的核心技术包含减压、固定和融合三个方面。其中，固定和融合离不开螺丝钉和融合器技术，而椎弓根螺钉固定技术借鉴了大量的工程学原理，如杠杆原理；而骨融合技术则体现了混凝土固定的原理。目前已发展到一个成熟阶段。椎弓根螺钉固定技术是根据脊柱“三柱”理论，将螺钉从后向前，通过椎弓根，直达椎体前方，将椎体的前、中、后三柱全部固定，进而获得脊柱稳定的一种手术方式。其采用的力学原理类似于建筑工程学中应用脚手架外固定的方法，维持建筑结构稳定，腰椎滑脱病人的治疗很好地体现了工程学和建筑学的原理。由于椎弓根螺钉技术拥有非常良好的固定稳定性，因此，自从1959年Boucher首次采用长螺钉经椎板、椎弓根达椎体固定腰骶关节取得成功以来，椎弓根螺钉固定技术获得了广泛的改进和发展。目前椎弓根螺钉技术已成为脊柱手术中最常用、最重要、最核心的技术，在稳定重建中具有必不可少、无法替代的作用！目前，每年有近10万例患者在手术中需要用椎弓根螺钉技术，螺钉年使用量约为60万根！
椎弓根螺钉固定的关键取决于能否得足够的骨-螺钉界面把持力，而且，这种把持力要持续到椎体间达到坚固的骨性融合为止。但在临床工作中，由于骨质疏松常导致椎弓根螺钉固定能力变弱，螺钉松动脱出，因此导致手术失败。因此，怎么样才能解决因脊柱骨质条件不佳和手术操作失误所导致的椎弓根钉固定强度下降，已成为脊柱内固定研究领域的当务之急。
在工程学中，同样也存在类似问题：如何能够在材质疏松的墙面或材料上获得螺钉的可靠固定？工程学专家提出的方法是使用膨胀螺钉，同时强化处理墙面，从矛盾的双方面着手，解决螺钉松动的问题。由此，我们也考虑能否将此理念用于解决脊柱外科难题。通过对椎弓根螺钉固定的重要的条件进行了细致分析，我们在国内外首次提出获得椎弓根螺钉稳定应着眼于“术中即刻稳定→术后长期稳定”的系统理念，进而实现螺钉早期机械性稳定，远期生物性稳定的临床目标，并率先研发出膨胀式椎弓根螺钉。大量的实验研究证明，膨胀式椎弓根螺钉通过膨胀加压的作用，使螺钉周围骨质致密化，远期骨长入膨胀裂隙内形成了“骨中有钉，钉中有骨”立体交叉嵌合模式，提高了螺钉的近、远期固定强度，拥有非常良好的固定稳定性和可靠性，非常适合于多种原因所导致的椎体骨质疏松的病症。我们从2006年8月开始将膨胀式椎弓根螺钉技术用于临床，目前已治疗病人30余例，随访结果为：螺钉植入体内后无松动、断裂迹象，螺钉－骨界面密合性好，可见螺钉周围、椎体间（椎体间融合病例）及后外侧骨性愈合良好。椎体间高度、滑脱复位满意，临床症状完全缓解，疗效满意。
通过将工程学中膨胀螺钉用于脊柱外科获得成功这一事例，我们大家都认为：优秀的脊柱外科医生，应该将生物学和工程学有机结合，才能很好的解决脊柱稳定的难题；学者型的骨科医生，更应该具备敏锐的观察力和强劲的创新力，才能成为一名与时俱进的临床专家。
雷伟医生，男，44岁，医学博士，现任第四军医大学西京医院全军骨科研究所教授、主任医师、博士生导师，外科学教研室常务副主任，骨四科主任。
是华山抢险、老山前线参战的立功受奖人员，总后十三次党代表大会的代表，医院十佳医生和十佳青年教师，校十佳青年教师，总后优秀教师，院校育才奖首届“银奖”银奖获得者，学校教学督导专家组成员。
获国家教学成果二等奖一项，军队教学成果一等奖一项，国家科学技术进步二等奖一项，陕西省科学技术进步一等奖一项、二等奖一项，中华骨科中青年优秀论文一等奖一项，陕西省优秀博士论文一项，军队医疗成果二等奖一项。
发表论文100余篇，这中间还包括骨科专业世界权威杂志骨与关节杂志、世界小儿外科杂志和欧洲脊柱外科杂志。主持和参与国家和军队重大科研课题多项，主编专著《脊柱内固定应用指南》，已成为该领域技术规范和重要参考书，获国家发明专利多项，所研发的脊柱内固定产品已大范围的应用于临床。
毕业后一直从事骨科临床实践与基础研究，主要领域为脊柱外科，每年完成各类脊柱手术数百例，对颈、腰椎退变、脊柱侧弯、创伤等疾病的治疗有丰富的临床经验，多次应邀出访欧美国家进行学术交流和讲座。
雷伟医生目前担任中华脊柱教育中心专家组专家、全军军事训练医学副主委、华裔脊柱外科理事、《中华外科杂志》特约编委。
