椎管重建内固定术有限元模型的构建及稳定性分析

作     者：陈建民 刘国印 黄伟谦 练仲华 张二来 赵建宁 CHEN Jian-min;LIU Guo-yin;HUANG Wei-qian;LIAN Zhong-hua;ZHANG Er-lai;ZHAO Jian-ning

作者机构：南京医科大学金陵临床医学院骨科江苏南京210002 厦门医疗器械研发检测中心有限公司福建厦门361027 

出 版 物：《中国骨伤》 (China Journal of Orthopaedics and Traumatology)

年 卷 期：2024年第37卷第3期

页      面：271-277页

学科分类：1002[医学-临床医学] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(编号:82102547) 南京军区重点项目(编号:15ZD020) 

主　　题：椎板切除 椎管重建 钢板内固定 有限元分析 稳定性 活动度 

摘      要：目的:构建椎管重建内固定术的有限元模型,并分析椎管重建内固定术对脊柱稳定性的影响,验证椎管重建内固定术在椎管内手术中的有效性和可靠性。方法:筛选1名30岁男性,身高172 cm,体重75 kg的健康志愿者并采集其腰椎CT资料,建立正常腰椎L3-L5的有限元模型,并与体外实体结果和已发表的有限元分析结果进行比较,以验证该模型的有效性。根据处理方式不同分为正常组、椎板切除组和椎管重建组。在相同边界固定和生理载荷条件下,实施前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种工况活动,分析6种工况活动下L3-L4和L4-L5观察节段的活动度(range of motion,ROM)和L3-L5整体最大ROM的变化情况。结果:构建的L3-L5有限元模型各节段ROM位移与体外实体结果和既往文献数据结果吻合,确认了该模型的有效性。在L3-L4中,椎管重建组仅在后伸时较正常组增加,ROM变化百分比5%;其他工况下的ROM与正常组相近,变化百分比5%。在L4-L5中,椎管重建组,在各工况下的ROM与正常组相近,变化百分比5%。在L3-L5的整体最大ROM中,椎管重建组仅在后伸时超过正常组,变化百分比5%;而椎板切除在前屈、后伸、左旋和右旋时大于正常组和椎管重建组,变化百分比5%。L3-L5各节段ROM及总体ROM的变化趋势为:椎板切除组椎管重建组正常组。结论:椎板切除会严重影响脊柱生物力学的稳定性,而应用椎管重建内固定的方式可有效减少脊柱责任节段的ROM位移并维持其生物力学稳定性。