有限元法分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定的应力分布

作     者：邓海棠 Deng Hai-tang

作者机构：肇庆市第一人民医院广东省肇庆市526000 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2016年第20卷第17期

页      面：2533-2539页

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主　　题：脊柱骨折 内固定器 生物力学 有限元分析 组织工程 骨科植入物 数字化骨科 计算机辅助影像 脊柱椎弓根钉 内固定 连续扫描 固定模型 应力分布 置钉方案 

摘      要：背景:脊柱手术对精确性要求相对较高。目前临床上对于椎弓根螺钉置入研究更多的集中在其安全性和稳定性方面,但是前提是螺钉的安全有效置入,选择置入点是置钉成功的关键。目的:应用有限元方法分析胸腰椎骨折不同椎弓根钉置钉方案的应力分布。方法:对2015年1月肇庆市第一人民医院骨科收治的1例胸腰椎爆裂骨折患者的T9-L3节段进行CT扫描,获得Dicom格式CT图像616张,导入工程软件,建立有限元几何模型,模拟后路矫形手术,分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定后的应力分布情况。结果与结论:1在不同运动状态下,后路伤椎6钉2棒固定固定在前屈、侧弯、轴向旋转上的三维运动范围最小;其次为后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定);而后路伤椎4钉2棒固定三维运动范围最大,生物力学稳定性最差;2不同的固定模型下,后路跨伤椎4钉2棒固定、后路伤椎4钉2棒固定、后路伤椎6钉2棒固定、后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定)以及后路6钉2棒固定(伤椎上位固定)前屈状态时上位螺钉应力大于其他运动状态,其次为左轴旋、右轴旋;不同运动状态螺钉应力比较差异有显著性意义(P0.05);3不同的固定模型下,后路跨伤椎4钉2棒固定、后路伤椎4钉2棒固定、后路伤椎6钉2棒固定、后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定)以及后路6钉2棒固定(伤椎上位固定)后伸状态时上下位螺钉应力比值均显著大于其他运动状态(P0.05),其次为右轴旋、右侧弯,不同运动状态的上下位螺钉应力比值的比较差异有显著性意义(P0.05);4结果提示,有限元分析能够更好的模拟复杂的脊柱力学系统,准确反映脊柱模型椎弓根螺钉的应力分布,为临床制定椎弓根置钉方案提供参考依据。