腰椎单/双节段骨水泥强化椎弓根螺钉固定对邻近节段影响的有限元分析

• 作者: 唐永超 张顺聪 李永贤 杨志东 梁德 莫国业 袁凯 郭丹青 郭惠智
• 来源期刊: 中国脊柱脊髓杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 腰椎内固定 椎弓根螺钉 骨水泥强化 邻近节段退变 有限元分析
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 159-166
• 页数: 8页
• 分类号: R687.3|R318.01
• 字数: 4577字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/i.issn.1004-406X.2020.02.10

摘要

目的:比较腰椎后路单/双节段融合固定时普通椎弓根螺钉(pedicle screw,PS)固定和骨水泥强化椎弓根螺钉(cement-augmented pedicle screw,CAPS)固定对邻近节段退变(adjacent segments degeneration,ASD)的影响.方法:选取1例正常男性志愿者的腰骶部CT扫描数据,建立L3～S1的完整有限元模型.验证完整模型的有效性后,通过三维扫描仪扫描空心及实心椎弓根螺钉,构建较为仿真的三维螺钉模型,再分别建立L5～S1、L4～S1的PS固定和CAPS固定模型.在L3椎体上表面施加载400N的垂直向下载荷模拟人体自身重力,同时在L3椎体上表面于不同方向施加7.5N·m力矩,模拟脊柱前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转等生理活动,比较模型间固定节段上位相邻近节段的椎间盘/小关节Von Mises应力极值和上位相邻节段活动度(ROM)的差异.结果:模型的有效性验证显示完整模型在各个方向上的ROM与已发表的尸体研究类似.在单节段固定时,PS固定的相邻椎间盘/小关节Von Mises应力极值和椎间ROM均略小于CPAS固定组.在双节段固定时,PS固定组相邻椎间盘/小关节Von Mises应力极值和ROM均小于CPAS固定组.两种固定方式中相邻节段椎间盘的应力分布规律基本类似,均分布在纤维环的外侧缘.结论:相比于PS固定,CAPS固定会增加相邻节段椎间盘/小关节的应力和椎间ROM,且在双节段固定时更为明显,可能会加速相邻节段的退变.