传统椎弓根螺钉与改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能有限元分析

• 作者: 周志豪 阿拉法特·卡哈尔 王轶希 刘东山 希尔艾力·麦麦提 石文杰 帕尔哈提·热西提
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 骨质疏松 腰椎 有限元分析 皮质骨轨迹置钉技术 生物力学 椎弓根螺钉技术
• 年，卷（期）: 2022,（18）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学|Bone and joint biomechanics
• 页码范围: 2789-2794
• 页数: 6页
• 分类号: R459.9|R318.01|R681.5
• 语种: 中文

摘要

背景:根据现有皮质骨轨迹置钉技术的不足,作者提出了改良皮质骨轨迹置钉技术,但尚不清楚改良皮质骨轨迹置钉技术实际的力学性能表现.目的:通过有限元方法,对比改良皮质骨轨迹置钉技术与传统椎弓根螺钉技术应用于骨质疏松腰椎后生物力学性能上的差异.方法:获取4具人骨质疏松椎体标本的CT扫描数据,建立L4椎体有限元模型,创建螺钉模型,改良皮质骨轨迹置钉技术选用4种规格(直径为4.5,5.0,5.5,6.0 mm,长度均为40 mm)的螺钉,传统椎弓根螺钉技术选用2种规格(直径为6.0,6.5 mm,长度均为45 mm)的螺钉.首先,对螺钉依次进行安全性测试,置钉时导致椎弓根骨皮质发生破坏者被排除.确定安全直径后,分析螺钉的单钉拔出力、螺钉稳定性及椎体稳定性.结果 与结论:①螺钉安全性测试:传统椎弓根螺钉技术选用直径6.5 mm、改良皮质骨轨迹置钉技术选用直径6.0 mm螺钉置入时存在骨质破坏的风险,其余直径螺钉无风险,该两组直径螺钉被排除后续测试;传统椎弓根螺钉技术螺钉安全直径为6.0 mm,改良皮质骨轨迹置钉技术螺钉安全直径为4.5,5.0,5.5 mm;②单钉拔出力:传统椎弓根螺钉技术组(直径6.0 mm)螺钉的单钉拔出力低于改良皮质骨轨迹置钉技术组(直径5.5,5.0,4.5 mm)(P<0.05);③螺钉稳定性:改良皮质骨轨迹置钉技术组(直径5.5,5.0 mm)上、下、左、右方向的载荷位移比均大于传统椎弓根螺钉技术(直径6.0 mm)(P<0.05);④椎体稳定性:改良皮质骨轨迹置钉技术组(直径5.5 mm)前屈、后伸、侧屈、旋转工况下的载荷位移比均大于传统椎弓根螺钉技术(直径6.0 mm),改良皮质骨轨迹置钉技术组(直径5.0 mm)前屈、后伸工况下的载荷位移比大于传统椎弓根螺钉技术(直径6.0 mm)(P<0.05);⑤结果提示:在L4椎体,综合螺钉的安全性和力学性能考虑,改良皮质骨轨迹螺钉直径5.0 mm是比较理想的选择.