青年女性脊柱胸腰段后凸矫形术后上端固定椎近端椎间盘应力分布的有限元分析

摘要

目的 通过建立青年女性胸腰段脊柱后凸部分椎体切除矫形术后有限元模型,分析不同体位工况条件上端固定椎上位椎间盘不同位置受力情况,评估术后出现近端交界性后凸的潜在风险,为术后合理功能锻炼提供指导. 方法 选取接受后路椎弓根钉棒固定、前方椎体部分切除重建手术治疗的一例青年女性胸腰段先天性楔形椎伴后凸畸形患者,依据术后2年随访时复查截骨范围内薄层CT扫描数据,利用Mimics 14.0交互式的医学影像控制系统、3-matic 5.1正向工程软件、ANSYS 13.0有限元分析软件、Pro/Engineer软件建立胸腰段脊柱后凸畸形矫形术后有限元模型,测量在直立位、前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转七种工况下,上端固定椎上位椎间盘前缘、后缘、左侧缘、右侧缘、中心区域的应力. 结果 上端固定椎上位椎间盘前缘在前屈位受力最大、后缘、左缘和右缘在左旋位受力最大、中心在右旋位受力最大.相比于直立位,前屈位、左旋位和右旋体位增加了椎间盘前缘的应力;前屈位、后伸位、左旋位和右旋位增加了椎间盘后缘的应力;左屈位、右屈位、左旋位和右旋位增加了椎间盘左缘的应力;左旋位和右旋位增加了椎间盘右缘的应力;上位椎间盘中心区域的应力在上述体位情况下均未表现与直立位较大差异. 结论 对于胸腰段脊柱后凸畸形接受责任椎部分椎体截骨后凸矫形手术的青年女性患者,前屈、左右旋转三种体位状态上端固定椎上位椎间盘前缘受力增加,可能会增加术后发生近端交界性后凸的风险.