新型腰椎后路动态内固定系统固定腰椎滑脱有限元分析

摘要

目的
　　 介绍新型腰椎后路动态内固定系统,并利用有限元方法对其固定腰椎滑脱的生物力学特性进行评价,为新型腰椎后路动态内固定系统的临床应用提供理论及生物力学基础。
　　 方法
　　 选取一名无慢性腰痛及腰椎外伤手术史的青年志愿者,先行X线检查,初步排除脊柱疾患,用CT机对腰椎行层厚为1.0mm的连续扫描。利用以Dicom格式保存3D-CT图像,应用Simpleware建模软件以及AutoCAD作图软件建立以下几种L3-L5节段腰椎三维有限元模型:正常成人腰椎模型,及腰椎滑脱、新型腰椎后路动态内固定、传统腰椎后路坚强内固定钉棒固定模型,约束L5椎体下终板,在轴向500N载荷和10N·M力矩下分别模拟人体腰椎正常生理轴向载荷、前屈、后伸、侧弯和旋转,比较五种工况下,各个模型组的位移、旋转角度和应力变化,并进行比较。
　　 结果
　　 新型腰椎后路动态内固定系统在提供可靠的稳定性的前提下,应力小于传统椎弓根钉棒系统,同时邻近节段椎间盘及椎间关节应力小于传统刚性内固定,对邻近腰椎活动度影响也小于传统刚性内固定。
　　 结论
　　 腰椎节段间任何方向的横向运动,产生的剪力会造成脊柱不稳定,产生疼痛和神经损伤。理想的动力学固定完全控制节段间任何方向的横向运动,保持脊柱椎间纵向应力,传递生理负荷,恢复脊柱的稳定。保留接近生理状态的载荷的传导和控制异常位移减轻甚至避免临近关节的退变产生。本研究:新型腰椎后路动态内固定器设计独特,在提供可靠稳定性的前提下能减少术后应力遮挡及椎弓根螺钉应力集中,促进植骨融合和防止内固定失效,同时能明显降低邻近节段椎间盘及椎间关节的应力,有利于减少和预防邻近节段退变,对邻近节段腰椎活动度影响较坚强固定小,有望成为较好地进行腰椎弹性内固定的一种装置。