去松质骨截骨与全脊柱截骨治疗强直性脊柱炎后凸畸形的有限元分析

摘要

背景:脊柱矢状面失衡对其生物力学有很大的影响,其复杂的生物力学特性对脊柱后凸截骨方案的设计影响很大。目的:应用计算机建模软件建立强直性脊柱炎后凸截骨三维有限元模型,并分析生物力学特性,为临床实践提供一定的理论依据。方法:基于CT数据建立强直性脊柱炎后凸畸形三维有限元模型,测量计算L2节段预截骨角度,模拟去松质骨截骨术和全脊柱截骨术进行截骨,并分析矫形后生物力学。结果与结论:①建立了完整强直性脊柱炎后凸截骨矫形三维有限元模型,并且模拟手术操作建立L2去松质骨截骨术式和全脊柱截骨术式两种不同术式截骨模型;②导入有限元分析软件Ansys workbench 15.0,脊柱去松质骨截骨模型共划分十节点四面体单元948 874,1 564 477个节点,全脊柱切除截骨模型共划分十节点四面体单元931 969,1 548 812个节点;③加载载荷计算得出:去松质骨截骨术式内固定和截骨面应力高于全脊柱截骨术式,其螺钉等效应力分别为40.946,67.26,493.64,304.05,75.359,146.31 MPa,钛棒等效应力为391.01 MPa;④结果表明,2种不同截骨手术方式均能重建矢状面平衡,但去松质骨截骨应力高于全脊柱截骨,且差距较为明显,在相同节段、相同角度下去松质骨截骨术发生内固定失败并发症的风险高于全脊柱截骨术。