人工颈椎间盘置换与前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘应力分布的有限元对比

摘要

背景：通过前期的临床随访研究发现,前路颈椎融合后邻近节段椎间盘退变速度要快于人工颈椎间盘置换,人工颈椎间盘置换相较于前路颈椎融合可以保持良好的置换节段活动度,是否置换后邻近椎间盘的应力情况与融合之间存在着差异需要进一步研究。目的：对比人工颈椎间盘置换与前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘的应力分布情况。方法：选择1名30岁健康男性志愿者,人工颈椎间盘和颈椎前路钢板实物进行薄层CT扫描,通过Mimics 10.01及Geomagic Studio.v11软件重建出三维图像,将以上三维数据导入Abaqus 6.9有限元分析软件中进行网格划分、赋值、应力分析。利用有限元方法分析模拟人工颈椎间盘置换及前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘的应力变化。结果与结论：（1）在相同的预载荷条件下,前屈、后伸、侧屈等运动状态时前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘的应力明显大于正常人相应节段椎间盘应力;而人工椎间盘植入后与正常人相比,在前屈、后伸、侧屈等运动状态时邻近节段椎间盘的应力差异无显著性意义;（2）前路颈椎间盘切除融合组与人工颈椎间盘置换组相比较,融合组术后邻近节段椎间盘的应力较置换组增大10.3%-51.6%;（3）有限元分析方法发现,前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘应力大于人工颈椎间盘置换组,随着随访时间的延长,相较于传统前路减压融合,人工颈椎间盘置换可能将更好地发挥其对邻近节段椎间盘的保护作用。