腰椎椎弓根螺钉系统断裂的三维有限元分析

摘要

背景:椎弓根螺钉系统已是最为常用的脊柱内固定器械,但其钉棒断裂在临床上仍时有发生。目的:利用三维有限元分析腰椎椎弓根螺钉系统在临床中断裂的并发症,以期提高手术成功率。设计、时间及地点:三维有限元分析,于2007-11/2008-03在南方医科大学珠江医院完成。对象:选择1名成年志愿者,年龄27岁,身高174cm,体质量63kg,经X射线检查排除脊柱疾病。方法:建立腰椎椎弓根螺钉系统内固定的三维有限元模型,并分别施加压缩、前屈、后伸、侧屈及旋转5种生理载荷,对比分析不同载荷下螺钉、连接棒的应力分布。主要观察指标:不同载荷下螺钉、连接棒各部分的应力。结果:椎弓根螺钉系统各部分于垂直压缩下的应力远小于前屈、后伸、侧屈及旋转时所受压力。垂直压缩下应力主要集中在螺钉近棒段,而在前屈、后伸、侧屈及旋转时应力主要集中在连接棒上。结论:椎弓根内固定系统设计及类型的选择,术中的规范操作,术后康复活动的指导及保护、适时取出内固定等对预防其断裂均十分重要。