腰椎椎间融合联合邻近节段半刚性固定的有限元分析

摘要

cqvip:背景:临床中腰椎退行性疾病的发生多伴有多节段病变,为减缓腰椎融合后邻近节段退变,腰椎杂交手术成为一种较好的选择。以往临床观察中WavefleX系统单节段应用取得一定的效果,其在腰椎杂交手术中的应用缺乏生物力学研究结果支持。目的:应用有限元方法分析腰椎融合联合上一位椎体置入WavefleX系统对邻近节段的生物力学影响。方法:利用64排西门子螺旋CT机对静止仰卧志愿者行腰椎薄层扫描,扫描范围为T11-S1,志愿者对实验过程完全知情同意,且得到医院伦理委员会批准。将L3-5水平CT扫描数据依次导入到Mimics医学图像处理软件及Geomagic Studio逆向工程软件中进行处理,于CAD软件SCDM中构建L3-5的腰椎实体模型。在已通过验证的L3-5腰椎模型基础上,分别构建后路椎体间融合模型与Hybrid模型,对3种模型进行赋值和负荷加载,在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转工况下进行有限元分析研究。结果与结论:①在前屈、后伸、侧屈、旋转状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L3-4椎间盘应力值均有明显减小,后伸状态降幅最大,最大值减少约46%;②各状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L3-4节段活动度均有明显减小,平均减小约26%,并小于完整模型;③各负荷下,应力云图显示WavefleX系统的连接棒上均有明显的应力集中,双侧的弹性系统的U形开槽凹面处应力明显增大;④位移云图显示,Hybrid模型中WavefleX系统的置入使得其前屈中心后移至弹性结构处;⑤上述结果说明,后路椎体间融合+WavefleX半刚性固定可有效降低上一位邻近节段的椎间盘应力并限其制过度活动,一定程度上维持了腰椎的正常运动特点。