有限元分析全可视化内镜下椎板开窗减压治疗脊髓型颈椎病的生物力学特点

摘要

背景:颈椎内镜下椎板开窗减压术中切除椎板及小关节时如处理不当易导致颈椎结构改变,进而引起节段生物力学变化,远期发生颈椎退变加速、椎体不稳等情况,临床亟需了解颈椎全内镜下椎板开窗减压术对节段生物力学的影响及其相关解剖关系.目的:应用有限元逆向工程技术精准模拟内镜下椎板开窗减压术治疗脊髓型颈椎病的三维有限元模型,进行生理状态下的颈椎生物力学研究.方法:获得1名志愿者的颈椎CT平扫数据,导入MIMICS 20.0软件中,建立C4-7有限元模型M.将模型M导入3-matic软件,模拟单侧C4-5椎板开窗模型M1及双侧C4-s椎板开窗模型M2.在ANSY Sworkbench 18.0软件中对以上3种模型施加生理活动时同等载荷的压力和扭矩,对比分析6种工况(左/右侧弯、前屈、后伸、左/右向旋转运动)下的生物力学变化.结果与结论:①与模型M椎间盘所受应力比较,模型M1在右侧弯时椎间盘B、D区域应力值增高10％-16％,模型M2在右侧弯时椎间盘B、D区域应力值增高10％-15％,在左侧弯时椎间盘A、C区域应力值增高10％-14％;与模型M椎间盘位移比较,模型M1在左侧弯时椎间盘位移值增高10％-17％,模型M2在左/右侧弯时椎间盘位移值增高10％-18％;其他工况下3个模型C4-5椎间盘所受应力及位移值均无明显差异;②结果表明,经皮内镜下颈椎椎板开窗减压术治疗脊髓型颈椎病可实现精准可控,单侧或双侧切除部分椎板及关节突关节1/2以内对手术节段生物力学稳定性影响小,无需辅助内固定重建节段稳定性.