骨水泥填充位置对骨质疏松性椎体压缩骨折的生物力学特性影响:一项三维有限元分析

摘要

背景:当采用双侧经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折时,骨水泥在骨折椎体内的填充位置包括前外侧、前内侧和后外侧3种,尤其多见于椎体体积相对较大的腰椎.目前尚未发现有相关生物力学研究对比这3种骨水泥填充位置对骨折椎体的生物力学特性影响差异.目的:采用三维有限元分析法比较3种骨水泥填充位置对骨质疏松性椎体压缩骨折的生物力学特性影响.方法:建立L1-L5节段骨质疏松性腰椎三维有限元模型并在L3椎体构建骨质疏松性椎体压缩骨折模型,然后于骨质疏松性椎体压缩骨折模型分别模拟3种骨水泥填充位置:前外侧、前内侧和后外侧,共获得4组模型.在相同边界条件下(前屈、后伸、侧屈、旋转)进行三维有限元分析,计算比较4组模型中L3椎体最大米塞斯应力和骨折区域最大位移.结果 与结论:①在前屈加载条件下,前外侧、前内侧和后外侧骨水泥填充后的L3椎体最大米塞斯应力分别约为骨质疏松性椎体压缩骨折模型的18.31％,19.43％,28.31％,骨折区域最大位移分别约为骨质疏松性椎体压缩骨折模型的13.92％,16.49％,29.90％.说明与经皮椎体强化前相比,经皮椎体强化后的最大米塞斯应力和最大位移均显著降低,前外侧骨水泥填充的最大米塞斯应力和最大位移最小;在后伸、侧屈和旋转加载条件下可见类似结果;②结果发现,前外侧骨水泥填充可以更好地恢复骨折椎体的强度和稳定性,建议通过靶向穿刺置管、精准注射骨水泥技术首先保证骨水泥在骨折椎体前外侧骨折区域的填充.