骶骨螺钉四种固定方式生物力学特性的有限元分析

摘要

目的研究骶骨螺钉四种不同固定技术的生物力学性能并进行有限元分析。方法取6具完整10%甲醛液浸泡固定的湿润成人脊柱标本(L5S1),两侧分别采用螺钉经椎弓根椎体间内固定(PTSF)法、前内骶岬法和经前内单、双边皮质固定四种骶骨固定技术。通过模拟生理应力进行疲劳试验,测定固定刚度变化和抗拔出力。根据骶骨的CT片采用计算机辅助技术建立骶骨的三维有限元模型。结果PTSF法固定组螺钉最大扭矩为(3.32±0.63)Nm,且抗拔出力最大,最大可达(1623±327)N。在循环负载过程中,PTSF法固定组的最后刚度高于其他三组(P<0.05)。四组中螺钉的最大扭矩与抗拔出力均有显著相关性。试件的结构刚度、剪切模量及骨小梁组织的弹性模量等材料性质越高,骶骨螺钉抗拔出力越大。结论PTSF法骶骨螺钉的旋入扭矩和抗拔出力最大,固定最坚强,前内骶岬法次之,经前内单侧皮质固定组最差。