骨质疏松症患者行经皮椎间孔镜下腰椎间盘切除术后邻近节段椎间盘生物力学变化的三维有限元分析

摘要

目的采用有限元分析评估骨质疏松症患者行经皮椎间孔镜下腰椎间盘切除(percutaneous transforaminal endoscopic discectomy,PTED)手术后邻近节段椎间盘生物力学变化特点,以探讨骨质疏松症对其术后邻近节段退变(adjacent segment degeneration,ASD)的影响。方法构建腰骶部三维有限元模型(模型1),并分别重建骨密度正常(模型2)和骨质疏松的L4-5节段PTED手术模型(模型3)。通过施加不同方向(包括屈曲、伸展、左右侧弯和轴向旋转)的载荷,计算3个模型的L5-S1节段在不同体位下的纤维环剪切应力和等效应力、终板上的等效应力,以及腰骶部模型的总变形量。结果与模型1相比,模型2除了纤维环在伸展状态和终板处于左侧弯时之外,其他载荷条件下的生物力学应力均增加了5%以内的幅度;模型3在多数条件下的生物力学特征均较模型1和模型2显著增加,仅屈曲与左侧弯状态下的终板等效应力低于模型2,伸展状态下的纤维环等效应力低于模型1,此外,模型3中的纤维环应力集中现象较模型1和模型2更为明显。结论骨质疏松可导致PTED术后相邻节段椎间盘生物力学特性的恶化,这种变化可能是导致邻近节段ASD发生的原因之一。