可膨胀椎间融合器治疗腰椎间盘轻度退变的有限元分析

摘要

目的:建立可膨胀椎间融合器(EVIFC)和第4、5腰椎的有限元模型,分析EVIFC植入对腰椎生物力学的影响,为EVIFC的临床应用提供依据.方法:根据健康成年男性腰椎CT扫描数据建立正常第4、5腰椎有限元模型,在此模型上模拟腰4-5椎间盘轻度退变,在三维模型上植入EVIFC.在屈伸、侧弯和旋转的载荷下,分析腰椎模型置人EVIFC前后的稳定性、椎间盘压力、终板压力及小关节载荷变化.结果:EVIFC的置人减少了退变节段终板、髓核和小关节的应力.屈伸时,腰4-5椎体退变模型的终板及髓核平均压力分别是6.1620和0.2016 MPa,小关节载荷是32.8N;植入EVIFC后其数值分别是3.526、0.107 MPa和8.5N.侧弯及旋转载荷结果一致.对于邻近的腰椎节段,与退变模型比较,植入EVIFC后,腰4-5终板和髓核应力值均有所减小,但其相邻节段纤维环的应力值均有所增加.结论:EVIFC对退变腰椎能起到良好的稳定效果,可满足人体生物力学需求,是一种适宜的新型腰椎融合器.