前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定治療胸腰椎骨折的三維有限元分析.pdf

1、目的：
　　 應(yīng)用三維有限元分析法對(duì)前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定治療胸腰椎骨折的生物力學(xué)性能進(jìn)行分析，為臨床上治療胸腰椎骨折及骨折節(jié)段內(nèi)固定方式的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。
　　 方法：
　　 選取一名無(wú)慢性腰痛及腰椎外傷手術(shù)史的青年志愿者（男，20歲），先行x線檢查，初步排除脊柱疾患，用CT機(jī)（Philips Brilliance 64 CT）對(duì)腰椎行層厚為0.45mm的連續(xù)掃描，利用3D-CT圖像和Simple

2、ware建模軟件以及Auto CAD作圖軟件建立以下五種T12-L2節(jié)段胸腰椎三維有限元模型：正常節(jié)段、單純L1椎體骨折節(jié)段、后路植骨固定的單純L1椎體骨折節(jié)段、前路固定的單純L1椎體骨折節(jié)段及前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定的單純L1椎體骨折節(jié)段，將五種模型分別導(dǎo)入ANSYS12.0有限元分析軟件進(jìn)行前處理后，在軸向500N載荷和10N·M力矩下，模擬人體腰椎正常生理軸向載荷、前屈、后伸、左右側(cè)彎和左右扭轉(zhuǎn)，比較五種模型在不同生理活

3、動(dòng)下的位移、旋轉(zhuǎn)角度和應(yīng)力變化，并進(jìn)行分析。
　　 結(jié)果：
　　 胸腰椎骨折模型在垂直壓載、前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎、左扭轉(zhuǎn)、右扭轉(zhuǎn)工況下位移和旋轉(zhuǎn)角度都是最大的，特別是在前屈和后伸工況下，經(jīng)三種的內(nèi)固定系統(tǒng)固定后，模型的位移和旋轉(zhuǎn)角度都明顯減小，而前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型在各種工況下的位移和旋轉(zhuǎn)角度均小于單純前路固定模型和單純后路固定模型。其中在位移方面，后路固定模型在垂直壓載工況下分別較胸腰椎骨折模型

4、減小72.64％，前路固定模型在垂直壓載工況下分別較胸腰椎骨折模型減小75.28％，前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型在垂直壓載工況下較胸腰椎骨折模型減少91.62％。而前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型在垂直壓載工況下較后路固定模型、前路固定模型的位移分別減少69.36％、66.06％。在旋轉(zhuǎn)角度方面，后路固定模型在前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎、左扭轉(zhuǎn)、右扭轉(zhuǎn)工況下分別較胸腰椎骨折模型減小75.05％、75.51％、15.13％

5、、14.99％、50.99％、50.98％，前路固定模型在前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎、左扭轉(zhuǎn)、右扭轉(zhuǎn)工況下分別較胸腰椎骨折模型減小70.05％、69.60％、61.31％、82.85％、22.18％、22.16％，前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型在前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎、左扭轉(zhuǎn)、右扭轉(zhuǎn)工況下分別較胸腰椎骨折模型減小88.49％、88.75％、83.03％、82.98％、53.06％、52.79％。而前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根

6、釘固定模型在、前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎、左扭轉(zhuǎn)、右扭轉(zhuǎn)工況下分別較后路固定模型減小53.85％、54.05％、80.01％、79.97％、4.23％、3.70％；較前路固定模型減小61.57％、62.99％、56.15％、0.75％、39.68％、39.35％。后路固定、前路固定、前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型在各種工況下的最大應(yīng)力均出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)工況下，分別為195.00MPa、321.00MPa、226.00MPa，前路器械的

7、應(yīng)力集中發(fā)生在前路板與連接桿的交合處，椎弓根釘器械的應(yīng)力集中發(fā)生在橫連和連接桿的交合處。前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定模型中的內(nèi)固定應(yīng)力峰值較單純前路固定明顯改善，較后路固定系統(tǒng)的應(yīng)力峰值雖偏高，但不同工況下的應(yīng)力集中點(diǎn)分布更為平均。
　　 結(jié)論：
　　 1、前路植骨固定+后路單側(cè)椎弓根釘固定能有效提高胸腰椎骨折椎體的剛度和穩(wěn)定性，且在恢復(fù)胸腰椎的剛度和穩(wěn)定性以及應(yīng)力分布方面優(yōu)于單純后路椎弓根釘固定及前路植骨固定。<