計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)腰椎椎間融合器的生物力學(xué)研究.pdf

1、脊柱融合術(shù)是作為處理下腰椎疾病的治療方法已經(jīng)應(yīng)用于臨床數(shù)十年，脊柱內(nèi)固定技術(shù)的應(yīng)用和腰椎融合器的發(fā)明大大促進(jìn)了脊柱融合術(shù)的發(fā)展。本研究目的是通過對國人下腰椎椎間隙三維空間的測量，建立數(shù)據(jù)模型，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)新型椎間融合器，從生物力學(xué)方面與臨床常用的幾種融合器對比，評價(jià)采用同種方式植入術(shù)后對脊柱穩(wěn)定性的影響，為臨床選擇應(yīng)用提供依據(jù)。 數(shù)據(jù)庫建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)生產(chǎn)新型腰椎融合器通過對50例正常腰椎和退變腰椎進(jìn)行X片攝片測量、三

2、維CT掃描，獲得國人中老年人群下腰椎椎間三維空間結(jié)構(gòu)的樣本數(shù)據(jù)。通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)成像技術(shù)獲得中國人下腰椎椎間隙空間的數(shù)學(xué)模型。進(jìn)行計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換，以獲得椎間隙的擬融合空間數(shù)據(jù)和圖像。對擬融合椎間空間的立體模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助融合器設(shè)計(jì)，其內(nèi)容是：楔形結(jié)構(gòu)、矢狀位解剖匹配、冠狀位最小化設(shè)計(jì)、植骨量最大化設(shè)計(jì)以達(dá)到最佳穩(wěn)定性、最大融合率、最小神經(jīng)根損傷率。將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床指令，對實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的椎間隙數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并制出相應(yīng)的椎間融合器。生物力

3、學(xué)研究取新鮮尸體標(biāo)本L4-S1節(jié)段10具，建立后路全椎板切除椎間隙植骨融合椎弓根螺釘固定術(shù)(L4-L5)，進(jìn)行三種不同融合器的植入融合術(shù)。應(yīng)用數(shù)字相關(guān)法對非損傷性加載下的前屈、后伸、左彎、右彎、左旋和右旋六個(gè)自由度的三位運(yùn)動及垂直加載下的壓縮位移進(jìn)行動念分析研究。 選用經(jīng)過檢查無損傷(腫瘤、外傷、手術(shù))的10具成人新鮮冰凍尸體脊柱標(biāo)本(L4-S1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組：1、完整標(biāo)本(記作A組)；2、后路全椎板切除椎問隙植骨融合椎弓根螺釘

4、固定(記作F1組)；3、后路全椎板切除CAPSTONE融合器植入椎弓根螺釘固定(記作F2組)；4、后路全椎板切除OIC融合器植入椎弓根螺釘固定(記作F3組)；5、后路全椎板切除計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)椎間融合器植入椎弓根螺釘固定(記作F4組)；各組隨機(jī)順序進(jìn)行7項(xiàng)非損傷性加載，用數(shù)字相關(guān)法進(jìn)行穩(wěn)定性測試。分析各固定組與完整標(biāo)本及各固定組之間穩(wěn)定性的差異。結(jié)果顯示標(biāo)本在所有加載實(shí)驗(yàn)條件下4種融和方式都提供了比完整脊柱標(biāo)本更強(qiáng)的穩(wěn)定性(P<0.01)

5、，各組之間相比，在前屈載荷下，F(xiàn)1組較其他實(shí)驗(yàn)組穩(wěn)定性差(P<0.01)。其他方式加載下，各實(shí)驗(yàn)組之間的穩(wěn)定性無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。 結(jié)論： 在腰椎后路全椎板切除減壓椎間融合椎弓根螺釘固定手術(shù)中，采用融合器進(jìn)行椎間融合可以有效的提高術(shù)后脊柱穩(wěn)定性。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)新型腰椎融合器和目前臨床應(yīng)用的進(jìn)口融合器相比，在恢復(fù)術(shù)后脊柱穩(wěn)定性方面具有上同樣良好的效果。選擇合適的融合器進(jìn)行植入，可以有效的簡化手術(shù)操作、縮短手術(shù)時(shí)間