有限元法分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定的应力分布..docVIP

有限元法分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定的应力分布 邓海棠(肇庆市第一人民医院，广东省肇庆市 526000) 引用本文：邓海棠. 有限元法分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定的应力分布[J].中国组织工程研究，2016，20(17): 2533-2539. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.17.014 ORCID: 0000-0003-0840-2808(邓海棠) 文章快速阅读： 文题释义： 脊柱物理模型：脊柱在解剖结构、负荷分布以及材料性能等方面的复杂性使得脊柱物理模型在建立时困难相对较大。虽然脊柱生物力学的研究获得了阶段性的进展，但是体外实验不能提供足够的生物力学结果，导致许多生物力学研究难以顺利进行，再加上体外生物力学实验价格比较昂贵，可重复性较差。 脊柱单元有限元模型：通过建立有限元模型能研究脊柱单元的僵直度及脊柱侧凸矫形后远期效果等，具有活体实验不具备的优势。模型建立过程中能够获取椎体和软组织的几何形态，对脊柱节段的各个机构赋予相应的生物力学属性，通过与体外力学实验结果进行对比，验证模型的有效性和准确性。 摘要 背景：脊柱手术对精确性要求相对较高。目前临床上对于椎弓根螺钉置入研究更多的集中在其安全性和稳定性方面，但是前提是螺钉的安全有效置入，选择置入点是置钉成功的关键。 目的：应用有限元方法分析胸腰椎骨折不同椎弓根钉置钉方案的应力分布。 方法：对2015年1月肇庆市第一人民医院骨科收治的1例胸腰椎爆裂骨折患者的T9-L3节段进行CT扫描，获得Dicom格式CT图像616张，导入工程软件，建立有限元几何模型，模拟后路矫形手术，分析胸腰椎骨折椎弓根钉置入内固定后的应力分布情况。 结果与结论：①在不同运动状态下，后路伤椎6钉2棒固定固定在前屈、侧弯、轴向旋转上的三维运动范围最小；其次为后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定)；而后路伤椎4钉2棒固定三维运动范围最大，生物力学稳定性最差；②不同的固定模型下，后路跨伤椎4钉2棒固定、后路伤椎4钉2棒固定、后路伤椎6钉2棒固定、后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定)以及后路6钉2棒固定(伤椎上位固定)前屈状态时上位螺钉应力大于其他运动状态，其次为左轴旋、右轴旋；不同运动状态螺钉应力比较差异有显著性意义(P 0.05)；③不同的固定模型下，后路跨伤椎4钉2棒固定、后路伤椎4钉2棒固定、后路伤椎6钉2棒固定、后路5钉2棒固定(单右侧伤椎固定)以及后路6钉2棒固定(伤椎上位固定)后伸状态时上下位螺钉应力比值均显著大于其他运动状态(P 0.05)，其次为右轴旋、右侧弯，不同运动状态的上下位螺钉应力比值的比较差异有显著性意义(P 0.05)；④结果提示，有限元分析能够更好的模拟复杂的脊柱力学系统，准确反映脊柱模型椎弓根螺钉的应力分布，为临床制定椎弓根置钉方案提供参考依据。 关键词： 骨科植入物；数字化骨科；计算机辅助影像；脊柱椎弓根钉；有限元分析；内固定；连续扫描；固定模型；应力分布；置钉方案 主题词： 脊柱骨折；内固定器；生物力学；有限元分析；组织工程 Stress distribution of pedicle screw fixation for thoracolumbar fractures with finite element analysis Deng Hai-tang (Zhaoqing First People’s Hospital, Zhaoqing 526000, Guangdong Province, China) Abstract BACKGROUND: Spinal surgery requires a relatively high accuracy. At present, the study of pedicle screw fixation is more focused on the safety and stability, but the premise is the safe and effective screw placement. Selection of the insertion point is the key to success. OBJECTIVE: To analyze stress distribution of different pedicle screw implantation methods for thoracolumbar fractures by using finite element analysis. METHODS: T9-L3 segments of a thoracolumbar burs