L5新型自稳定人工椎体生物力学性能的有限元分析

目的:采用有限元分析评估L5椎体次全切术后置入新型自稳定人工椎体的力学性能以及对周围组织的影响,为腰骶段脊柱结核等疾病的治疗提供新的选择。方法:提取1名健康志愿者腰骶段CT薄层扫描数据进行三维重建,构建腰骶段(L3-S1)脊柱生理组有限元模型并进行有效性验证。将L5椎体及邻近椎间盘切除后,分别置入新型自稳定人工椎体和钛笼联合侧前方钉棒固定,构建新型假体组和钛笼组有限元模型。对所有模型的S1椎体下表面进行全部自由度约束,在L3椎体上表面给予400N的轴向载荷模拟生理压缩,然后再在L3椎体上表面施加8Nm的弯矩载荷,模拟腰椎前屈、背伸、左右侧弯及左右扭转六种运动,统计分析在不同运动方向上三组模型L4～S1的活动度及L4下终板和S1上终板的最大Von mise应力。结果:新型假体组和钛笼组L4～S1在前屈、背伸、侧弯、扭转方向上的活动度分别为0.38°～0.56°与0.53°～1.41°,较生理组(4.48°～10.12°)同部位活动动度明显减小。新型假体组和钛笼组L4下终板与S1上终板在前屈、背伸、左右侧弯、左右扭转方向上的最大Von Mises应力较生理组均明显增大,新型假体组在上述方向上终板的最大Von Mises应力较钛笼组明显减小。结论:自稳定人工椎体可以较好地重建手术部位的即刻稳定性,有效降低手术部位邻近终板的局部应力,理论上可以降低术后假体的下沉率,但其长期稳定性、抗疲劳性等力学性能尚需进一步研究。     

颈椎前路微型记忆加压合金板的体外生物力学研究

目的:采用体外生物力学研究方法评估颈椎前路椎间盘切除融合内固定手术的微型记忆加压合金板(GYZ记忆合金板)置入后的即刻稳定性。方法:6具新鲜颈椎尸体标本,男性,年龄55.2±7.1岁,身高175.4±3.8cm,体重72.3±6.0kg。通过薄层CT及骨密度检查,排除畸形、骨折、骨质疏松等疾病。所有标本剔除脊柱周围血管、肌肉等软组织,保留韧带、关节囊后,先后制作为生理组、损伤组、新型合金板组、传统钛板组4组:生理组为空白对照组;损伤组标本仅将C3/4椎间盘破坏;新型合金板组将C3/4椎间盘切除后置入椎间融合器,前路辅助GYZ记忆合金板融合固定;传统钛板组前路辅助传统钛板固定。每组标本均在前屈、背伸、左右侧弯、左右扭转方向上给予1.5N·m的载荷。记录第3次试验的结果并对四组标本C3/4椎间隙在前屈、背伸、左右侧弯及左右扭转方向上的活动度进行对比分析。结果:术后影像学检查显示置入物位置良好。生理组C3/4在前屈、背伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转方向上的活动度分别为4.8°±0.5°、2.5°±0.1°、2.4°±0.3°、2.6°±0.3°、2.0°±0.2°与3.9°±0.1°;损伤组分别为6.0°±0.7°、3.4°±0.3°、3.4°±0.5°、3.8°±0.6°、2.4°±0.9°与5.7°±1.3°,较生理组明显增大(P<0.05)。新型合金板组C3/4椎间隙在上述六个方向上的活动度分别为0.6°±0.1°、0.4°±0.1°、0.5°±0.1°、0.7°±0.1°、0.6°±0.1°及1.0°±0.1°,传统钛板组分别为0.6°±0.1°、0.5°±0.1°、0.5°±0.1°、0.7°±0.1°、0.5°±0.1°与1.0°±0.1°,两组在各方向上的活动度无明显差异(P>0.05)。结论:微型记忆合金板可以获得与传统钛板相似的固定强度和重建手术部位的即刻稳定性。