椎体内裂隙的位置和程度影响伤椎稳定性的生物力学分析

目的 分析椎体内真空裂隙(intravertebral vacuum cleft,IVC)的位置和程度变化对胸腰椎稳定性的影响.方法 在已验证的T11 ～ L1有限元骨质疏松模型的基础上,指定T12为伤椎,结合既往文献报道将T12椎体内部松质骨在不同位置予以不同程度的截除,模拟9种IVC的有限元模型.首先将前1/2高2 mm松质骨在偏上、中、偏下予以截除模拟轻度IVC模型(S1、C1、I1),将前1/2高4 mm松质骨截除模拟上下进展的重度IVC模型(S2、C2、I2),将高2 mm松质骨完整截除模拟前后进展的重度IVC模型(S3、C3、I3).分别比较9种模型在各种生理活动范围时在T12皮质骨应力分布差异.结果 对所有IVC模型而言,最大米塞斯应力(von Mises)主要集中在前屈活动时伤椎皮质骨前壁上下缘,其次是后伸活动时后壁上下缘.当IVC偏上或偏下时,伤椎皮质骨最大应力在前屈时显著增加(超过正常模型17％),而当IVC位于中部时最大应力仅轻微增加(约超过正常模型5％).当IVC进展性加重时,模型的最大应力均增加,但是当IVC向前后进展加重时在各种生理活动范围下最大应力值超过轻度IVC模型最大应力8％以上,而当IVC上下进展加重时最大应力值仅超过轻度IVC模型最大应力值3％以下.结论 除IVC位于中部时对伤椎稳定性影响较小外,其余大部分位置和程度的IVC对伤椎稳定性均有显著的影响,可能需要早期手术干预以稳定椎体、预防进展性严重塌陷.

Biomechanical effects of location and extent of intravertebral vacuum cleft on the stability of osteoporotic vertebrae