融合器放置位置对脊柱单侧固定应力分布影响的有限元分析

目的建立L4～L5节段经腰椎间孔椎间融合术（TLIF）单侧固定结合融合器三种不同放置位置的三维有限元模型，探讨融合器三种不同放置位置对脊柱单侧固定应力分布的影响。方法基于正常人L4～L5节段的CT扫描数据，建立该节段TLIF单侧固定的三维有限元模型，并在此基础上分别建立TLIF术式结合融合器前中1／3置人模型（TLIFa）、斜向45。置入模型（TLIFd）及垂直置入模型（TLIFv）。加载后测试在前屈、后伸、侧弯及旋转等各工况下腰椎活动范围、钉棒系统、融合器及对侧小关节应力分布特征。结果该节段TLIF单侧固定非线性有限元模型的活动度分别为前屈9．8°、后伸3．6°、左侧屈4．0°、右侧屈3．7°、左旋转2．5°、右旋转1．8°；3种融合器放置方式模型中融合节段的活动度均较正常模型至少降低77％，且TLIFd的活动度减少最明显；钉棒系统和椎间融合器的应力峰值随运动方向和融合器放置位置不同而存在差异，但应力峰值均在允许的最大范围内；TLIFv对侧小关节应力峰值均高于其它两组，尤其在前屈、后伸及左侧弯工况下最明显，而TLIFd对侧小关节应力峰值在各工况下均最小。结论成功建立了正常人L4～L5节段非线性有限元模型；单枚融合器斜行置入有助于改善固定系统的整体应力分布，并减小对侧小关节的应力载荷。